Electrodialysis as an alternative method for green liquor caustization
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Author
Date
2023-05-16
Department
Major/Subject
Chemistry
Mcode
CHEM3023
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
7+42
Series
Abstract
Caustization of green liquor by CaO, and regenerating the produced waste, lime mud, in lime kilns is the current technological standard in pulp mills for NaOH regeneration. A lime kiln consumes fossil fuels and produces a significant amount of CO2 emissions, and is not an environmentally sustainable technology in its current form. Electrodialysis on the other hand is a technology used in industrial scale for separation of ionic species, and has a low environmental impact. In this work, electrodialysis cell components and electrodialytical methods were reviewed, and bipolar membrane electrodialysis experiments were ran for green liquor caustization. Electrodialysis was researched for both pure Na2CO3 feed and for an industrial green liquor sample. The main focus was on NaOH production rates and the effect of sulfur in the process. The NaOH production from Na2CO3 feed was straightforward and coulombic efficiency of up to approx. 80 % was reached. With green liquor samples, sulfur poisoned membranes and formed precipitates in the product solutions, and neither H2S nor CO2 were released from the solutions as expected.Sellutehtaissa syntyvän viherlipeän kaustisointi kalsiumoksidilla ja prosessissa syntyneen jätteen, meesan, regenerointi meesauunissa kuluttaa fossiilisia polttoaineita ja tuottaa paljon CO2 -päästöjä, eikä nykyisessä muodossaan ole ympäristöllisesti kestävä teknologinen ratkaisu. Elektrodialyysi taasen on teollisessa käytössä oleva teknologia, jolla voidaan erottaa ionisia osaslajeja toisistaan ja jolla on pieni ympäristövaikutus. Tässä työssä on esitelty elektrodialyysin toimintaa ja -menetelmiä, ja tutkittu viherlipeän kaustisointia bipolaarimembraanielektrodialyysillä. Tutkimuksen pääpaino on NaOH:n tuotannossa, ja viherlipeän sisältämän rikin vaikutuksesssa elektrodialyysilaitteistoon ja reaktioihin. Natriumhydroksidin tuotanto Na2CO3-lähtöliuoksista osoittautui suoraviivaiseksi ja n. 80 % coulombinen virrantehokkuus saavutettiin. Viherlipeän sisältämä rikki myrkytti membraaneja, ja muodosti saostumia tuoteliuoksissa. Rikkivety ja hiilidioksidi eivät vapautuneet liuoksista kuten oli ennustettu, vaan jäivät karbonaattipitoiseen liuokseen.Description
Supervisor
Murtomäki, LasseThesis advisor
Vehmaan-Kreula, JuhaniKuldeep
Keywords
electrodialysis, green liquor, caustization, sodium, hydroxide, carbonate
