Fluorescence methods in the characterization of brightness and brightness revision of chemical pulp

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2006
Department
Kemian tekniikan osasto
Major/Subject
Epäorgaaninen kemia
Mcode
Kem-35
Degree programme
Language
fi
Pages
viii + 70 s. + liitt.
Series
Abstract
Työn tarkoituksena oli kehittää kemialliselle massalle sopiva fluoresenssin mittausmenetelmä. Lisäksi pyrittiin löytämään yhteyksiä fluoresenssin ja muiden analyysitulosten, massan valkaistavuuden ja kellertymisen väliltä. Työn toisessa osassa sovellettiin mekaaniselle massalle kehitettyä fluoresoivan derivaatan muodostamiseen perustuvaa menetelmää kemiallisen massan orto-kinoneiden detektointiin. Kirjallisuusosassa käsitellään lyhyesti puun koostumus, kemiallisen massan valkaisureaktioita tässä tutkimuksessa käytetyillä valkaisukemikaaleilla sekä kemiallisen massan kellertymiseen vaikuttavia tekijöitä. Fluoresenssin syntymekanismit kuten myös erilaisia fluoresenssiin vaikuttavia tekijöitä käsitellään lyhyesti. Kemiallisen massan ja sen komponenttien mahdollisia fluoresoivia rakenteita on tutkittu aikaisemmin mittaamalla selluloosan, massan, eristettyjen ligniinien ja lukuisten ligniinimalliaineiden fluoresenssia. Malliaineiden ja tutkittujen ligniinien fluoresenssi on varsin samankaltaisia, eikä massan fluoresenssin aiheuttajista ole täsmällistä tietoa. Orto-kinonit voimakkaan värisinä yhdisteinä ovat kiinnostavia massan vaaleuden kehityksen ja kellertymisen kannalta. Orto-kinonit voidaan derivoida orto-fenyleenidiamiinilla fluoresoiviksi fenatsiinirakenteiksi ja tällä menetelmällä orto-kinoneita on osoitettu syntyvän valovanhennuksessa mekaaniseen massaan. Työssä havaittiin, että viritettäessä 350 nm tai lyhyemmillä aallonpituuksilla kemiallisen massan fluoresenssi pääsääntöisesti voimistui vaaleuden kasvaessa. Varsinkin vetyperoksidivaiheen jälkeen fluoresenssi voimistui huomattavasti. Toisaalta otsoni-käsittely laski massan fluoresenssia, kun ligniinikappa oli luokkaa 7-8. Massoilla, joissa ligniinikappa oli 3-4, otsonivaiheen jälkeinen fluoresenssi sen sijaan voimistui. Viritysaallonpituudella 430 nm saatavien tulosten mukaan fluoresenssi voimistui ensimmäisissä valkaisuvaiheissa, mutta sekvenssien viimeisissä vaiheissa fluoresenssi heikkeni tai pysyi muuttumattomana. Suurinta heikkeneminen oli niissä vaiheissa, joissa 350 nm:n viritysaallonpituudella muutokset olivat olleet pienimpiä eli klooridioksidi- tai peroksietikkahappovaiheessa. Tulosten perusteella massasta poistuu vetyperoksidivaiheessa fluoresenssia heikentäviä karbonyyliryhmiä, kun taas otsoni- ja happivaiheessa niitä muodostui massaan. Karbonyylipitoisuudella ja fluoresenssin intensiteetillä (vir. 350 nm) havaittiin käänteinen verrannollisuus. Fluoresenssin aiheuttavia rakenteita ei voida tunnistaa ilman malliaineita, mutta eräitä viitteitä saatiin, että fluoresoivia rakenteita on myös massan muissa komponenteissa kuin valkaisussa poistuvassa ligniinissä. Loppuvalkaistujen massojen vanhennuksessa fluoresenssi heikkeni viritettäessä aallonpituudella 350 nm tai lyhyemmillä aallonpituuksilla massoissa, joissa viimeinen vaihe oli vetyperoksidi. Viritysaallonpituudella 430 nm vanhennuksen seurauksena fluoresenssi voimistui. Voimistuminen oli suurinta massoilla, joiden fluoresenssi ei juuri muuttunut 350 nm tai lyhyemmillä aallonpituuksilla. Massojen orto-fenyleenidiamiiniderivoinnin seurauksena valkaisemattomissa massoissa nähtiin pieni fluoresenssin voimistuminen noin 540 nm alueella. Valkaistuissa massoissa vastaavaa voimistumista ei havaittu, mikä voi johtua näille näytteille liian lyhyestä kahden minuutin derivointiajasta. Menetelmän toimivuuden varmistamiseksi derivointi tehtiin valovanhennetulle TMP-massalle sekä TMP-massalle, johon oli tuotettu o-kinoneita Fremyn suolalla hapettamalla. Valovanhennetussa massalla nähtiin pieni ja Fremy-käsitellyllä huomattava fluoresenssin voimistuminen 540 nm alueella.
Description
Supervisor
Kulmala, Sakari
Thesis advisor
Liukko, Sirje
Liitiä, Tiina
Keywords
Other note
Citation