Química

Papel e celulose: Técnica controla teor de halogenados na celulose

Quimica e Derivados
13 de fevereiro de 2000
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    Química e Derivados, Papel e celulose: Técnica controla teor de halogenados na celuloseO residual halogenado de uma pasta branqueada pode ser removido parcialmente por meio de uma simples extração com água quente. A Tabela 1 apresenta os resultados da extração de duas amostras de pasta kraft num aparelho soxhlet. A quantidade de OX diminui com este tratamento em aproximadamente 10%. Obviamente a solubilidade do residual na água é limitada.

    Saponificação e extração são outras possibilidades para reduzir o teor de residual halogenado. Na Tabela 2 mostra-se o efeito do tratamento de pastas kraft diferentes com soda cáustica. A redução do nível de OX pela extração varia entre 15% e mais de 30%, com o maior efeito sobre a pasta com o maior OX. Estágios alcalinos não apenas reduzem o OX com sua capacidade de extrair material orgânico; adicionalmente saponificam e decompõe alguns dos compostos clorados. Isso torna-se visível com a quantidade moderada de AOX no efluente, que é menor do que a quantidade de OX removido das fibras. Visto que maiores quantidades de álcali não melhoram ainda mais o efeito de extração, as estruturas químicas que são decompostas pela soda cáustica representam apenas uma pequena fração dos compostos halogenados.

    Pós-branqueamento é uma outra opção para reduzir o teor de OX. A pasta B, a pasta com o maior residual, não somente tinha o OX mais alto, mas também um brilho no meio dos oitenta. Foi tratada com uma pequena quantidade de ClO2 e H2O2 em dois estágios adicionais de branqueamento. Isso aumentou a delignificação e melhorou o brilho. A partir destes dados, pode-se concluir que um alto OX também pode ser resultado de uma delignificação incompleta; por exemplo, uma pasta semi-branqueada e ainda pelo efeito de lavagem deficiente. Em consequência, níveis de OX realmente baixos podem ser obtidos apenas através da mudança da estrategia de branqueamento.

    OX e delignificação – O branqueamento ECF oferece os melhores pre-requisitos para baixos valores de OX. Com um estágio de oxigênio na frente, as quantidades de lignina são pequenas. O mesmo aplica-se quanto a demanda de produtos químicos para a delignificação. No branqueamento ECF o produto principal é o dióxido de cloro. A quantidade de AOX e OX gerada durante um estágio D depende não somente da quantidade de ClO2 aplicada, mas, também, do valor pH durante o tratamento. Quanto menor o valor pH, tanto melhor é a degradação da lignina. Este efeito é causado pelo aumento de formação in-situ de HOCl, respectivamente, cloro durante o processo de delignificação com o ClO2. Em consequência, um valor pH menor no estágio Do produz mais AOX no efluente [2,3]. A Figura 1 ilustra este efeito para a delignificação de uma pasta kraft de madeira branca delignificada com oxigênio com Kappa 20. Com a finalidade de obter a melhor diminuição do teor de lignina, é importante operar o estágio D0 com baixo pH, entretanto, ao mesmo tempo isso resulta em maior nível de AOX. Devido o efeito limitado sobre o teor de lignina, condições de alto pH não apenas são ineficientes, mas ainda custosas. Por isso é necessário operar o estágio Do com pH baixo e aceitar a formação resultante de AOX.

    Quanto menor o teor de lignina residual e a entrada de ClO2, tanto menor deveria ser a formação de AOX e OX. Portanto, a base para um baixo nível de OX numa pasta totalmente branqueada é um baixo número Kappa na formação da pasta e a existência de um estágio de oxigênio.

    Durante o processo de branqueamento o residual de lignina é oxidado e extraído. Depois dos dois estágios iniciais, no branqueamento convencional no estágio Cd e E, no branqueamento ECF no estágio D0 e E, a delignificação está quase completa. Os números Kappa depois do estágio Eop estão tipicamente bem abaixo de 2 para pastas tratadas em Cd e abaixo de 3 para tipos branqueados em D. Os estágios finais de branqueamento aumentam o brilho de maneira dominante, o pequeno residual de lignina é oxidado ainda mais para formar compostos com mais baixo peso molecular, que por sua vez são mais hidrofílicos. O mesmo acontece com os compostos que foram halogenados durante o processo de oxidação. O residual halogenado é alto no início do processo de branqueamento. A quantidade de OX residual diminui com a continuada oxidação da lignina e com a sua extração. A Figura 2 mostra a diminuição do teor de OX numa sequência para pasta kraft de eucalipto delignificado a oxigênio. A quantidade de OX que permanece na pasta é significativamente mais baixa em comparação com os resultados citados acima para as pastas de madeira branca. Isso é causado essencialmente pela demanda total mais baixa de ClO2 devido ao número Kappa menor das pastas de madeira de lei delignificadas com oxigênio.

    Química e Derivados, Papel e celulose: Técnica controla teor de halogenados na celuloseAs condições convencionais de branqueamento com cloro e substituição de ClO2 de 20% resulta num teor de OX inicialmente muito elevado na pasta. O primeiro estágio de extração já reduz o nível de OX de maneira significativa, os compostos halogenados são saponificados e tornam-se solúveis em água em forma de AOX. Nos estágios finais de tratamento D1D2 oxida-se ainda mais a lignina residual e os compostos halogenados, assim reduzindo passo a passo o teor para aproximadamente 300g de OX por tonelada de pasta. A aplicação de condições ECF resulta em geração inicial de OX significativamente menor. O estágio Eop reduz o OX para um valor bem abaixo de 200g. Entretanto, a aplicação de mais ClO2 nos estágios finais aumenta novamente o OX. O valor final de 170g OX não está muito distante do valor atingido através de condições convencionais.



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