Kraft Pulping Process

14.2 oldódó Cellulóz gyártás

jelenleg a DWP-t az AS és a gőzfázisú PHK folyamatok állítják elő, amelyeket mind az 1950-es években fejlesztettek ki. míg az előbbi technikailag nagyrészt változatlan maradt, a gőz PHK folyamathoz modern elmozdulási szakácseljárást fogadtak el. Ezek az oldódó cellulóz technológiák, a Visbatch és a VisCBC ötvözik az elmozdulási technológia és a gőz prehidrolízis előnyeit. Jellemzőjük az alacsony energiaigény, a rövid fedezeti idő, valamint a homogén és magas termékminőség. Andritz nemrégiben kifejlesztett szakácsrendszer-frissítéseket a folyamatos emésztők DWP-műveletének utólagos felszereléséhez, beleértve a víz-előhidrolízishez szükséges prehidrolízis reaktor edényt.

a 14.2. táblázat a papíripari rostanyag és az oldódó rostanyag előállításának főbb folyamatait mutatja be. A papírpépet elsősorban a nátronpapír – eljárással állítják elő (ábra. 14.3.), míg az oldódó pépet AS módszerrel és PHK eljárással állítják elő (ábra. 14.4) és a pamut Linter. A hemicellulózok nemkívánatos szennyeződések a cellulóz feloldásában, és befolyásolják a cellulóz szűrhetőségét, a xantációs reakciót a viszkóz folyamatban és a cellulóz végtermékeinek Viszkóz szilárdságát. A PHK folyamat során nagy mennyiségű hemicellulózt oldunk fel a prehidrolízis folyadékban (PHL) a pépesítés előtt. A prehidrolizátum a következőket tartalmazza, amelyek potenciálisan értékes termékekké alakíthatók:

táblázat 14.2. A papíripari rostanyag és az oldódó rostanyag előállításának főbb eljárásai

papíripari rostanyag

több mint 90% a nátronpapír-pépesítési eljárásból

oldódó cellulóz

65% savas szulfit módszerrel

5% a prehidrolízis kraft eljárással

10% pamut Linter-ből

14.3. ábra. Kraft folyamat (papír minőségű cellulóz).

reprodukálva engedélyével V Enterprises (2015); jóvoltából Stora Enso; https://mycourses.aalto.fi/…/Dissolving%20pulp%20and%20viscose%20manufacturing_.

14.4. ábra. Prehidrolízis kraft folyamat.

a Stora Enso jóvoltából; reprodukálva engedélyével V Enterprises (2015); https://mycourses.aalto.fi/…/Dissolving%20pulp%20and%20viscose%20manufacturing_.

rövid láncú szénhidrátok (arabinóz, xilóz, mannóz, galaktóz, glükóz) poliszacharidok (galaktomannán, glükuronoxilán) egyéb kémiai vegyületek (ecetsav, furfurol, fenolos vegyületek)

oldódó cellulózgyártási módszerként a PHK-eljárást jellemzően alacsonyabb cellulózhozam és magasabb tőke-és kémiai költségek jellemzik. Ezért nagyon fontos a PHK folyamat minden olyan lépésének optimalizálása, amely befolyásolja a cellulóz tisztaságának feloldását, a folyamatintegrációt és az energiahatékonyságot anélkül, hogy veszélyeztetné a cellulóz hozzáférhetőségét és reaktivitását.

a DWP kémiailag finomított fehérített cellulóz, amely több mint 90% – os tisztaságú cellulózból áll. Az oldódó cellulóz előállítása olyan termékek előállításához, mint a karboxi-metil-cellulóz, a viszkóz, a cellulózfilm és a kolbászbőr, a cellulóz minőségének meghatározása elengedhetetlen. Az oldódó cellulóz minősége mind a nyers faanyag tulajdonságaitól, mind a cellulóz feldolgozásától függ. A cellulózpép reaktivitása azt mutatja, hogy képes részt venni a különböző kémiai reakciókban. A kettes és hármas szénatomon lévő két másodlagos hidroxilcsoport reakcióképesebb, mint a hatos szénatomon lévő elsődleges hidroxilcsoport. A derivatizációs reakcióknál fontos megjegyezni, hogy a hidroxilcsoportokkal a kettes és hármas szénatomon végzett reakciók kinetikailag kedvezőek, míg a hatos szénen a szubsztitúció termodinamikailag stabilabb. Mind az I., mind a II. cellulóz megtalálható a cellulózban. A cellulóz II termodinamikailag stabilabb, mint az I cellulóz, ami a nagy mennyiségű cellulóz II-t tartalmazó oldódó pépeket ellenállóbbá teheti a fűtéssel szemben, mint a nagy mennyiségű cellulóz I. az elmúlt években, különféle innovatív pépesítési módszereket fejlesztettek ki, főleg környezeti megfontolásokra reagálva.

az oldódó cellulóz előállításához használt nyersanyagokat a 14.3.táblázat mutatja be. A nagyon magas cellulóztartalom (>86%) miatt a pamutszalagokat általában oldódó pépek előállítására használják. A puhafákat és a keményfákat a megnövekedett kereslet és a pépesítési technológiák fejlődése miatt használták. Nonwood nyersanyagok, mint például a bambusz, nád, bagasse, kukorica szár, is használták előállítására oldódó pép. A globális oldódó cellulóz körülbelül 85% – át puhafából és keményfából állítják elő, míg körülbelül 10% – át pamutszövetből, és körülbelül 5% – át bambuszból és más lignocellulózos anyagokból állítják elő (14.4.táblázat). Kínában néhány bambuszfeloldási projekt befejeződött és termelésbe került.

14.3.táblázat. Az oldódó Cellulózok gyártásához használt nyersanyag

Pamut linters

puhafa

keményfa

Nonwood nyersanyagok

bambusz

nád

Bagasse

kukorica szár

táblázat 14.4. Globális oldódó Cellulózgyártás

puhafa (pl. fenyő és lucfenyő) és keményfa (pl. bükk és eukaliptusz))-85%

Pamut linterek—10%

bambusz és más lignocellulóz anyagok— ∼5%

Chen et al. alapján., (2016).

a különböző nyersanyagok egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a lignocellulóz morfológiai szerkezetétől és kémiai összetételétől függenek. A felhasznált nyersanyag és a fajok minősége befolyásolja a gyártási folyamatot és az oldódó cellulóz végtermék minőségét. A gyapotszálak esetében a szennyeződések a teljes tartalom kevesebb mint 20% – át, ezen szennyeződések 60% – át teszik ki (azaz maghéj, homok, idegen anyag stb. könnyen eltávolíthatók kémiai és enyhe fizikai módszerekkel, amelyek minimális károsodást okoznak a natív cellulózban. A nagyon jó minőségű cellulóztermékeknek 99%-os cellulóztartalommal és 7000 molekulatömeggel kell rendelkezniük. A pamut lintereket tekintik a legjobb nyersanyagnak, mivel előnyük a nagyobb MW homogenitás a többi nyersanyaghoz képest.

a fa a fő nyersanyag a cellulózgyártás feloldásához, de nem minden fafaj használható. A fa és az összetétel kémiáját figyelembe kell venni a legmegfelelőbb pépesítési folyamat kiválasztásához. Egyes fafajok nem alkalmasak pépesítésre. Az AS folyamat során a fenolosok, például a pinosylvin a fenyő szívfában vagy a taxifolin a Douglas fenyőben, reagálnak a ligninnel, hogy kondenzált szerkezeteket képezzenek, amelyek akadályozzák a delignifikát. Ezenkívül a taxifolin csökkenti a szulfit szakácslé stabilitását azáltal, hogy a szulfitot tioszulfáttá alakítja. Ezért a gyantában gazdag fafajok, mint például a fenyő és a vörösfenyő, nem alkalmasak pépesítésre.

a bambusz fontos nyersanyag a cellulóz-és papíripar számára, nem csak a papír minőségű cellulózgyártáshoz, hanem a cellulózgyártás feloldásához is. A bambusz a fűcsaládhoz tartozik, és 45% -55% cellulózt, 23% -30% lignint, 20% -25% hemicellulózt, 10% -18% összes extraktumot és 1,5% hamut tartalmaz. A szálak hossza 1,5-2,5 mm. Szerkezete és összetétele (cellulóz, hemicellulózok és lignin) hasonló a néhány keményfa fajhoz; azonban a kisebb anyagok, mint például az extraktumok (szerves és vízzel extrahálható vegyületek) és a hamu, sokkal bőségesebbek a bambuszban, mint a keményfában. Ezek a tényezők kihívást jelentenek a pépesítés, a fehérítés és a kémiai helyreállítási folyamat során. A bambusz rostcellájának térfogata kisebb, mint a faé, például a bambusz esetében 40% -70%, szemben a keményfa esetében 60% -80% – kal, a puhafa esetében pedig 90% -95% – kal. A bambusznak más hátrányai is vannak, amelyek magukban foglalják a magas szennyeződéseket (hamu és fémionok), az alacsony molekulatömegű és belső viszkozitású cellulózt és a rossz egyenletességet. A bambuszrost szerkezetek több réteggel rendelkeznek, összetett orientációkkal és elrendezésekkel a másodlagos sejtfalban. Ezzel szemben a fa szálaknak egyszerű háromrétegű (külső, középső és belső rétegű) másodlagos faluk van. A vastagabb sejtfal, a tömör szerkezet és a bambusz magasabb hibrid sejttartalma negatív hatásokat eredményezhet a cellulózgyártás feloldása során. Ezért kemény szakács és fehérítő körülmények szükségesek lehetnek a bambuszból készült jó minőségű oldódó pép előállításához.

a Pépesítés döntő lépés a pépgyártás feloldásában. A hagyományos pépesítési módszer folyamatként használható. Ezt az eljárást savas körülmények között hajtják végre, ahol a hemicellulózok nagy részét és a kis molekulatömegű cellulóz egy részét eltávolítják, ami nagy cellulóztartalmú fehérítetlen pépet eredményez. Az elmúlt évtizedekben a PHK pépesítési folyamatot sikeresen forgalmazták az oldódó pépek gyártására. Az AS pépesítés savas körülményeivel ellentétben a PHK folyamatot mind savas (prehidrolízis), mind lúgos (kraft szakács) körülmények között végezzük. A prehidrolízis szakaszában a rövid láncú szénhidrátokat, főleg a hemicellulózokat, az ecetsav acetilcsoportokból történő felszabadításával hidrolizálják. Ezért a legtöbb hemicellulózt a Kraft pépesítés előtt kivonják a chipekből.

az AS-ből és PHK-ból származó pép feloldásának fő tulajdonságai a szénhidrát összetétel, a molekulatömeg-Eloszlás (MWD), a hozzáférhetőség és a reaktivitás tekintetében eltérőek, mivel savas vagy lúgos környezetben különböző kémiai reakciók fordulnak elő. Mivel a pépeknek alacsonyabb a cellulóztartalma, magasabb az S10 / S18 tartalma, szélesebb az MWD-k és nagyobb a reaktivitása a PHK pépekhez képest.

a faforgács Prehidrolízise segít a cellulózmátrix lazításában, és javítja a lignin hozzáférhetőségét a pépesítő és fehérítő vegyi anyagokhoz. A hemicellulózok könnyebben hidrolizálhatók, mint a cellulóz, elágazó szerkezetük és alacsony polimerizációjuk miatt. A keményfából készült oldódó pép előállítására szolgáló PHK-eljárást kereskedelmi forgalomban használják. Ebben az eljárásban a hemicellulózok nagy részének kivonására prehidrolízis lépést alkalmaznak, ezt követi a nátronpépesítés a lignin nagy részének eltávolítására, valamint egy fehérítő/tisztítási lépés, amelynek eredményeként magas (90%) cellulóztartalmú oldódó cellulóz keletkezik. Ezt a folyamatot, amely a fa három fő összetevőjét frakcionálja, az integrált erdei biofinomító (IFBR) fejlesztésének alapjaként tekintették. A PHL/fekete folyadékban oldott szerves anyagok költséghatékony hasznosítása/hozzáadott érték felhasználása extra bevételeket jelentene a cellulózgyár számára. A PHK azonban bizonyos korlátokat is felvet, mint például a teljes oldódó cellulóz előállítási idő növekedése a további prehidrolízis lépések miatt (a teljes reakcióidő 160-200 perc, illetve 240-270 perc a hagyományos nátronpépesítésnél és a PHK-pépesítésnél), valamint az oldódó cellulóz hozamának csökkenése (átlagosan 38%), szemben a hagyományos nátronpépesítésnél alkalmazott 48% – kal. A faforgács előhidrolízise a nátronpépesítés előtt különféle módszerekkel, például forró vízzel, autohidrolízissel, savas vagy lúgos közeggel hajtható végre. A savas prehidrolízist általában a hemicellulóz eltávolítására monoszugarakká történő hidrolízissel végzik. A hemicellulózcukrokat manapság az értéknövelt vegyi anyagok alternatív forrásának tekintik. A sav-prehidrolízis azonban számos nemkívánatos maró hatáshoz, kiterjedt lignin kondenzációhoz és gyenge hozamhoz vezethet a részleges, de nem kívánatos cellulóz-hidrolízis miatt. A fenti ok miatt a vizes autohidrolízist leggyakrabban az oldódó cellulóziparban gyakorolják. Az autohidrolízis során (amelyet 150-180 C-on végzünk) szerves sav (ecetsav) képződik az acetilcsoportok (hemicellulózból) hasítása miatt, amelyek katalizátorként működnek a hemicellulóz glikozidkötéseinek hidrolizálására és a PHL pH-jának körülbelül 4-re csökkentésére. A lebomlott hemicellulózok, amelyek főleg oligomer formájukban vannak jelen, a PHL-ben oldódnak, majd ezt követően kivonhatók az emésztőből, és felhasználhatók. Jelentős mennyiségű faanyag oldódik a PHL-ben, amely legfeljebb 50% hemicellulózt, illetve 10% lignint tartalmaz. A hemicellulózok és a lignin elválaszthatók a PHL-től, ráadásul hatékony visszanyerésük és értéknövelt termékekké történő átalakításuk egy lépés az oldódó cellulóz alapú biofinomító építése felé. Számos egyedi elválasztási technikát vagy kombinált többlépcsős eljárást tanulmányoztak a PHL szerves anyagok visszanyerésére, amelyek magukban foglalják a savasodást, a flokkulációt, az adszorpciót, a membránszűrést, az extrakciót és az ioncserét. Az oldódó cellulóz előállítása nagyobb visszanyerési területet igényel a normál nátronpép-malomhoz képest az alacsonyabb hozam és a szakács magas töltése miatt. A száraz szilárd anyag szerves része a visszanyerő kazánhoz kissé alacsonyabb az oldódó cellulóz előállítása során, ami alacsonyabb hőértéket eredményez. A Valmet rendelkezik a legkülönbözőbb végtermékekhez használt oldódó pépekgyártáshoz szükséges berendezések és rugalmas folyamatok ellátásában szerzett tapasztalattal és a legszélesebb körű technológiákkal. Fig. 14.5 mutatja tipikus DP fiberline.

14.5. ábra. Tipikus DP fiberline.

Jóvoltából Andritz; Vehmaa J (2013). 6. nemzetközi Kollokvium az Eukaliptuszpépről, November 24-27 Colonia UY.

a PHL-ben jelen lévő hemicellulózok értékes hexóz-és pentózcukor-forrást jelentenek, amelyek hozzáadottérték-termékekké alakíthatók (14.5.táblázat).

14.5.táblázat. A Hemicellulózok átalakítása Prehidrolízis folyadékból hozzáadott értékű termékekké

Prehidrolízis likőr

hemicellulóz

xilit

etanol

papír adalékanyagok

Furfural

szerves savak

kémiai intermedierek

a PHK népszerű az új oldódó cellulózgyárakban a tőkebefektetéssel, a működéssel és a környezeti kompatibilitással kapcsolatos előnyök miatt. A PHK-folyamat a világ oldódó cellulóztermelésének 56% – át tette ki (2014-től), míg az AS-folyamat 42% – ot tett ki. Kanada oldódó cellulózágazatában az AS-folyamat továbbra is az oldódó cellulózgyártási kapacitás 64% – át tette ki, bár a PHK-folyamat egyre fontosabbá vált. Kínában a PHK folyamat a teljes termelési kapacitás 78% – át teszi ki.

megvitatták a fejlett biofinomító alapját képező új oldódó pépfolyamatot. Az SO2-etanol-víz eljárás helyettesítheti a sav-szulfit eljárást a műselyem minőségű pépekgyártásánál, mivel a nyersanyag-forrás kiválasztása nagyobb rugalmassággal, lényegesen alacsonyabb szakácsidővel és a cukor bomlástermékeinek közel hiányával jár. Különös figyelmet fordítanak azokra a fejlesztésekre, amelyek a papír minőségű cellulózok szelektív és mennyiségi frakcionálását célozzák hemicellulózokká és a legnagyobb tisztaságú cellulózokká. Ezt a célt az IONCELLÁRIS eljárással sikerült elérni, ahol a teljes hemicellulózfrakciót szelektíven feloldják egy ionos folyadékban, amelyben a H-kötés bázikusságát és savasságát megfelelő módon beállítják egy koszolvens hozzáadásával. Ugyanakkor a tiszta hemicellulóz kinyerhető a koszolvens további hozzáadásával, amely ezután nem oldószerként működik. A maradék tiszta cellulózfrakció ezután beléphet a regenerált cellulóztermékek előállítására szolgáló lyocell folyamatba.

a fehérítési eljárás nem csak növeli az oldódó cellulóz fényerejét, hanem növeli a tisztaságot, beállítja a cellulóz viszkozitását és MWD-jét, és módosítja az oldódó cellulóz reaktivitását, hogy megfeleljen a prémium végfelhasználói termékek követelményeinek, ezért a fehérítés kritikus folyamat az oldódó cellulózgyártás során. Jelenleg a fő módszerek az oxigén delignifikáció (O), a klór-dioxid delignifikáció (D0) és a fényesítés (D1 és D2), a hipoklorit fehérítés (H) és a hidrogén-peroxid fehérítés (P) kombinációja. Bár a hipokloritot környezetvédelmi okokból szinte fokozatosan kivonták a papírminőségű cellulózfehérítésből, még mindig gyakran használják a cellulózgyártás feloldására. A hipoklorit oxidálhatja és lebonthatja a cellulózt oly módon, hogy beállíthatja molekulatömegét és viszkozitását a cellulóz egységességének javítása érdekében.

füge. A 14.6.és a 14.7. ábra a cellulóz teljesen klórmentes (TCF) és elemi klórmentes (ECF) fehérítéssel történő feloldására szolgáló szálvonalat mutatja.

14.6. ábra. Fiberline a cellulóz feloldásához, TCF fehérítés.

Jóvoltából Metso; Paul Flickinger, Lari Lammi, Bertil Ernerfeldt (2011). Tappi Társaik, Oldódó Cellulóz, Október 2, 2011.

14.7. ábra. Fiberline a cellulóz feloldásához, ECF fehérítés.

Jóvoltából Metso; Paul Flickinger, Lari Lammi, Bertil Ernerfeldt (2011). Tappi Társaik, Oldódó Cellulóz, Október 2, 2011.

az oldódó pép előállítása pamutszalagokból magában foglalja a Linter rostok eltávolítását, amelyek a gyapotmagokhoz kapcsolódnak. Ezt a folyamatot nevezik delintering, termelő szálak különböző hosszúságú. A második vágású lintereket vagy a legrövidebb szálakat kémiai alapanyagként használják. A tisztítást mechanikai és kémiai kezelések kombinációjával végezzük, amelyek enyhe lúgos kezelést tartalmaznak magas hőmérsékleten a fehérjék, viaszok, pektinek és más poliszacharidok eltávolítására, valamint a szükséges fényerő eléréséhez szükséges fehérítésre. A legnagyobb cellulóztisztaságú oldódó pépet tisztított pamutszövetből állítják elő, és acetát műanyagok és nagy viszkozitású cellulóz-éterek gyártására használják.

néhány speciális kezelést (utókezelést) alkalmaztak a cellulóz minőségének javítására, különös tekintettel a tisztaságra és a reaktivitásra. Ezek a kezelések a következők:

kezelés vegyszerekkel

kezelés enzimekkel

mechanikai hatások

mikrohullámú

*

a fenti kezelések kombinációi

az utókezelés módszerei fehérítés előtt és után is alkalmazhatók. Ezen kezelések közül sokat kereskedelmi forgalomban alkalmaztak. Ezen túlmenően ezek az utókezelések fontos szerepet játszanak a papírminőségű pép feloldódó péppé történő átalakításának folyamatában is.

a Hemicellulózok lúgban könnyen feloldódnak, így a maró extrakció hatékony módszer a hemicellulózok eltávolítására a cellulózrostokból, különösen az AS cellulózokban. Általában az alkáli tisztítást CCE-ként végezzük. A CCE-eljárást 20-40 kb C és 8% -10% nátrium-hidroxid mellett végezzük. A CCE-ben alacsonyabb hőmérsékletet és magasabb lúgkoncentrációt alkalmaznak. A mechanizmus magában foglalja a rostduzzanatot, valamint a hemicellulózok feloldódását és eltávolítását a belső rostból az ömlesztett fázisba. Az alkáli fogyasztás a CCE folyamatban nem sok. A CCE-vel kezelt cellulóztartalom elérheti a 98% – ot vagy annál magasabb értéket.

a forró maró extrakció (HCE) magasabb hőmérsékletet és alacsonyabb lúgkoncentrációt használ. A HCE-t 95-135 oc-on és 0,4% -1,5% nátrium-hidroxidon végezzük. A rostok az alacsony lúgkoncentráció miatt nem duzzadnak eléggé, így a rostok mély falában lévő hemicellulózt nem lehet teljesebben eltávolítani, de a szénhidrát lebomlásának és további oxidációinak kémiai reakciói a magas hőmérsékleten zajlanak, amelynek számos hátránya van, mint például az alacsonyabb hozamok, az alacsonyabb cellulóz viszkozitás és a vegyi anyagok további fogyasztása. A HCE-vel nehezebb nagy tisztaságú oldódó pépeket készíteni (66% vagy annál magasabb cellulóztartalom).

az alkáli extrakcióval ellentétben a savas extrakció (a) lehetővé teszi az alkáli-rezisztens hemicellulózok egy részének feloldódását. A savas extrakciót 2,5-3,5 pH-n és 95-150 kb C-on végezzük 1-2, 5 órán át. a lúgálló hemicellulózok ilyen körülmények között könnyen eltávolíthatók, így alkalmasak PHK pépekkezelésére. Mind a hemicellulózokat, mind a fémkationokat eltávolítják. A pépben lévő hemicellulózok 16,27% – ról 11,08% – ra csökkentek, ami 31-et jelentett.9%-os csökkenés az oxigénnel lecsökkentett puhafából készült nátronpapír savas kezelésével 3 ph-n és 150 kb 2 órán át.

a cellulózszálak méretük szerint frakcionálhatók. A frakcionálási kezelést a hagyományos cellulózgyártási folyamatban alkalmazták a fehérített cellulóz fényességének és mechanikai szilárdságának javítása céljából. A rostfrakcionálást az oldódó pép tisztaságának javítására használták. Puhafa-szulfitpép frakcionálásával a 30 hálós szitán visszatartott hosszú szálas frakció alacsonyabb hemicellulózszinttel rendelkezett (9.59%), mint a 30 hálós szitán áthaladó rövid szálas frakció (11,65%). A hosszú szálas frakcióban lévő cellulóz-tartalom körülbelül 2,5%-kal volt magasabb, mint a rövid szálas frakcióban (91,08% vs.88,53%). A frakcionálás hatása a bambuszoldódó pépre azt mutatta, hogy a cellulóz tisztasága javítható a bírságok eltávolításával. Mivel több bírságot távolítottak el, a kapott oldódó pép tisztasága magasabb volt. A fehérített bambuszpép esetében az eredeti cellulóz 14,7% (M/M) eltávolításával az 6-cellulóztartalom 94,7% – ról 96,2% – ra nőtt, a lignintartalom 0,86% – ról 0-ra csökkent.63%, a hamutartalom pedig 0,89% – ról 0,41% – ra csökkent.

celluláz és hemicelluláz enzimekkel végzett kezelés alkalmazható az oldódó pépekmódosítására, javítva a pép tulajdonságait, például a tisztaságot, a viszkozitást és a reaktivitást. A celluláz az amorf cellulózra hat, amely a szál felületén és a mikrofibrillák között helyezkedik el. Ez az enzimatikus kezelés növeli a cellulózszálak duzzadását és hozzáférhetőségét, ami növeli a derivatizációra való reakcióképességét. A PHK keményfa oldódó cellulóz cellulázzal történő kezelése megnyitotta a szerkezetet és növelte a rostok porozitását, ami javította a kezelt cellulóz hozzáférhetőségét és reaktivitását. A szálak pórustérfogata 4,79-ről 6,74-re nőtt3/g, a Fock reaktivitása pedig 47,67% – ról 66,02% – ra javult. A cellulázokkal összehasonlítva a hemicellulázokat (például a mannanázt és a xilanázt) elsősorban a cellulóz tisztítására használják.

bizonyos mechanikai módszereket-finomítást, őrlést és aprítást—alkalmaztak, amelyek megnyitják a szál falszerkezetét és javítják a vegyi anyag behatolását a szálba. A rostmorfológiák ezen pozitív változásai jelentősen növelik a cellulózszálak reaktivitását. Néhány mechanikus kezelés könnyen kereskedelmi forgalomba hozható. A keményfa PHK cellulóz mechanikai finomítása a felület, a pórusméret és a térfogat növekedését eredményezte; ezek a változások növelték a keletkező cellulóz Fock reaktivitását. A PHK keményfapép minta finomítása 25 000 fordulattal egy PFI finomítóban a fajlagos felületet 0,98-ról 1,20 m2/g-ra növelte, a kristályarányt 1,27-ről 1,17-re csökkentette, a Fock reaktivitását pedig 49,27% – ról 58,32% – ra növelte.

Fémkomplexeket, például nitrent és cuen-t alkalmaztak a papír minőségű cellulóz oldódó cellulózzá történő átalakítására. A nitren, egy erősen lúgos oldat, amely trisz (2-amino-etil)-aminból és nikkel(II)-hidroxidból áll 1:1 mólarányban, hatékonyan képes kivonni a hemicellulózt papír minőségű pépekből. Mind a xilánt, mind a cellulózt feloldhatja a hidroxilcsoportok koordinációs kötődésével az anhidrocukor C2 és C3 pozíciójában. A xilán komplexe kedvezőbb, mint a cellulóz, mivel a xilán alacsonyabb nitrenkoncentráció mellett oldható. A Nitren azonban hatástalan a glükomannánban gazdag puhafa pépekkel szemben. A Cuen (réz-etilén-diamin komplex) cellulóz oldószerként ismert, és az oldódó pépek tisztítására is használható. De a cuen kevésbé szelektív a xilán eltávolításában, mert feloldja a cellulóz egy részét is, ami befolyásolja a kívánt cellulóz tisztaságot.

az oldódó pépekben a hidrogénkötés megakadályozza a vegyi anyagok behatolását és diffúzióját a belső szálba, ami fontos az oldódó pépek cellulóz-származékozásához. A fenti módszereken kívül kevés olyan egyéb módszer is létezik, amelyek javítják a tisztaságot és/vagy a cellulóz reaktivitását a pép feloldásában. Ezek a módszerek magukban foglalják az ionos folyékony oldószeres kezelést, a mikrohullámú kezelést és az elektronikus sugárkezelést. De ezek a kezelések még nem kerültek kereskedelmi felhasználásra. A legújabb kutatások kimutatták, hogy az új kezelési módszerek, mint például a módosított maró extrakció, a savas extrakció, a mechanikai kezelés és az enzimkezelés, nagyon hatékonyak az oldódó pépekminőségének javításában.

az utóbbi években jelentősen megnőtt a nem hagyományos, gyorsan növő fafajok és nem fafajok felhasználása az oldódó cellulóz előállításához. A trema orientalis-t PHK-alapú oldódó pép előállítására használták. Juta botokat és kukoricaszárakat is használtak. A lenből, kenderből és szizálból származó Nonwood papír minőségű pépeket feloldó péppé fejlesztették, enzimekkel és lúgokkal végzett kezelésekkel a hemicellulóz szelektív eltávolítására. A hemicellulóz és más szerves anyagok (ecetsavak, furfurol és lignin) alacsony koncentrációja miatt a PHL-ben visszanyerésük és felhasználásuk kihívást jelent. Laccase kezelést alkalmaztak a membrán szűrhetőségének javítására a PHL nanoszűrése során a termék visszanyerése érdekében. A legújabb kutatások és fejlesztések az oldódó cellulóz tulajdonságainak javítására is összpontosítottak.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.