Kraft pulp bleaching pretreatments
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
2020-05-19
Department
Major/Subject
Fiber and Polymer Engineering
Mcode
CHEM3024
Degree programme
Master's Programme in Chemical, Biochemical and Materials Engineering
Language
en
Pages
49+17
Series
Abstract
Wood-based chemical pulp is an environmentally sustainable raw material for several conventional and possible future applications as it is biobased and biodegradable raw material. For paper and board there is an existing recycling process. These benefits provide it with a competitive advantage over fossil-based raw materials. Modern pulp mills are considered as multiproduct biorefineries utilizing the process side streams in a variety of products. Pulp raw material can also be used in textiles and composite materials. By-products can be used to produce biogas and chemicals. Bleaching aims at increasing the brightness and purity of pulp by removing residual lignin in a process consisting of multiple stages, in which different chemicals are added to the pulp. Besides lignin, also hexenuronic acid (HexA), which is formed from xylan during cooking consumes bleaching chemicals such as chlorine dioxide. Enhancing HexA removal and delignification in a pretreatment preceding the bleaching sequence can influence the consumption of chlorine-based chemicals. The aim of this thesis was to study bleaching pretreatments that would enable using less chlorine-based chemicals in the bleaching sequence. Oxygen delignified softwood and hardwood pulps from Finnish mills were treated with different chemicals such as peracids and sulfite. The pretreatment stages were carried out for 120 minutes at 90 °C and excluding one test point at pH 3. In some test points the effects of an activator were studied. Paper property measurements with softwood pulp showed slight effect of acid treatments on tear and tensile properties, which was also in line with the viscosity drop seen. In both pulp pretreatments, Caro’s acid pretreatment with and without an addition of silica molybdate resulted in significant reduction in kappa number. Hardwood results indicated that addition of silica molybdate would have a preserving effect on carbohydrates. Using Caro’s acid in a pretreatment for both HW and SW kraft pulp bleaching showed chlorine consumption savings potential. This would reduce chlorine emissions in process water effluents and further have a positive effect on environmental impact.Sellu on kestävän ja ympäristöystävällisen lopputuotteen näkökulmasta lupaava materiaali biopohjaisuutensa ja -hajoavuutensa ansiosta. Paperille ja kartongille on olemassa kierrätysprosessi. Sellulla on näistä syistä kilpailuetu fossiilipohjaisiin tuotteisiin nähden. Nykyaikaiset sellutehtaat rakennetaan ja ajatellaan sivuvirtoja hyödyntävinä biotuotetehtaina. Perinteisten kartongin ja paperin lisäksi biotuotetehtaiden selluraaka-ainetta voidaan käyttää tekstiili- ja komposiittituotteissa. Sivuvirtoja hyödynnetään esimerkiksi kemikaalien ja biokaasun valmistamisessa. Valkaisun tärkeimpiä tavoitteita ovat vaaleuden ja puhtauden nostaminen jäännösligniiniä poistamalla. Tavoite saavutetaan usein moniosaisella valkaisuprosessilla, jossa hyödynnetään erilaisia kemikaaleja. Ligniinin ohella sellunkeitossa xylaanista muodostuva heksenuronihappo (HexA) kuluttaa valkaisukemikaaleja, kuten klooridioksidia. Delignifioinnin ja HexAn poiston tehostamisella ennen valkaisusekvenssiä voidaan vaikuttaa kloorikemikaalien kulutukseen valkaisussa. Tässä työssä tutkittiin valkaisun esikäsittelyitä, valkaisussa käytettävien kloorikemikaalien vähentämiseksi ja ympäristöystävällisemmän valkaisun mahdollistamiseksi. Erilaisten kemikaalien kuten perhappojen ja sulfiitin vaikutusta happivalkaistuihin havu- ja lehtipuuselluihin tutkittiin yhtä koepistettä lukuunottamatta happamissa esikäsittelyissä, joiden kesto oli 120 minuuttia ja lämpötila 90 °C. Myös aktivaattorien vaikutusta osaan käsittelyistä tutkittiin. Havumassalle tehtyjen paperiominaisuusmittausten pohjalta nähtiin happamilla käsittelyillä olevan vaikutusta repäisy- ja veto-ominaisuuksiin, mikä korreloi käsittelyiden aiheuttaman viskositeettihäviön kanssa. Sekä havu- että lehtipuumassojen esikäsittelyissä huomattiin caronhapon vaikutus kappalukuun sekä silikamolybdaatti-lisäyksellä että ilman. Lehtipuutuloksten perusteella silikamolybdaatti-lisäys suojaa hiilihydraatteja käsittelyltä. Caronhappoesikäsittely kummallekin massalle osoitti mahdollisuuden vähentää kloorikemikaalien käyttöä valkaisussa vaikuttaen kloorijäämien määrään poistovesissä. Tällä olisi positiivinen ympäristövaikutus.Description
Supervisor
Vuorinen, TapaniThesis advisor
Robertsén, LeifJääskeläinen, Anna-Stiina
Keywords
pretreatment, chemical pulp, bleaching, HexA, lignin, delignification