Kraft Pulping Process

14.2 Dissolving Pulp Manufacture

Derzeit wird DWP nach dem AS- und dem Dampfphasen-PHK-Verfahren hergestellt, die beide in den 1950er Jahren entwickelt wurden. Während ersteres technisch weitgehend unverändert blieb, wurde ein modernes Verdrängungskochverfahren auf das Dampf-PHK-Verfahren übertragen. Diese löslichen Zellstofftechnologien, Visbatch und VisCBC, kombinieren die Vorteile der Verdrängungstechnologie und der Dampfvorhydrolyse. Sie zeichnen sich durch einen geringen Energiebedarf, kurze Deck-zu-Deck-Zeiten sowie eine homogene und hohe Produktqualität aus. Andritz hat kürzlich ein System-Upgrade für die Nachrüstung des DWP-Betriebs in kontinuierlichen Fermentern entwickelt, einschließlich eines Prehydrolysereaktorbehälters für die Wasser-Prehydrolyse.

Tabelle 14.2 zeigt die wichtigsten Verfahren zur Herstellung von Zellstoff in Papierqualität und Zellstoff in Auflösungsqualität. Papierzellstoff wird hauptsächlich aus dem Kraftaufschlussverfahren hergestellt (Abb. 14.3), während nach dem AS-Verfahren und dem PHK-Verfahren löslicher Zellstoff hergestellt wird (Fig. 14.4) und aus Baumwoll-Linters. Hemicellulosen sind unerwünschte Verunreinigungen bei der Auflösung von Zellstoffen und beeinflussen die Cellulosefiltrierbarkeit, die Xanthierungsreaktion im Viskoseprozess und die Viskosefestigkeit der Celluloseendprodukte. Während des PHK-Prozesses werden große Mengen an Hemicellulosen in der Vorhydrolyseflotte (PHL) vor dem Aufschluss gelöst. Das Vorhydrolysat enthält Folgendes, das möglicherweise in wertvolle Produkte umgewandelt werden kann:

Tabelle 14.2. Hauptverfahren zur Herstellung von Papierzellstoff und Auflösungszellstoff

Papierzellstoff

Mehr als 90% aus dem Kraft-Aufschlussverfahren

Auflösender Zellstoff

65% durch saure Sulfit-Methode

5% nach dem Prehydrolyse-Kraft-Verfahren

10% aus Baumwoll-Linters

Abbildung 14.3. Kraft prozess (papier-grade zellstoff).

Reproduziert mit Genehmigung Välimaa (2015); Courtesy Stora Enso; https://mycourses.aalto.fi/…/Dissolving%20pulp%20and%20viscose%20manufacturing_.

Abbildung 14.4. Prehydrolyse kraft Prozess.

Courtesy Stora Enso; Reproduziert mit Genehmigung Välimaa (2015); https://mycourses.aalto.fi/…/Dissolving%20pulp%20and%20viscose%20manufacturing_.

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Kurzkettige Kohlenhydrate (Arabinose, Xylose, Mannose, Galactose, Glucose)

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Polysaccharide (Galactomannan, Glucuronoxylan)

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Andere chemische Verbindungen (Essigsäure, Furfural, Phenolverbindungen)

Das PHK-Verfahren zeichnet sich als Lösemittelzellstoffherstellungsverfahren typischerweise durch eine geringere Zellstoffausbeute und höhere Kapital- und Chemikalienkosten aus. Daher ist es sehr wichtig, jeden Schritt des PHK-Prozesses zu optimieren, der sich auf die Reinheit, Prozessintegration und Energieeffizienz von Zellstoff auswirkt, ohne die Zugänglichkeit und Reaktivität von Zellulose zu beeinträchtigen.

DWP ist ein chemisch raffinierter gebleichter Zellstoff, der zu mehr als 90% aus reiner Cellulose besteht. Bei der Herstellung von Lösemittelzellstoff zur Herstellung von Produkten wie Carboxymethylcellulose, Viskose, Cellulosefolie und Wursthaut ist die Bestimmung der Zellstoffqualität von wesentlicher Bedeutung. Die auflösende Zellstoffqualität hängt sowohl von den Eigenschaften des Rohholzmaterials als auch von der Zellstoffverarbeitung ab. Die Reaktivität von Zellstoffpulpe zeigt seine Fähigkeit, an verschiedenen chemischen Reaktionen teilzunehmen. Die beiden sekundären Hydroxylgruppen an den Kohlenstoffen zwei und drei sind reaktiver als die primäre Hydroxylgruppe an Kohlenstoff sechs. Für Derivatisierungsreaktionen ist es wichtig zu beachten, dass Reaktionen mit den Hydroxylgruppen an den Kohlenstoffen zwei und drei kinetisch günstig sind, während die Substitution an Kohlenstoff sechs thermodynamisch stabiler ist. Beide Cellulosen I und II wurden in Zellstoff gefunden. Cellulose II ist thermodynamisch stabiler als Cellulose I, was die auflösenden Zellstoffe mit großen Anteilen an Cellulose II widerstandsfähiger gegen Erhitzen machen kann als Zellstoffe mit großen Anteilen an Cellulose I. In den letzten Jahren wurden verschiedene innovative Aufschlussverfahren entwickelt, hauptsächlich als Reaktion auf Umwelterwägungen.

Verschiedene Rohstoffe haben einzigartige Eigenschaften, die von der morphologischen Struktur und der chemischen Zusammensetzung der Lignocellulose abhängen. Die Eigenschaften des verwendeten Rohmaterials und der Arten beeinflussen den Herstellungsprozess und die Endproduktqualität des auflösenden Zellstoffs. Bei Baumwolllintern machen Verunreinigungen weniger als 20% des Gesamtgehalts und 60% dieser Verunreinigungen (d. H. Samenschalen, Sand, Fremdkörper usw.) aus.) werden leicht durch chemische und milde physikalische Methoden entfernt, die minimale Schäden an der nativen Cellulose verursachen. Celluloseprodukte von sehr hoher Qualität müssen einen α-Cellulosegehalt von 99% und ein Molekulargewicht von 7000 aufweisen. Baumwolllinters gelten als der beste Rohstoff, da sie im Vergleich zu anderen Rohstoffen den Vorteil einer größeren Stoffhomogenität haben.

Holz ist der Hauptrohstoff für die Zellstoffherstellung, aber nicht alle Holzarten können verwendet werden. Die Chemie des Holzes und die Zusammensetzung müssen berücksichtigt werden, um das am besten geeignete Aufschlussverfahren auszuwählen. Einige Holzarten sind nicht als Aufschluss geeignet. Im AS-Prozess reagieren Phenole wie Pinosylvin in Kiefernkernholz oder Taxifolin in Douglasie mit Lignin zu kondensierten Strukturen, die die Delignifizierung behindern. Taxifolin verringert auch die Stabilität der Sulfit-Kochlauge, indem es Sulfit in Thiosulfat umwandelt. Daher sind harzreiche Holzarten wie Kiefer und Lärche nicht als Aufschluss geeignet.

Bambus ist ein wichtiger Rohstoff für die Zellstoff- und Papierindustrie, nicht nur für die Papierzellstoffproduktion, sondern auch für die Herstellung von Lösemittelzellstoff. Bambus gehört zur Grasfamilie und enthält 45% -55% Cellulose, 23% -30% Lignin, 20% -25% Hemicellulosen, 10% -18% Gesamtextraktstoffe und 1,5% Asche. Seine Fasern sind 1,5-2,5 mm lang. Seine Struktur und Zusammensetzung (Cellulose, Hemicellulosen und Lignin) ähneln denen einiger Hartholzarten; Die Nebenstoffe wie Extraktstoffe (organische und mit Wasser extrahierbare Verbindungen) und Asche sind jedoch in Bambus häufiger vorhanden als in Hartholz. Diese Faktoren stellen Herausforderungen beim Aufschluss, Bleichen und chemischen Rückgewinnungsprozess dar. Das Faserzellvolumen von Bambus ist geringer als das von Holz, beispielsweise 40% -70% für Bambus gegenüber 60% -80% für Harthölzer und 90% -95% für Weichhölzer. Bambus hat andere Nachteile, zu denen hohe Verunreinigungen (Asche und Metallionen), Cellulose mit niedrigem Molekulargewicht und intrinsischer Viskosität sowie schlechte Gleichmäßigkeit gehören. Bambusfaserstrukturen besitzen mehrere Schichten mit komplexen Orientierungen und Anordnungen in der sekundären Zellwand. Im Gegensatz dazu haben Holzfasern eine einfache dreischichtige (äußere, mittlere und innere Schichten) Sekundärwand. Die dickere Zellwand, die kompakte Struktur und der höhere Hybridzellgehalt von Bambus können zu negativen Auswirkungen bei der Herstellung von Zellstoff führen. Daher können harte Koch- und Bleichbedingungen erforderlich sein, um aus Bambus auflösenden Zellstoff von guter Qualität herzustellen.

Das Aufschließen ist ein entscheidender Schritt bei der Herstellung von Zellstoff. Die traditionelle Aufschlussmethode verwendet ALS Prozess. Dieses Verfahren wird unter sauren Bedingungen durchgeführt, wobei der größte Teil der Hemicellulosen und ein Teil der Cellulose mit niedrigem Molekulargewicht entfernt werden, was zu einem ungebleichten Zellstoff mit einem hohen Cellulosegehalt führt. In den letzten Jahrzehnten wurde das PHK-Pulping-Verfahren erfolgreich zur Herstellung von Lösemitteln kommerzialisiert. Im Gegensatz zu den sauren Bedingungen des AS-Pulpings wird der PHK-Prozess sowohl unter sauren (Vorhydrolyse) als auch unter alkalischen (Kraft-Cooking) Bedingungen durchgeführt. In der Vorhydrolysestufe werden kurzkettige Kohlenhydrate, hauptsächlich Hemicellulosen, durch Freisetzung von Essigsäure aus Acetylgruppen hydrolysiert. Daher werden die meisten Hemicellulosen vor dem Kraftaufschluss aus den Chips extrahiert.

Die Haupteigenschaften von löslichen Zellstoffen aus AS und PHK in Bezug auf Kohlenhydratzusammensetzung, Molekulargewichtsverteilung (MWD), Zugänglichkeit und Reaktivität sind unterschiedlich, da in sauren oder alkalischen Umgebungen unterschiedliche chemische Reaktionen auftreten. DA Zellstoffe einen niedrigeren Cellulosegehalt, höhere S10 / S18-Gehalte, breitere MWDs und eine höhere Reaktivität im Vergleich zu PHK-Zellstoffen aufweisen.

Die Vorhydrolyse von Hackschnitzeln hilft bei der Lockerung der Zellstoffmatrix und verbessert die Zugänglichkeit von Lignin für Aufschluss- und Bleichchemikalien. Hemicellulosen sind aufgrund ihrer verzweigten Struktur und ihres geringen Polymerisationsgrades leichter zu hydrolysieren als Cellulose. Das PHK-Verfahren zur Herstellung von Lösezellstoff aus Hartholz wird kommerziell eingesetzt. Bei diesem Verfahren wird ein Vorhydrolyseschritt verwendet, um den größten Teil der Hemicellulosen zu extrahieren, gefolgt von Kraftaufschluss, um den größten Teil des Lignins zu entfernen, und einem Bleich- / Reinigungsschritt, der zur Herstellung von auflösendem Zellstoff mit einem hohen Cellulosegehalt (90%) führt. Dieser Prozess, der die drei Hauptbestandteile von Holz fraktioniert, wurde als Grundlage für die Entwicklung einer integrierten Waldbioraffinerie (IFBR) angesehen. Die kostengünstige Rückgewinnung / wertschöpfende Verwertung der gelösten organischen Stoffe in der PHL / Schwarzlauge würde dem Zellstoffwerk zusätzliche Einnahmen bringen. PHK weist jedoch auch einige Einschränkungen auf, wie z. B. eine Erhöhung der gesamten Lösungszellstoffproduktionszeit aufgrund der zusätzlichen Vorhydrolyseschritte (die Gesamtreaktionszeit von 160-200 min bzw. 240-270 min für konventionelle Kraftzellstoffauflösung bzw. PHK-Aufschluss) und eine Verringerung der Lösungszellstoffausbeute (im Durchschnitt 38%) im Vergleich zu 48% für die konventionelle Kraftzellstoffauflösung. Die Vorhydrolyse von Holzspänen vor dem Kraftaufschluss kann mit verschiedenen Methoden wie heißem Wasser, Autohydrolyse, saurem oder alkalischem Medium durchgeführt werden. Die saure Vorhydrolyse wird üblicherweise zur Hemicelluloseentfernung durch Hydrolyse zu Monozuckern durchgeführt. Hemicellulosezucker gelten heutzutage als alternative Quelle für wertschöpfende Chemikalien. Die saure Vorhydrolyse kann jedoch zu einer Reihe unerwünschter korrosiver Effekte, einer ausgedehnten Ligninkondensation und einer schlechten Ausbeute aufgrund einer partiellen, aber unerwünschten Cellulosehydrolyse führen. Aus dem oben genannten Grund wird die wässrige Autohydrolyse am häufigsten in der Zellstoffindustrie praktiziert. Während der Autohydrolyse (durchgeführt bei 150-180 ° C) wird organische Säure (Essigsäure) aufgrund der Spaltung der Acetylgruppen (aus Hemicellulose) gebildet, die als Katalysator wirken, um die glykosidischen Bindungen in Hemicellulose zu hydrolysieren und den pH-Wert der PHL auf etwa 4 zu senken. Die hauptsächlich in ihrer oligomeren Form vorliegenden abgebauten Hemicellulosen werden in der PHL solubilisiert und können anschließend aus dem Fermenter extrahiert und verwendet werden. Eine signifikante Menge an Holzmaterialien ist in der PHL gelöst, die bis zu 50% und 10% Hemicellulosen bzw. Hemicellulosen und Lignin können aus dem PHL abgetrennt werden; darüber hinaus ist ihre effiziente Rückgewinnung und Umwandlung in Wertschöpfungsprodukte ein Schritt zum Aufbau einer Bioraffinerie auf Zellstoffbasis. Zahlreiche einzelne Trenntechniken oder kombinierte mehrstufige Prozesse, die Säuerung, Flockung, Adsorption, Membranfiltration, Extraktion und Ionenaustausch umfassen, wurden zur Rückgewinnung der PHL-organischen Stoffe untersucht. Die Herstellung von sich auflösendem Zellstoff erfordert aufgrund der geringeren Ausbeute und der hohen Beschickung beim Kochen eine höhere Rückgewinnungsfläche im Vergleich zu einem normalen Kraftstoffzellstoffwerk. Der organische Anteil der trockenen Feststoffe an den Rückgewinnungskessel ist bei der Herstellung von auflösendem Zellstoff etwas niedriger, was zu einem niedrigeren Wärmewert führt. Valmet verfügt über die Erfahrung und das breiteste Spektrum an Technologien bei der Lieferung von Anlagen und flexiblen Prozessen zur Herstellung von Lösemitteln für verschiedene Endprodukte. Abb. 14.5 zeigt typische DP Fiberline.

Abbildung 14.5. Typische DP-Faserlinie.

Mit freundlicher Genehmigung von Andritz; Vehmaa J (2013). 6. Internationales Kolloquium über Eukalyptuszellstoff, 24.-27.

PHK ist in neuen Auflösungszellstoffwerken wegen der Vorteile, die mit der Kapitalinvestition, dem Betrieb und der Umweltverträglichkeit verbunden sind, beliebt. Der PHK-Prozess machte 56% der weltweiten Zellstoffproduktion aus (Stand 2014), während der AS-Prozess 42% ausmachte. Für den kanadischen Zellstoffsektor machte das AS-Verfahren immer noch 64% der Produktionskapazität für Zellstoff aus, obwohl das PHK-Verfahren zunehmend an Bedeutung gewonnen hat. In China macht das PHK-Verfahren 78% der gesamten Produktionskapazität aus.

Ein neuartiges Zellstofflösungsverfahren, das die Grundlage für eine fortschrittliche Bioraffinerie bildet, wurde diskutiert. Das SO2-Ethanol-Wasser-Verfahren hat das Potenzial, das saure Sulfit-Verfahren für die Herstellung von Zellstoffen in Rayonqualität zu ersetzen, da es eine höhere Flexibilität bei der Auswahl der Rohstoffquelle, wesentlich geringere Garzeiten und die nahezu Abwesenheit von Zuckerabbauprodukten bietet. Besonderes Augenmerk wird auf Entwicklungen gelegt, die auf die selektive und quantitative Fraktionierung von Zellstoffen in Papierqualität zu Hemicellulosen und Cellulose höchster Reinheit abzielen. Dieses Ziel wurde durch das IONCELL-Verfahren erreicht, bei dem die gesamte Hemicellulosefraktion selektiv in einer ionischen Flüssigkeit gelöst wird, in der die H-Bindungsbasizität und die Acidität durch Zugabe eines Cosolvens ausreichend eingestellt sind. Gleichzeitig kann durch weitere Zugabe des Cosolvens reine Hemicellulose gewonnen werden, die dann als Nonsolvent wirkt. Die verbleibende reine Cellulosefraktion kann dann in einen Lyocellprozess zur Herstellung von regenerierten Celluloseprodukten eintreten.

Der Bleichprozess erhöht nicht nur die Helligkeit des auflösenden Zellstoffs, sondern erhöht auch die Reinheit, passt die Viskosität und den MWD der Cellulose an und modifiziert die Reaktivität des auflösenden Zellstoffs, um die Anforderungen von Premium-Endprodukten zu erfüllen. Derzeit werden hauptsächlich die Kombination von Sauerstoff-Delignifizierung (O), Chlordioxid-Delignifizierung (D0) und Aufhellung (D1 und D2), Hypochloritbleiche (H) und Wasserstoffperoxidbleiche (P) verwendet. Obwohl Hypochlorit aus Umweltgründen fast aus der Zellstoffbleiche für Papiersorten entfernt wurde, wird es immer noch häufig zur Herstellung von Zellstoff verwendet. Hypochlorit kann Cellulose so oxidieren und abbauen, dass es sein Molekulargewicht und seine Viskosität einstellen kann, um die Gleichmäßigkeit der Pulpe zu verbessern.

Abb. 14.6 und 14.7 zeigen eine Faserlinie zum Auflösen von Zellstoff mit totaler chlorfreier (TCF) bzw. elementarer chlorfreier (ECF) Bleiche.

Abbildung 14.6. Faserlinie zum Auflösen von Zellstoff, TCF-Bleichen.

Mit freundlicher Genehmigung von Metso; Paul Flickinger, Lari Lammi, Bertil Ernerfeldt (2011). Tappi Peers, Auflösen von Zellstoff, 2. Oktober 2011.

Abbildung 14.7. Faserlinie zum Auflösen von Zellstoff, ECF-Bleichen.

Mit freundlicher Genehmigung von Metso; Paul Flickinger, Lari Lammi, Bertil Ernerfeldt (2011). Tappi Peers, Auflösen von Zellstoff, 2. Oktober 2011.

Bei der Herstellung von auflösendem Zellstoff aus Baumwolllintern werden die Linterfasern entfernt, die an den Baumwollsamen haften. Dieser Prozess wird als Entsintern bezeichnet, wobei Fasern unterschiedlicher Länge erzeugt werden. Die zweitgeschnittenen Linters oder kürzesten Fasern werden als chemisches Ausgangsmaterial verwendet. Die Reinigung erfolgt durch eine Kombination von mechanischen und chemischen Behandlungen, die eine milde Alkalibehandlung bei hoher Temperatur zum Entfernen von Proteinen, Wachsen, Pektinen und anderen Polysacchariden und Bleichen zum Erhalten der erforderlichen Helligkeit umfassen. Lösemittelzellstoff höchster Cellulosereinheit wird aus gereinigten Baumwolllintern hergestellt und zur Herstellung von Acetatkunststoffen und hochviskosen Celluloseethern verwendet.

Die Methoden der Nachbehandlung können vor und nach dem Bleichen angewendet werden. Viele dieser Behandlungen wurden kommerziell eingesetzt. Darüber hinaus spielen diese Nachbehandlungen auch eine wichtige Rolle bei der Umwandlung von Papierzellstoff in auflösenden Zellstoff.

Hemicellulosen sind leicht in Alkali gelöst, daher ist die ätzende Extraktion ein wirksamer Weg, um Hemicellulosen aus Zellstofffasern zu entfernen, insbesondere in Zellstoffen. Im Allgemeinen wird die alkalische Reinigung als CCE durchgeführt. Der CCE-Prozess wird bei 20-40 ° C und 8% -10% Natriumhydroxid durchgeführt. In CCE werden niedrigere Temperaturen und höhere Alkalikonzentrationen verwendet. Der Mechanismus beinhaltet Faserquellung und die Auflösung und Entfernung von Hemicellulosen aus der inneren Faser in die Bulkphase. Der Alkaliverbrauch im CCE-Prozess ist nicht viel. Der Zellulosegehalt der mit CCE behandelten Pulpe kann 98% und höher erreichen.

Hot Caustic Extraction (HCE) verwendet höhere Temperaturen und niedrigere Alkalikonzentrationen. HCE wird bei 95-135 ° C und 0,4% -1,5% Natriumhydroxid durchgeführt. Die Fasern quellen aufgrund der niedrigen Alkalikonzentration nicht ausreichend auf, so dass die Hemicellulose in der tiefen Faserwand nicht vollständiger entfernt werden kann, aber die chemischen Reaktionen des Kohlenhydratabbaus und weiterer Oxidationen finden bei den hohen Temperaturen statt, was mehrere Nachteile wie geringere Ausbeuten, niedrigere Zellstoffviskositäten und zusätzlichen Chemikalienverbrauch aufweist. Schwieriger ist die Herstellung von hochreinen Lösemitteln (α-Cellulosegehalt von 96% oder höher) durch HCE.

Im Gegensatz zur alkalischen Extraktion ermöglicht die saure Extraktion (A) die Auflösung eines Anteils alkaliresistenter Hemicellulosen. Die Säureextraktion erfolgt bei pH 2,5 bis 3,5 und 95-150 ° C für 1-2,5 h. Die alkalibeständigen Hemicellulosen werden unter diesen Bedingungen leicht entfernt und eignen sich daher zur Behandlung von PHK-Pulpen. Sowohl die Hemicellulosen als auch die Metallkationen werden entfernt. Die Hemicellulosen in der Pulpa sanken von 16,27% auf 11,08%, was einer 31 entsprach.9% Abnahme bei Säurebehandlung eines sauerstoffdelignifizierten Weichholz-Kraftzellstoffs bei pH 3 und 150°C für 2 h.

Zellstofffasern können entsprechend ihrer Größe fraktioniert werden. Die Fraktionierungsbehandlung wurde im traditionellen Zellstoffherstellungsverfahren verwendet, um die Helligkeit und die mechanischen Festigkeitseigenschaften von gebleichtem Zellstoff zu verbessern. Die Faserfraktionierung wurde zur Verbesserung der Reinheit von Lösemitteln verwendet. Durch die Fraktionierung einer Weichholzsulfitpulpe wies die auf einem 30-Mesh-Sieb zurückgehaltene Langfaserfraktion niedrigere Hemicellulosespiegel auf (9.59%) als die Kurzfaserfraktion, die ein 30-Mesh-Sieb passierte (11,65%). Der α-Cellulosegehalt der Langfaserfraktion war etwa 2,5% höher als der der Kurzfaserfraktion (91,08% vs. 88,53%). Die Effekte der Fraktionierung auf Bambus auflösende Pulpe zeigten, dass die Cellulosereinheit durch Entfernen der Feinanteile verbessert werden kann. Da mehr Feinanteile entfernt wurden, war die Reinheit des resultierenden auflösenden Zellstoffs höher. Für einen gebleichten Bambuszellstoff mit der Entfernung von 14,7% (w / w) des ursprünglichen Zellstoffs stieg der α-Cellulosegehalt von 94,7% auf 96,2%, der Ligningehalt sank von 0,86% auf 0.63%, und der Aschegehalt sank von 0,89% auf 0,41%.

Die Behandlung mit Cellulase- und Hemicellulase-Enzymen kann verwendet werden, um auflösende Zellstoffe zu modifizieren und die Zellstoffeigenschaften wie Reinheit, Viskosität und Reaktivität zu verbessern. Cellulase wirkt auf die amorphe Cellulose, die sich auf der Faseroberfläche und zwischen den Mikrofibrillen befindet. Diese enzymatische Behandlung erhöht die Quellung und Zugänglichkeit von Cellulosefasern, was ihre Reaktivität gegenüber Derivatisierung erhöht. Die Behandlung eines PHK-lösenden Zellstoffs mit Cellulase öffnete die Struktur und erhöhte die Porosität der Fasern, was die Zugänglichkeit und Reaktivität des behandelten Zellstoffs verbesserte. Das Porenvolumen der Fasern erhöhte sich von 4,79 auf 6,74 µm3/g und die Fock-Reaktivität verbesserte sich von 47,67% auf 66,02%. Im Vergleich zu Cellulasen werden Hemicellulasen (z. B. Mannanase und Xylanase) hauptsächlich zur Zellstoffreinigung verwendet.

Bestimmte mechanische Verfahren – Raffinieren, Mahlen und Zerkleinern —, die die Faserwandstruktur öffnen und das Eindringen von Chemikalien in die Faser verbessern, wurden verwendet. Diese positiven Veränderungen der Fasermorphologien erhöhen die Reaktivität der Cellulosefasern signifikant. Einige mechanische Behandlungen können leicht kommerzialisiert werden. Die mechanische Veredelung eines Hartholz-PHK-Zellstoffs führte zu einer Vergrößerung der Oberfläche, der Porengröße und des Volumens; Diese Änderungen erhöhten die Fockreaktivität des resultierenden Zellstoffs. Die Raffination einer PHK-Hartholzzellstoffprobe mit 25.000 Umdrehungen in einem PFI-Refiner erhöhte die spezifische Oberfläche von 0,98 auf 1,20 m2 / g, verringerte das kristalline Verhältnis von 1,27 auf 1,17 und erhöhte die Fock-Reaktivität von 49,27% auf 58,32%.

Metallkomplexe wie Nitrenund Cuen wurden bei der Umwandlung von Papierzellstoff in löslichen Zellstoff eingesetzt. Das Nitril, eine stark alkalische Lösung bestehend aus Tris (2-aminoethyl) -amin und Nickel (II) -hydroxid im Molverhältnis 1: 1, ist wirksam bei der Extraktion von Hemicellulose aus Papierzellstoffen. Es kann sowohl Xylan als auch Cellulose durch koordinative Bindung der Hydroxylgruppen an den C2- und C3-Positionen der Anhydro-Zucker lösen. Die Komplexierung von Xylan ist gegenüber Cellulose begünstigt, da Xylan bei niedrigeren Nitren-Konzentrationen solubilisiert werden kann. Nitren ist jedoch unwirksam gegen Weichholzpulpe, die reich an Glucomannan sind. Cuen (Kupferethylendiaminkomplex) ist als Celluloselösungsmittel bekannt und kann auch zur Reinigung von Lösemitteln verwendet werden. Cuen ist jedoch bei der Entfernung von Xylan weniger selektiv, da es auch einen Teil der Cellulose auflöst, was die gewünschte Zellstoffreinheit beeinflusst.

Wasserstoffbrückenbindung in Lösemitteln verhindert das Eindringen und die Diffusion von Chemikalien in die innere Faser, was für die Cellulosederivatisierung von Lösemitteln wichtig ist. Neben den oben genannten Verfahren gibt es auch wenige andere Verfahren, die die Reinheit und/oder die Cellulosereaktivität bei der Auflösung von Zellstoffen verbessern. Diese Methoden umfassen ionische flüssige Lösungsmittelbehandlung, Mikrowellenbehandlung und elektronische Strahlenbehandlung. Diese Behandlungen wurden jedoch noch nicht kommerziell genutzt. Neuere Forschungen haben gezeigt, dass neue Behandlungsmethoden, wie modifizierte Laugenextraktion, Säureextraktion, mechanische Behandlung und Enzymbehandlung, die Qualität der auflösenden Pulpen sehr effizient verbessern.

Die Verwendung von nichttraditionellen, schnellwachsenden Holz- und Nichtholzarten zur Herstellung von auflösendem Zellstoff hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Trema orientalis wurde zur Herstellung von PHK-basiertem Lösemehl verwendet. Jutestäbchen und Maisstängel wurden ebenfalls verwendet. Nonwood Papierqualität Zellstoffe aus Flachs, Hanf und Sisal wurden zur Auflösung Zellstoff aufgewertet, unter Verwendung von Behandlungen mit Enzymen und Alkali zur selektiven Entfernung von Hemicellulose. Aufgrund der geringen Konzentrationen von Hemicellulose und anderen organischen Stoffen (Essigsäuren, Furfural und Lignin) in PHL ist ihre Rückgewinnung und Verwendung eine Herausforderung. Die Laccase-Behandlung wurde zur Verbesserung der Membranfiltrierbarkeit während der Nanofiltration von PHL zur Produktrückgewinnung eingesetzt. Die jüngste Forschung und Entwicklung hat sich auch auf die Verbesserung der Auflösungseigenschaften von Zellstoff konzentriert.