proces roztwarzania Kraft

14.2 produkcja masy celulozowej do rozpuszczania

obecnie DWP jest wytwarzany przez procesy AS i PHK w fazie parowej, które zostały opracowane w latach 50. XX wieku.podczas gdy te pierwsze pozostały w dużej mierze niezmienione technicznie, nowoczesna procedura gotowania wyporowego została przyjęta do procesu PHK na parze. Te technologie rozpuszczania masy celulozowej, Visbatch i VisCBC, łączą zalety technologii wypierania i prehydrolizy pary. Charakteryzują się niskim zapotrzebowaniem na energię, krótkim czasem od pokrywy do pokrywy oraz jednorodną i wysoką jakością produktu. Niedawno Andritz opracował ulepszenia systemu gotowania do modernizacji do pracy DWP w komorach fermentacyjnych ciągłych, w tym zbiornik reaktora prehydrolizy do prehydrolizy wody.

tabela 14.2 przedstawia główne procesy produkcji masy papierniczej i masy do rozpuszczania. Masa papiernicza jest wytwarzana głównie w procesie roztwarzania kraft (rys. 14.3), podczas gdy rozpuszczanie pulpy jest wytwarzane metodą AS i procesem PHK (Fig. 14.4) i z linterów bawełnianych. Hemicelulozy są niepożądanymi zanieczyszczeniami w rozpuszczaniu miazgi i wpływają na filtrowalność celulozy, reakcję ksantacji w procesie wiskozy i wytrzymałość wiskozy produktów końcowych celulozy. Podczas procesu PHK duże ilości hemicelulozy są rozpuszczane w roztworze przedhydrolizą (PHL) przed roztwarzaniem. Prehydrolizat zawiera następujące elementy, które mogą być potencjalnie przekształcone w cenne produkty:

tabela 14.2. Główne procesy produkcji masy papierniczej i masy do rozpuszczania

masa papiernicza

ponad 90% z procesu roztwarzania kraft

rozpuszczanie masy celulozowej

65% metodą kwaśnego siarczynu

5% w procesie prehydrolizy kraft

10% z linterów bawełnianych

rysunek 14.3. Proces Kraft (papierowa masa celulozowa).

reprodukowane za zgodą Välimaa (2015); Dzięki Uprzejmości Stora Enso; https://mycourses.aalto.fi/…/Dissolving%20pulp%20and%20viscose%20manufacturing_.

rysunek 14.4. Proces przedhydrolizy kraft.

dzięki uprzejmości Stora Enso; reprodukowane za zgodą Välimaa (2015); https://mycourses.aalto.fi/…/Dissolving%20pulp%20and%20viscose%20manufacturing_.

węglowodany krótkołańcuchowe (arabinoza, ksyloza, mannoza, galaktoza, glukoza)

polisacharydy (galaktomannan, glukuronoxylan)

inne związki chemiczne (Kwas octowy, furfural, związki fenolowe)

jako metoda produkcji masy celulozowej do rozpuszczania, proces PHK charakteryzuje się zazwyczaj niższą wydajnością masy celulozowej oraz wyższymi kosztami kapitałowymi i chemicznymi. Dlatego bardzo ważne jest, aby zoptymalizować każdy etap procesu PHK, który wpływa na czystość rozpuszczonej masy celulozowej, integrację procesu i efektywność energetyczną bez uszczerbku dla dostępności celulozy i reaktywności.

DWP jest chemicznie rafinowaną bieloną pulpą składającą się z ponad 90% czystej celulozy. Przy wytwarzaniu masy celulozowej do wytwarzania produktów takich jak karboksymetyloceluloza, wiskoza, folia celulozowa i skórka kiełbasy niezbędne jest określenie jakości masy celulozowej. Jakość rozpuszczonej masy celulozowej zależy zarówno od właściwości surowca drzewnego, jak i od sposobu przetwarzania masy celulozowej. Reaktywność masy celulozowej pokazuje jej zdolność do udziału w różnych reakcjach chemicznych. Dwie drugorzędowe grupy hydroksylowe na węglu drugim i trzecim są bardziej reaktywne niż pierwszorzędowa grupa hydroksylowa na węglu szóstym. W przypadku reakcji derywatyzacji należy zauważyć, że reakcje z grupami hydroksylowymi na węglach drugim i trzecim są kinetycznie korzystne, podczas gdy podstawienie na węglu szóstym jest termodynamicznie bardziej stabilne. W miąższu stwierdzono zarówno celulozy I, jak I II. Celuloza II jest bardziej stabilna termodynamicznie niż celuloza i, co może sprawić, że rozpuszczalne masy celulozowe o dużych proporcjach celulozy II będą bardziej odporne na ogrzewanie niż masy celulozowe o dużych proporcjach celulozy I. W ostatnich latach opracowano różne innowacyjne metody roztwarzania, głównie w odpowiedzi na względy środowiskowe.

surowce używane do produkcji masy celulozowej do rozpuszczania przedstawiono w tabeli 14.3. Ze względu na bardzo wysoką zawartość celulozy (>86%) do produkcji masy rozpuszczalnej powszechnie stosuje się lintery bawełniane. Iglaste i liściaste zostały wykorzystane ze względu na zwiększone zapotrzebowanie i postęp w technologii roztwarzania. Do produkcji miazgi do rozpuszczania wykorzystano również surowce Nonwood, takie jak bambus, trzcina, bagasse, łodyga kukurydzy. Około 85% światowej masy celulozowej wytwarzanej jest z drewna iglastego i twardego, podczas gdy około 10% z linterów bawełnianych, a około 5% z bambusa i innych materiałów lignocelulozowych (tabela 14.4). W Chinach niektóre projekty rozpuszczania bambusa zostały zakończone i wprowadzone do produkcji.

Tabela 14.3. Surowiec używany do produkcji masy rozpuszczającej

linters bawełniany

Softwoods

Hardwoods

surowce niemodne

Bambus

trzcina

Bagasse

łodyga kukurydzy

tabela 14.4. Globalna produkcja masy celulozowej

iglaste (np. sosna i świerk) i liściaste (np. buk i eukaliptus)-85%

linters bawełniany—10%

bambus i inne materiały lignocelulozowe— ∼5%

na podstawie Chen et al., (2016).

różne surowce mają unikalne cechy, które są zależne od struktury morfologicznej i składu chemicznego lignocelulozy. Jakość użytego surowca i gatunku wpływa na proces produkcji i jakość produktu końcowego rozpuszczonej masy celulozowej. W przypadku linterów bawełnianych zanieczyszczenia stanowią mniej niż 20% całkowitej zawartości, a 60% tych zanieczyszczeń (tj. łuski nasion, piasek, ciała obce itp.) są łatwo usuwane metodami chemicznymi i łagodnymi metodami fizycznymi, które powodują minimalne uszkodzenia rodzimej celulozy. Bardzo wysokiej jakości produkty celulozowe muszą mieć 99% zawartości α-celulozy i masę cząsteczkową 7000. Lintery bawełniane są uważane za najlepszy surowiec, ponieważ mają tę zaletę, że mają większą jednorodność Mw w porównaniu z innymi surowcami.

drewno jest głównym surowcem do rozpuszczania pulpy, ale nie wszystkie gatunki drewna mogą być używane. Chemia drewna i składu muszą być brane pod uwagę, aby wybrać najbardziej odpowiedni proces roztwarzania. Niektóre gatunki drewna nie nadają się do rozcierania. W procesie AS fenole, takie jak pinosylvin w sosnowym twardzieli lub taksyfolina w daglezji, reagują z ligniną, tworząc skondensowane struktury, które utrudniają delignifikację. Ponadto taksyfolina zmniejsza stabilność siarczynowego roztworu gotującego poprzez przekształcenie siarczynu w tiosiarczan. Dlatego gatunki drewna bogate w żywicę, takie jak sosna i modrzew, nie nadają się do roztwarzania.

Bambus jest ważnym surowcem dla przemysłu celulozowo-papierniczego nie tylko do produkcji masy papierniczej, ale także do rozpuszczania masy celulozowej. Bambus należy do rodziny traw i zawiera 45% -55% celulozy, 23% -30% ligniny, 20% -25% hemicelulozy, 10% -18% całkowitych ekstraktów i 1,5% popiołu. Jego włókna mają 1,5-2,5 mm długości. Jego struktura i skład (celuloza, hemicelulozy i lignina) są podobne do tych występujących w niektórych gatunkach drewna liściastego; jednak drobne substancje, takie jak substancje ekstrahowalne (związki organiczne i ekstrahowalne w wodzie) i popiół, są bardziej obfite w bambusie niż w drewnie liściastym. Czynniki te stanowią wyzwanie podczas roztwarzania, wybielania i procesu odzyskiwania chemicznego. Objętość komórek włókien bambusa jest mniejsza niż w przypadku drewna, na przykład 40% -70% dla bambusa w porównaniu do 60% -80% dla drewna liściastego i 90% -95% dla drewna iglastego. Bambus ma inne wady, które obejmują wysokie zanieczyszczenia (popiół i jony metali), celulozę o niskiej masie cząsteczkowej i lepkości wewnętrznej oraz słabą jednorodność. Struktury z włókien bambusowych posiadają wiele warstw o złożonych orientacjach i układach w drugorzędowej ścianie komórkowej. Natomiast włókna drzewne mają prostą trójwarstwową (zewnętrzną, środkową i wewnętrzną) ścianę wtórną. Grubsza ściana komórkowa, zwarta struktura i wyższa zawartość komórek hybrydowych bambusa mogą powodować negatywne skutki podczas rozpuszczania miazgi. W związku z tym trudne warunki gotowania i wybielania mogą być wymagane do wytwarzania dobrej jakości miazgi rozpuszczającej z bambusa.

roztwarzanie jest kluczowym krokiem w rozpuszczaniu produkcji masy celulozowej. Tradycyjna metoda roztwarzania wykorzystuje jako proces. Proces ten jest przeprowadzany w kwaśnych warunkach, gdzie usuwa się większość hemicelulozy i część celulozy o niskiej masie cząsteczkowej, co prowadzi do Niebielonej masy celulozowej o wysokiej zawartości celulozy. W ciągu ostatnich kilku dekad proces roztwarzania PHK został z powodzeniem skomercjalizowany do produkcji mas rozpuszczających. W przeciwieństwie do kwaśnych warunków roztwarzania AS, proces PHK prowadzi się zarówno w warunkach kwaśnych (prehydroliza), jak i zasadowych (gotowanie kraft). W fazie przedhydrolizy krótkołańcuchowe węglowodany, głównie hemicelulozy, są hydrolizowane przez uwalnianie kwasu octowego z grup acetylowych. Dlatego większość hemiceluloz jest ekstrahowana z wiórów przed roztwarzaniem kraft.

główne właściwości rozpuszczania miazgi z AS i PHK w odniesieniu do składu węglowodanów, rozkładu masy cząsteczkowej (MWD), dostępności i reaktywności są różne, ponieważ różne reakcje chemiczne zachodzą w środowisku kwaśnym lub zasadowym. Ponieważ pulpy mają niższą zawartość celulozy, wyższą zawartość S10 / S18, szerszą MWD i wyższą reaktywność w porównaniu z pulpami PHK.

Prehydroliza zrębków pomaga w poluzowaniu matrycy miazgi i poprawia dostępność ligniny do roztwarzania i wybielania chemikaliów. Hemicelulozy są łatwiejsze do hydrolizy niż celuloza ze względu na ich rozgałęzioną strukturę i niski stopień polimeryzacji. Komercyjnie wykorzystywany jest proces PHK do produkcji rozpuszczalnej masy celulozowej z drewna liściastego. W tym procesie stosuje się etap prehydrolizy do ekstrakcji większości hemiceluloz, a następnie roztwarzanie kraft w celu usunięcia większości ligniny oraz etap bielenia/oczyszczania, co skutkuje produkcją rozpuszczonej masy celulozowej o wysokiej zawartości celulozy (90%). Proces frakcjonowania trzech głównych składników drewna został uznany za podstawę do opracowania zintegrowanej biorafinerii leśnej (IFBR). Opłacalne odzyskiwanie / wykorzystanie wartości dodanej rozpuszczonych substancji organicznych w PHL/ługu czarnego dodałoby dodatkowe przychody do celulozowni. Jednakże PHK wiąże się również z pewnymi ograniczeniami, takimi jak zwiększenie całkowitego czasu produkcji masy do rozpuszczania z powodu dodatkowych etapów przedhydrolizy (całkowity czas reakcji wynoszący odpowiednio 160-200 min i 240-270 min dla konwencjonalnego roztwarzania kraft i roztwarzania PHK) oraz zmniejszenie wydajności masy do rozpuszczania (średnio 38%) w porównaniu z 48% dla konwencjonalnego roztwarzania kraft. Prehydroliza zrębków przed roztwarzaniem kraft może być wykonywana przy użyciu różnych metod, takich jak gorąca woda, autohydroliza, kwaśne lub zasadowe medium. Prehydroliza kwasu jest zwykle przeprowadzana w celu usunięcia hemicelulozy przez hydrolizę do monosugarów. Cukry hemicelulozowe są obecnie uważane za alternatywne źródło substancji chemicznych o wartości dodanej. Prehydroliza kwasu może jednak prowadzić do szeregu niepożądanych efektów korozyjnych, rozległej kondensacji ligniny i słabej wydajności z powodu częściowej, ale niepożądanej hydrolizy celulozy. Z powyższego powodu autohydroliza wodna jest najczęściej stosowana w przemyśle rozpuszczania masy celulozowej. Podczas autohydrolizy (przeprowadzanej w temperaturze 150-180°C) powstaje kwas organiczny (kwas octowy) w wyniku rozszczepiania grup acetylowych (z hemicelulozy), które działają jako katalizator do hydrolizy wiązań glikozydowych w hemicelulozie i obniżają pH PHL do około 4. Zdegradowane hemicelulozy, występujące głównie w postaci oligomerycznej, są rozpuszczane w PHL, a następnie mogą być ekstrahowane z komory fermentacyjnej i stosowane. Znaczna ilość materiałów drzewnych rozpuszcza się w PHL, który zawiera odpowiednio do 50% i 10% hemicelulozy i ligninę. Hemicelulozy i lignina mogą być oddzielone od PHL; co więcej, ich skuteczne odzyskiwanie i przekształcanie w produkty o wartości dodanej jest krokiem w kierunku budowy biorafinerii opartej na rozpuszczającej się pulpie. Wiele indywidualnych technik oddzielania lub połączonych procesów wieloetapowych, które obejmują zakwaszenie, flokulację, adsorpcję, filtrację membranową, ekstrakcję i wymianę jonową, badano pod kątem odzyskiwania związków organicznych PHL. Produkcja rozpuszczającej się masy celulozowej wymaga wyższego obszaru odzysku w porównaniu z normalną celulozownią kraft ze względu na niższą wydajność i wysokie ładowanie w gotowaniu. Część organiczna suchych ciał stałych do kotła odzyskowego jest nieco niższa w produkcji rozpuszczającej się masy celulozowej, co skutkuje niższą wartością cieplną. Valmet posiada doświadczenie i szeroki zakres technologii w dostarczaniu urządzeń i elastycznych procesów do produkcji mas rozpuszczających do różnych produktów końcowych. Fig. 14.5 pokazuje typową linię włókien DP.

rysunek 14.5. Typowa linia DP fiberline.

Dzięki Uprzejmości Andritz; Vehmaa J (2013). VI Międzynarodowe kolokwium na temat pulpy eukaliptusowej, 24-27 listopada Colonia UY.

hemicelulozy obecne w PHL są cennym źródłem cukrów heksozowych i pentozowych, które można przekształcić w produkty o wartości dodanej (tabela 14.5).

Konwersja hemiceluloz z roztworu Przedhydrolizy na produkty o wartości dodanej

alkohol Przedhydrolizy

hemiceluloza

ksylitol

Etanol

dodatki do papieru

Furfural

kwasy organiczne

półprodukty chemiczne

PHK jest popularny w nowych młynach do rozpuszczania masy celulozowej ze względu na zalety związane z inwestycją kapitałową, eksploatacją i zgodnością ze środowiskiem. Proces PHK stanowił 56% światowej produkcji masy celulozowej do rozpuszczania (stan na 2014 r.), podczas gdy proces AS stanowił 42%. Dla kanadyjskiego sektora rozpuszczania masy celulozowej proces AS nadal stanowił 64% zdolności produkcyjnej rozpuszczania masy celulozowej, chociaż proces PHK staje się coraz ważniejszy. W Chinach proces PHK stanowi 78% całkowitej zdolności produkcyjnej.

omówiono nowatorski proces rozpuszczania masy celulozowej, stanowiący podstawę zaawansowanej biorafinerii. Proces SO2-etanol-woda ma potencjał, aby zastąpić proces siarczynu kwaśnego do produkcji miazgi z gatunku sztucznego jedwabiu, dzięki większej elastyczności w doborze źródła surowca, znacznie krótszym czasom gotowania i bliskiemu nieobecności produktów degradacji cukru. Szczególną uwagę zwraca się na rozwój ukierunkowany na selektywne i ilościowe frakcjonowanie masy papierniczej w hemicelulozy i celulozę o najwyższej czystości. Cel ten został osiągnięty w procesie JONCELL, w którym cała frakcja hemicelulozy jest selektywnie rozpuszczana w cieczy jonowej, w której zasadowość i kwasowość wiązania H są wystarczająco regulowane przez dodanie Ko-rozpuszczalnika. W tym samym czasie czystą hemicelulozę można odzyskać przez dalsze dodanie Ko-rozpuszczalnika, który następnie działa jako niesolwent. Pozostała czysta frakcja celulozowa może następnie wejść do procesu lyocell do produkcji produktów z regenerowanej celulozy.

proces bielenia nie tylko zwiększa jasność rozpuszczającej się masy celulozowej, ale także zwiększa czystość, dostosowuje lepkość i MWD celulozy oraz modyfikuje reaktywność rozpuszczającej się masy celulozowej, aby spełnić wymagania najwyższej jakości produktów końcowych, dlatego wybielanie jest procesem krytycznym podczas rozpuszczania masy celulozowej. Obecnie główne metody stosowane są Połączenie delignifikacji tlenu (O), delignifikacji dwutlenku chloru (D0) i rozjaśniania (D1 i D2), wybielania podchlorynu (H) i wybielania nadtlenku wodoru (P). Chociaż podchloryn został prawie wycofany z bielenia masy celulozowej dla gatunków papieru ze względów środowiskowych, nadal jest powszechnie stosowany do rozpuszczania produkcji masy celulozowej. Podchloryn może utleniać i degradować celulozę w taki sposób, że może dostosować swoją masę cząsteczkową i lepkość w celu poprawy jednorodności pulpy.

figi 14.6 i 14.7 pokazują fiberline do rozpuszczania masy celulozowej przy użyciu, odpowiednio, bielenia całkowicie wolnego od Chloru (TCF) i bez chloru pierwiastkowego (ECF).

rysunek 14.6. Fiberline do rozpuszczania masy celulozowej, wybielania TCF.

Dzięki Uprzejmości Metso; Paul Flickinger, Lari Lammi, Bertil Ernerfeldt (2011). Tappi Peers, Rozpuszczanie Miazgi, 2 Października 2011.

rysunek 14.7. Fiberline do rozpuszczania masy celulozowej, wybielania ECF.

Dzięki Uprzejmości Metso; Paul Flickinger, Lari Lammi, Bertil Ernerfeldt (2011). Tappi Peers, Rozpuszczanie Miazgi, 2 Października 2011.

produkcja miazgi rozpuszczającej z linterów bawełnianych polega na usunięciu włókien linterów, które są przymocowane do nasion bawełny. Proces ten jest określany jako delintering, produkując włókna o różnych długościach. Jako surowiec chemiczny stosowane są lintery wtórnie cięte lub najkrótsze włókna. Oczyszczanie przeprowadza się przez połączenie obróbki mechanicznej i chemicznej obejmującej łagodną obróbkę alkaliczną w wysokiej temperaturze w celu usunięcia białek, wosków, pektyn i innych polisacharydów oraz wybielanie w celu uzyskania wymaganej jasności. Rozpuszczalna masa celulozowa o najwyższej czystości produkowana jest z oczyszczonych linterów bawełnianych i wykorzystywana do produkcji tworzyw octanowych oraz eterów celulozowych o wysokiej lepkości.

niektóre specjalne rodzaje zabiegów (po leczeniu) zostały zastosowane w celu poprawy jakości miazgi, zwłaszcza jej czystości i reaktywności. Zabiegi te są następujące:

leczenie środkami chemicznymi

leczenie enzymami

działanie mechaniczne

kuchenka mikrofalowa

kombinacje powyższych zabiegów

metody leczenia po zabiegu mogą być stosowane przed i po wybielaniu. Wiele z tych zabiegów było wykorzystywanych komercyjnie. Ponadto, te postreatments również odgrywają ważną rolę w procesie przekształcania masy papierniczej do rozpuszczania masy celulozowej.

hemicelulozy łatwo rozpuszczają się w alkaliach, dzięki czemu ekstrakcja żrąca jest skutecznym sposobem usuwania hemiceluloz z włókien miazgi, zwłaszcza jako miazgi. Zasadniczo oczyszczanie alkaliczne przeprowadza się jako CCE. Proces CCE prowadzi się w temperaturze 20-40°C i 8% -10% wodorotlenku sodu. W CCE stosuje się niższe temperatury i wyższe stężenia zasad. Mechanizm obejmuje obrzęk włókien i rozpuszczanie i usuwanie hemiceluloz z włókna wewnętrznego do fazy luzem. Zużycie alkaliów w procesie CCE nie jest duże. Zawartość celulozy w pulpie traktowanej przez CCE może osiągnąć 98% i więcej.

gorąca ekstrakcja żrąca (HCE) wykorzystuje wyższe temperatury i niższe stężenia zasad. HCE przeprowadza się w temperaturze 95-135°C i 0,4% -1,5% wodorotlenku sodu. Włókna nie pęcznieją wystarczająco ze względu na niskie stężenie alkaliów, więc hemiceluloza w głębokiej ścianie włókien nie może być całkowicie usunięta, ale reakcje chemiczne degradacji węglowodanów i dalsze utlenianie odbywają się w wysokich temperaturach, co ma kilka wad, takich jak niższa wydajność, mniejsza lepkość pulpy i dodatkowe zużycie chemikaliów. Trudniej jest wytworzyć masę rozpuszczającą o wysokiej czystości (Zawartość α-celulozy 96% lub wyższa) metodą HCE.

w przeciwieństwie do ekstrakcji alkalicznej, ekstrakcja kwasem (a) pozwala na rozpuszczenie frakcji hemiceluloz odpornych na alkalia. Ekstrakcję kwasową przeprowadza się przy pH 2,5 do 3,5 i 95-150°C przez 1-2, 5 godziny.odporne na alkalia hemicelulozy łatwo się usuwają w tych warunkach, dzięki czemu nadają się do leczenia miazgi PHK. Usuwane są zarówno hemicelulozy, jak i kationy metali. Hemicelulozy w miąższu zmniejszyły się z 16,27% do 11,08%, co stanowiło 31.9% spadek przy obróbce kwasem delignifikowanej tlenem pulpy z miękkiego drewna pakowego przy pH 3 i 150°C przez 2 godziny.

włókna pulpy można frakcjonować w zależności od ich wielkości. Obróbka frakcjonowania została zastosowana w tradycyjnym procesie produkcji masy celulozowej w celu poprawy jasności bielonej masy celulozowej i właściwości wytrzymałości mechanicznej. Frakcjonowanie włókien zostało zastosowane w celu poprawy czystości rozpuszczających się Mas. Frakcjonując pulpę siarczynową z drewna iglastego, frakcja o długich włóknach zatrzymana na siatce 30 miała niższy poziom hemicelulozy (9.59%) niż frakcja krótkowłókienkowa, która przeszła przez sito o oczkach 30 (11,65%). Zawartość α-celulozy we frakcji długowłóknistej była o około 2,5% wyższa niż we frakcji krótkowłóknistej (91,08% wobec 88,53%). Wpływ frakcjonowania na miazgę do rozpuszczania bambusa pokazał, że czystość celulozy można poprawić poprzez usunięcie drobnych cząstek. W miarę jak usuwano więcej drobin, czystość powstałej miazgi była wyższa. W przypadku bielonej masy bambusowej z usunięciem 14,7% (w/w) pierwotnej masy celulozowej zawartość α-celulozy wzrosła z 94,7% do 96,2%, zawartość ligniny spadła z 0,86% do 0.63%, A zawartość popiołu spadła z 0,89% do 0,41%.

leczenie enzymami celulazy i hemicelulazy może być stosowane do modyfikowania rozpuszczania miazgi, poprawiając właściwości miazgi, takie jak czystość, lepkość i reaktywność. Celulaza działa na amorficzną celulozę, która znajduje się na powierzchni włókien i między mikrofibrylami. Ten zabieg enzymatyczny zwiększa obrzęk i dostępność włókna celulozowego, co zwiększa jego reaktywność na derywatyzację. Obróbka celulazy rozpuszczającej drewno liściaste PHK celulazą otworzyła strukturę i zwiększyła porowatość włókien, co poprawiło dostępność i reaktywność obrobionej masy celulozowej. Objętość porów włókien wzrosła z 4,79 do 6,74 µm3 / G, A reaktywność Focka poprawiła się z 47,67% do 66,02%. W porównaniu z celulazami hemicelulazy (np. mannanaza i ksylanaza)są głównie stosowane do oczyszczania miazgi.

zastosowano pewne metody mechaniczne—rafinację, mielenie i rozdrabnianie—które otwierają strukturę ściany włókna i poprawiają przenikanie substancji chemicznych do włókna. Te pozytywne zmiany w morfologii włókien znacznie zwiększają reaktywność włókien celulozowych. Niektóre zabiegi mechaniczne mogą być łatwo skomercjalizowane. Mechaniczna rafinacja pulpy PHK z twardego drewna spowodowała wzrost powierzchni, wielkości porów i objętości; zmiany te zwiększyły reaktywność Focka powstałej pulpy. Rafinacja próbki pulpy twardego drewna PHK przy 25 000 obrotach w rafinerze PFI zwiększyła powierzchnię właściwą z 0,98 do 1,20 m2 / g, zmniejszyła stosunek krystaliczny z 1,27 do 1,17 i zwiększyła reaktywność Focka z 49,27% do 58,32%.

kompleksy metali, takie jak nitren i cuen, zostały zastosowane w konwersji pulpy papierowej na pulpę rozpuszczającą. Nitren, silnie zasadowy roztwór składający się z tris (2-aminoetylo)-aminy i wodorotlenku niklu(II) w stosunku molowym 1:1, jest skuteczny w ekstrakcji hemicelulozy z masy papierniczej. Może rozpuszczać zarówno ksylan, jak i celulozę poprzez koordynacyjne Wiązanie grup hydroksylowych w pozycjach C2 i C3 cukrów anhydro. Kompleksacja ksylanu jest bardziej korzystna niż celulozy, ponieważ ksylan można rozpuszczać przy niższych stężeniach nitrenu. Nitren jest jednak nieskuteczny wobec Pulp z miękkiego drewna, które są bogate w glukomannan. Cuen (miedziany kompleks etylenodiaminowy) jest znany jako rozpuszczalnik celulozowy i może być również stosowany do oczyszczania rozpuszczających się miazg. Ale cuen jest mniej selektywny w usuwaniu ksylanu, ponieważ rozpuszcza również część celulozy, co wpływa na pożądaną czystość miazgi.

wiązanie wodorowe w rozpuszczających się masach zapobiega przenikaniu i dyfuzji substancji chemicznych do wewnętrznego włókna, co jest ważne dla derywatyzacji celulozy rozpuszczających mas. Oprócz powyższych metod istnieje również kilka innych metod, które poprawiają czystość i / lub reaktywność celulozy w rozpuszczaniu miazgi. Metody te obejmują jonowe leczenie ciekłym rozpuszczalnikiem, leczenie mikrofalowe i elektroniczne leczenie promieniowaniem. Ale te zabiegi nie zostały jeszcze wprowadzone do użytku komercyjnego. Ostatnie badania wykazały, że nowe metody leczenia, takie jak zmodyfikowana ekstrakcja żrąca, ekstrakcja kwasem, obróbka mechaniczna i obróbka enzymatyczna, są bardzo skuteczne w poprawie jakości rozpuszczalnych miazg.

wykorzystanie nietradycyjnych, szybko rosnących gatunków drewna i gatunków niedrewniałych do produkcji rozpuszczalnej pulpy znacznie wzrosło w ostatnich latach. Do produkcji masy rozpuszczalnej na bazie PHK stosowano Trema orientalis. Stosowano również patyki jutowe i łodygi kukurydzy. Papierowe masy włókniste z lnu, konopi i sizalu ulepszono do rozpuszczania pulpy, stosując zabiegi z enzymami i alkaliami w celu selektywnego usuwania hemicelulozy. Ze względu na niskie stężenia hemicelulozy i innych substancji organicznych (kwasów octowych, furfuralu i ligniny) w PHL, ich odzyskiwanie i stosowanie jest trudne. W celu poprawy filtrowalności membrany podczas nanofiltracji PHL w celu odzysku produktu zastosowano zabieg Laccase. Ostatnie badania i rozwój skupiły się również na poprawie właściwości rozpuszczającej się masy celulozowej.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.