Cтраница 2
Процесс получения древесной целлюлозы состоит из следующих основных операций: получение чурок древесины, называемых балансом; окорка древесного баланса; получение древесной щепы; варка щепы с кислыми, щелочными или нейтральными варочными растворами; отбелка и облагораживание целлюлозы; сортирование и сушка целлюлозы; резка и упаковка полученной целлюлозы. [16]
Выделение целлюлозных волокон из древесины включает стадии механического расщепления древесины с целью увеличения активной поверхности контакта; варки ( делигнификации) целлюлозы для удаления лигнина - природного полимера сложного строения с трехмерными связями, присутствие которого приводит к получению бумаг с низкими механическими показателями; в некоторых случаях проводят процесс так называемого облагораживания целлюлозы - удаления низкомолекулярных фракций целлюлозы путем обработки ее растворами щелочей. [17]
В качестве окислителя, стабилизирующего целлюлозу к действию горячих растворов щелочи, предлагается гипохлорит натрия. При облагораживании целлюлозы щелочью и гииохлоритом выход полуфабриката может быть увеличен на 2 07 - 7 70 %, но при этом снижается содержание а-целлюлозы. [18]
В щелоках горячего и кислородно-щелочного облагораживания остается неиспользованным и реакционноспособным около половины введенного гидроксида натрия. Таким образом, оба щелока облагораживания целлюлозы представляют собой нейтрализующий агент для сульфитных щелоков, способный заменить на второй ступени аммиак. Вместе с тем эти щелока являются субстратом для биосинтеза белоксо-держащих микроорганизмов, хорошо утилизирующих органические кислоты, например Trichosporon cutaneum. [19]
На первой стадии целлюлозу обрабатывают газообразным хлором или хлорной водой, а затем 0 5 - 1 % - ным раствором NaOH при 95 - 100 С для удаления образовавшегося хлорлигнина и низкомолекулярных фракций полиоз. На этой стадии процесса и осуществляется в большинстве случаев облагораживание целлюлозы. [20]
На первой стадии целлюлозу обрабатывают газообразным хлором или хлорной водой, а затем 0 5 - 1 % - ным раствором NaOH при 95 - 100 С для удаления образовавшегося хлорлигнина и низкомолекулярных фракций полиоз. На этой стадии процесса и осуществляется в большинстве случаев облагораживание целлюлозы. На хлорирование лигнина затрачивается около 60 - 70 % от общего расхода хлора на отбелку, который составляет 3 - 5 % от веса целлюлозы. [21]
После экстракции продуктов окисления следует сблагсражи-вание па холоду для удаления последних остатков лигнина и гемицеллюлоз. Для экономичности процесса важно отделять едкий натр ( вводимый при облагораживании целлюлозы) в таких условиях, чтобы регенерированная щелочь имела концентрацию, при которой целесообразно ее повторное использование. Это достигается фильтрацией и промывкой целлюлозы на вращающихся фильтрах специальной конструкции. Часть фильтрата представляет собой щелочь исходной концентрации. [22]
Для экономичности процесса важно отделять едкий натр ( вводимый при облагораживании целлюлозы) в таких условиях, чтобы регенерированная щелочь имела концентрацию, при которой целесообразно ее повторное использование. Это достигается фильтрацией и промывкой целлюлозы на вращающихся фильтрах специальной конструкции. Часть фильтрата представляет собой щелочь исходной концентрации, остальное ( две последние порции фильтрата) - щелочь более низкой концентрации, которая может быть непосредственно использована для варки. [23]
Присутствие значительного количества гемицеллюлоз в целлюлозе часто означает, что процесс получения и облагораживания целлюлозы при варке проведен не оптимальным образом, это и является причиной недостаточной способности к ксантогенированию и плохой фильтруемости. [24]
В то время как в целлюлозах для бумажно-картонного производства во многих случах присутствие определенного количества ГМЦ не только допустимо, но и желательно, целлюлозы для химической переработки ( растворимые целлюлозы) должны быть по возможности полно очищены от примесей лигнина, ГМЦ и других веществ. Последнее достигается не только углубленной варкой, но и специальными видами отбелки и облагораживания целлюлозы. [25]
В настоящее время обработка водными растворами гидроксида натрия применяется в текстильной промышленности, при облагораживании целлюлоз для химической переработки в целлюлозном производстве, а также как промежуточная стадия активации целлюлозы в производстве вискозных волокон и пленок и при получении простых эфиров целлюлозы. [26]
Интересен патент США № 4399275 ( 54) по получению целлюлозы с высокой реакционной способностью с проведением мерсеризации и оксиалкилирования в газовой фазе. Указы вается, что стадии мерсеризации и оксиалкилирования Moiyr быть совмещены со стадией холодной щелочной экстракции при облагораживании целлюлозы. [27]
Удаление последних остатков ГМЦ в процессе варки является довольно трудной задачей, так как ужесточение с этой целью варочного процесса, увеличение продолжительности варки сопровождаются и усилением деструкции самой целлюлозы. Поэтому для получения целлюлоз, более полно освобожденных от ГМЦ, применяют варку, чаще всего сульфатную, с предварительным гидролизом древесины путем нагревания щепы с водой, водяным паром или водными растворами кислот. Сравнительно эффективное освобождение технической целлюлозы от остаточных лигнина и ГМЦ достигается далее при отбелке и облагораживании целлюлозы, о чем более подробно будет сказано в следующем подразделе. [28]
Пентозаны наряду с лигнином придают целлюлозе характерную жесткость. Однако их присутствие в целлюлозе в некотором отношении полезно, так как обусловливает повышение механической прочности бумаги за счет улучшения размола волокна. С другой стороны, пентозаны, способствуя образованию целлюлозного геля, повышают гигроскопичность бумаг и могут вредно повлиять на электрические характеристики. Такое облагораживание целлюлозы уменьшает остаточное количество пентозанов, способствующих гидратиро-ванию волокон при размоле и образованию целлюлозной слизи, вредно влияющих на электроизоляционные свойства бумаги. В этом отношении немаловажную роль играют капиллярная структура бумажного листа и его воздухопроницаемость. Например, для изготовления высоковольтных электроизоляционных бумаг не должна применяться целлюлоза, легко гидратирующая-ся при раз-моле, так как набухший целлюлозный гель при сушке с трудом отдает влагу и препятствует удалению воздуха через затвердевшую поверхность бумаги из внутренних частей волокон. Поскольку целлюлозный гель сорбирует воду и с трудом ее отдает, вместе с ней удерживаются и содержащиеся в ней соли, вследствие чего увеличивается зольность бумаги и снижается чистота диэлектрика. [29]
Наиболее стойкую часть целлюлозных волокон представляет альфа-целлюлоза, нерастворимая в 18 % - м растворе каустической соды. Необходимо иметь в виду, что небеленые целлюлозы содержат наряду с альфа-целлюлозой значительное количество побочных веществ, также не растворяющихся при определении альфа-целлюлозы, которые своим присутствием завышают показатель альфа-целлюлозы. Содержание альфа-целлюлозы в беленой целлюлозе всегда ниже, чем в исходной небеленой, понижение содержания ее идет за счет растворения веществ, образующихся при отбелке целлюлозы. В производстве электроизоляционных бумаг содержание альфа-целлюлозы получает значение в случае облагораживания целлюлозы с целью замены ею тряпичной полумассы. Этим показателем определяется качество целлюлозы в производстве бумаги и характеризуется стойкость целлюлозы против старения. Облагороженная целлюлоза с относительно невысоким содержанием ( 93 - 94 %) альфа-целлюлозы вполне удовлетворительно сопротивляется старению. [30]