Tailoring of fibre properties of high yield pulps with oxidative treatments
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
Department
Major/Subject
Mcode
CHEM3043
Language
en
Pages
64+12
Series
Abstract
Oxygen based chemicals have been proven to very effective and eco-friendly for pulp treatments after pulping, mostly in the bleaching stage in fiberline. Oxygen delignification is a common cost-effective method for residual lignin removal in industrial applications. DPAA is used in several pulp mills in bleaching sequences to increase brightness and improve brightness stability. DPAA has shown advantage to be a high selective chemical agent without significant carbohydrate yield loss. The main purpose of this study is to investigate the effects of oxidative treatments on pulp properties in unbleached high yield softwood kraft and neutral sulphite pulps after various operation parameter combinations. The kraft pulps were cooked into kappa numbers 53 and 65 whereas neutral sulphite pulp was cooked into kappa number 51. Before the dPAA treatment, the pulps were chelated to prevent polymer chain degradation. In the experiments, five operation variables were applied in two different oxidative treatment sequences. Oxidative treatments were performed in laboratory scale for each pulp for which oxygen delignification was performed by using Quantum IV mixer and dPAA treatments in plastic bag. In the dPAA stage, a 10, 25 and 40 kg/t of dPAA dosage was used at pH of 3, 6, and 9. Moreover, reaction times varied between 30, 75 and 120 minutes. The dPAA treatments were carried out at constant temperature of 70 °C. After the treatments, the effects of oxidation on fiber and pulp properties were studied. The planning of the experiment and the results analyzing were applied a design of experiment tool. In laboratory scale, the results showed several significant variables and interactions that influence on certain fiber and pulp properties. Kappa reduction with oxygen delignified and dPAA treated pulps were higher than expected. However, the dose of dPAA had no significant influence on the kappa reduction, unlike to expectations. DPAA dose and pH were observed to have influence on brightness as expected. In addition, the highest impact on brightness was observed by interactions between the reaction time and the oxygen delignification during the dPAA treatments. DPAA seemed to have no impact on the polymer chain degradation based on the CED viscosity measurements. pH was observed to have a significant influence on pulp conductivity measured by conductometric titration.Happipohjaisten kemikaalien on osoitettu olevan tehokkaita ja ympäristöystävällisiä puupohjaisten massojen jatkokäsittelyyn keiton jälkeen kuitulinjalla. Happidelingifionti on teollisuudessa yleisesti käytetty kustannustehokas menetelmä keiton jälkeisen jäännösligninin poistamiseksi. DPAA:ta käytetään sellutehtailla valkaisusekvensseissä parantamaan vaaleusastetta ja vakauttamaan vaaleustasoa. DPAA onhyvin selektiivinen kemikaali, joka ei aiheuta huomattavia saantohäviöitä hiilihydraatteihin käsittelyiden aikana. Työn tarkoitus oli tutkia hapettavien käsittelyiden vaikutusta korkeaan kappatasoon keitettyjen havupuu sulfaatti- ja neutraalisulfiittisellujen kuituominaisuuksiin muuntelemalla käytettyjä parametrejä. Sulfaattisellut olivat keitetty kappa lukuun 65 ja 53 kun taas neutraalisulfiittisellun kappa luku 51. Kokeellisessa osiossa käytetiin viittä eri parametriä kahdessa eri hapettavassa käsittelysekvenssissä. Hapettavat käsittelyt suoritetiin laboratoriomittakaavassa, missä happidelignifiontin suoritettiin Quantum IV mikserillä ja dPAA käsittelyt muovipusseissa. DPAA käsittelyt suoritettiin 10, 25 40 kg/t annoksilla pH ollessa 3, 6 ja 9. Lisäksi reaktioaika vaihteli dPAA käsittelyissä 30, 75 ja 120 minuutin välillä. DPAA käsittelyt suoritettiin 70 °C vakiolämpötilassa. Käsittelyiden vaikutuksia kuituominaisuuksiin tutkittiin. Koesuunittelun tekemiseen ja tulosten analysointia varten työssä hyödynnettiin koesuunnittelutekniikkaa (DOE). Tulokset osoittivat useita merkittäviä tekijöitä ja rinnakkaisvaikutuksia, mitkä vaikuttivat tiettyihin kuituominaisuuksiin. Happidelignifioiduilla ja dPAA käsitellyillä selluilla kappa reduktio oli suurempi kuin oletettiin. Tulosten perusteella dPAA:lla ei ollut merkittävää vaikutusta kappareduktioon toisin kuin oletettiin. DPAA annoksen ja pH havaittiin olevan vaikutusta vaaleuteen oletusten mukaisesti. Sen lisäksi, reaktioajan ja happidelignifioinnin rinnakkaisvaikutus havaittiin vaikuttavimmaksi tekijäksi kirkaudelle dPAA käsitelyiden aikana. DPAA:n ei aiheutunut polymeeriketjujen hajoamista viskositeettimittausten perusteella. Käsittelyn pH:lla havaittiin olevan merkittävää vaikutusta kokonaishapporyhmien määrään, jotka määritetiin konduktometisellä titrauksella.Description
Supervisor
Vuorinen, TapaniThesis advisor
Hanhikoski, SaaraSuurnäkki, Anna