Введение к работе
Актуальность темы. В "Федеральной программе развития лесопро-ышюнного комплекса Российской Федерации на 1995-2005 гг. " предус-іатривается техническое. перевооружение отбельных цехов с переходом ;а отбелку целлюлозы без применения элементарного хлора за счёт інедрения комплекса усовершенствованных технологий варки и отбелки [еллюлозы. В частности, предусматривается перевод сульфитцеллкшозньк аводов на магниевое основание и применение в охемах отбелки кисло-юдсодержащих реагентов: кислорода, озона и пероксида водорода.
Традиционная отбелка целлюлозы молекулярным хлором и хлорсодер-
ащими соединениями сопровождается образованием поли- и монохлориро-
;анных диоксинов, бенвофуранов, фенолов, часть ив которых относится
; наиболее токсичным из известных канцерогенных веществ, обладающих
,ыоокой химической стабильностью, способностью к биоконцентрированию [ переносу по цепям питания.
Для снижения экологической опасности целлюлозно-бумажных произ-юдств в мировой практике осуществляется переход на отбелку хвойной ульфатной целлюлозы по ECF-технологии с заменой молекулярного хлора [иоксидом хлора, а сульфитной и лиственной сульфатной целлюлозы - по CF-технологии, основанной на использовании кислорода, озона, перок-ида водорода, а также перуксусной кислоты и ферментов.
В структуре целлюлозного производства России на долю сульфитной ієллюлозьі (по варке) приходится до 30%. Быстрое перепрофилирование їли вывод из баланса отрасли этих производственных мощностей в бли-айшие годы невозможен. Поэтому в российской ЦБП и в будущем сохра-ится крупнотоннажное производство сульфитной целлюлозы, в связи о :ем разработка и внедрение в промышленность TCF-технологий, макеи-іально адаптированных к условиям российских сульфит-целлюлозных редприятий, является весьма актуальным.
Цель и .задачи исследования. Целью данной работы является paspa-отка научно обоснованной бесхлорной укороченной схемы отбелки хвой-ой сульфитной целлюлозы о применением в качестве делигнифицирующего : отбеливающего реагента пероксида водорода.
Основные задачи исследований сводились к следующему:
изучить процесс и определить условия делигнификации технически целлюлозы пероксидом водорода;
изучить влияние стадии предварительного окислительного щело-:ения в присутствии пероксида водорода на последующую делигнификацию .еллюлозы пероксидом водорода;
изучить влияние вида кислотного реагента и условий кислотной бработки между ступенями пероксидной делигнификации и пероксидной
отбелки на делигнификацию и белизну целлюлозы;
разработать укороченные схемы отбелки целлюлозы различной степени провара;
разработать оптимальные режимы отдельных стадий этих схем отбелки;
установить закономерности изменения физико-химических, физико-механических показателей и субструктуры волокон в процессе отбелки по разработанным схемам;
иеоледовать изменение бумагообразувдих свойств.беленой целлюлозы в процессе размола;
оценить технико-экономические и экологические показатели разработанных укороченных схем отбелки хвойной сульфитной целлюлозы.
Научная новизна. Разработаны укороченные схемы отбелки сульфитной целлюлозы различной степени провара, основанные на использовании в качестве как делигнифицирующего, так и отбеливающего реагента только пероксида водорода. Изучены основные закономерности делигни-фикации и отбелки целлюлозы щелочными растворами пероксида водорода. Показано, что при отбелке целлюлозы с высоким содержанием остаточного лигнина целесообразно проведение предварительного окислительного щелочения в присутствии пероксида водорода с целью разрыхления структуры волокна для более глубокой его делигнификации. Выявлено, что процесс чередования обработок целлюлозы щелочными растворами пероксида водорода о кислотными обработками улучшает результаты делигнификации и отбелки целлюлозы. Для.достижения лучших результатов отбелки при. сохранении физико-механических показателей целлюлозы на .высоком уровне предложена промежуточная кислотная обработка массы раствором уксусной киолоты. Изучено изменение оубмикроскопичеокой структуры волокон и физико-химических показателей целлюлозы в процессе отбелки по разработанным схемам. Выявлены закономерности изменения бумагообразующих свойств целлюлозы в процессе отбелки и размола.
Практическая ценность. Разработаны экологически надежные и экономически целесообразные технологические схемы отбелки сульфитной целлюлозы различной степени провара. Для отбелки технической целлюлозы с содержанием остаточного лигнина до 2% разработана укороченная трёхступенчатая схема Пд-Кук-П-К (Цд - пероксидная делигнификация; Кук - кислотная обработка уксусной кислотой; К - кислотная обработка сернистой кислотой). Для отбелки целлюлозы с содержанием остаточного лигнина до 4% разработана четырёхступенчатая охема ЩП-Цд-Кук-П-К (ПЩ - окислительное щелочение .в присутствии пероксида водорода). Эти схемы отбелки обеспечивают Получение целлюлозы со степенью белизны
55-86% и высокими показателями механической . прочности при меньших готерях волокна, чем при традиционной отбелке хлорсодерташими реа-'ентами. При этом одновременно решается проблема смоляных затрудне-мй. Разработаны оптимальные условия обработки целлюлозы на каадой ітупени отбелки по предлагаемым схемам. Получена опытно-промышленная іартия белёной целлюлозы, которая использована для выработки офсет-юй бумаги N 2.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на трех іеждународньїх и четырёх российских конференциях.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано: статей - 4, 'езисов докладов - 9.
Автор выносит на зашиту:
- научно обоснованную бесхлорную укороченную технологию получе-
:ия белёной сульфитной целлюлозы различной исходной степени провара
использованием перокоида водорода-,
результаты исследования зависимости процессов делигнификации : отбелки от условий обработки на отдельных ступенях;
результаты влияния вида кислотного реагента и режима кислотой обработки на результаты отбелки;
- закономерности изменения физико-химических свойств целлюлозы
оубмикроокопичеекой структуры волокон в процессе отбелки;
- закономерности изменения бумагообразуюших свойств целлюлозы в
роцеоее отбелки и размола
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, бзора литературы, методической и экспериментальной частей, выводов, пиока использованной литературы и изложена на 180 страницах, вклю-ая 23 рисунка, 39 таблиц и библиографию из 147 наименований.