JPH0453991B2 - - Google Patents
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- JPH0453991B2 JPH0453991B2 JP59130021A JP13002184A JPH0453991B2 JP H0453991 B2 JPH0453991 B2 JP H0453991B2 JP 59130021 A JP59130021 A JP 59130021A JP 13002184 A JP13002184 A JP 13002184A JP H0453991 B2 JPH0453991 B2 JP H0453991B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bleaching
- pulp
- oxygen
- stage
- peroxide
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Description
(産業上の利用分野)
本発明はリグノセルロース物質の漂白方法に関
する。
(従来技術)
リグノセルロース物質を多くの用途に使用する
ためには、化学的あるいは機械的作用により得ら
れたパルプを漂白する必要がある。クラフトパル
プを包装質材のような白さを必要としない用途に
使う場合を除いては、通常、塩素、次亜塩素酸塩
(ハイボ)、二酸化塩素、酸素、過酸化水素、苛性
ソーダ等の漂白剤及び漂白助剤により漂白して、
未晒パルプの着色原因物質である残留リグニン等
を除去する必要がある。
強度を要求される化学パルプの漂白において
は、パルプ繊維自体の強度を高く保つために、炭
水化物(セルロース等)の分解に及ぼす影響を最
小にするよう、過激な一段の静的な漂白を避け、
温和に漂白剤・漂白条件を変えていく多段漂白を
採るのが一般的である。
通常、最初に塩素処理でリグニンを塩素化し可
溶性を付加した後次にアルカリでリグニンを溶解
抽出する。この後更に、次亜塩素酸塩、二酸化塩
素等を用いて、残留する少量のリグニン等を分解
除去し、白色度の高いパルプを得る。
塩素処理をC、アルカリ処理をE、次亜塩素酸
処理をH、二酸化塩素処理をD、過酸化水素処理
をPとして表わすと、この漂白工程(漂白シーケ
ンス)は、使用する漂白剤及び/又は漂白助剤の
順序にしたがい、C−E−H−E−D,C−E−
D−E−D,C−E−H−D−P等の複数段の漂
白段で行われる。
しかしながら塩素系の漂白薬品を使用する従来
の方法では漂白排液中に塩素イオンを含むため廃
棄物の燃焼回収法を利用することができず、排液
処理を凝集沈殿、活性汚泥で処理しているのが実
情である。
近年開発された酸素漂白法はその漂白排液を蒸
解後のパルプの洗浄液に循環使用し最終的には蒸
解排液と共に燃焼回収することができ〔特開昭47
−5202号公報(米国特許第3759783号明細書に対
応)、特開昭49−7503号公報(米国特許第3843473
号明細書に対応)〕、現在日本も含め世界の紙パル
プの主要生産国において多数の酸素漂白装置が稼
動している。酸素漂白法は蒸解後のパルプを比較
的低濃度のアルカリ溶液に浸漬し、これを絞つて
パルプ濃度を上げた後よくほぐして、加熱加圧下
の反応器中に酸素を圧入してパルプ中の残存リグ
ニン、樹脂等を酸化分解し、アルカリで可溶化し
てパルプ漂白を行なうものである(The
Bleaching of Pulp、P159〜209、Tappi
Press1979)。
この酸素漂白法(O2段)は従来の塩素系の漂
白法と組み合わされ、完全晒パルプのみならず、
半晒パルプの製造に応用されている。例えば特公
昭47−7202号公報(米国特許第3652388号明細書
に対応)にはO2−C/D−Eの漂白シークエン
スが、特公昭47−10241号公報(西ドイツ公開特
許第1947931号明細書に対応)にはC/D(D)−
O2−D−E−Dの漂白シークエンスが、特公昭
47−44441号公報(英国特許第1342580号明細書に
対応)にはO2−(C,DC/D)−O2−Eから構成
される漂白シークエンスが、特公昭51−17605号
公報(カナダ国特許第992265号明細書に対応)に
はO2−D/C−E−Dから構成される漂白シー
クエンスが提案されている。Paper Trade
Journal/August5,1968 P49〜P53及びTappi
Vol54No.11(1971)、P1893〜P1898には酸素漂白
と塩素系漂白剤による各種の漂白シークエンスが
提案されており、これらの方法は塩素系排水の低
減、環境保護に大きく貢献している。
この酸素段での酸化分解反応の程度は主として
漂白時の温度及び酸素圧力に比例し、高温である
程、酸素圧力が高い程反応には好都合である。
しかしこの方法の欠点は、酸化条件を強化する
と漂白効果は向上するがセルロース等が部分的に
解重合を起こし、パルプの機械的性質の低下をも
たらすことになることである。この酸素漂白の欠
点を補うために保護剤が開発され特公昭42−2003
号公報(米国特許第3384533号明細書に対応)、特
公昭47−4722号公報(米国特許第3657065号明細
書に対応)には炭酸マグネシウム、アルカリ金属
ホウ酸塩、二酸化チタン、シリカ、アルカリ金属
ケイ酸塩、アルカリ土類金属ケイ酸塩等の無機塩
が、特公昭47−9203号公報(米国特許第3652386
号明細書)にはマグネシウム錯塩が有効であるこ
とが開示され、特開昭48−9370号公報および特開
昭49−133601号公報(米国特許第3951732号明細
書に対応)にはトリエタノールアミン塩が有効で
あることが示されている。トリエタノールアミン
塩はマグネシウム塩と比較して水に完全に溶解す
るのでセルロース等の解重合の保護剤としては有
効であるが、漂白パルプの懸濁液中に鉄イオンが
存在するとトリエタノールアミン−鉄イオン錯化
合物を形成し触媒的な効果により逆にセルロース
等の解重合を促進させ、パルプの粘度を著るしく
低下させる欠点がある。
リグノセルロース物質のアルカリ酸素漂白法に
おいて環状ケト化合物、すなわちキノン系化合物
を添加する方法は特開昭51−109303号公報、特開
昭51−119801号公報(カナダ国特許第1088261号
明細書に対応)に提案されているが、これらの発
明の目的は酸素漂白法における収率低下をキノン
系化合物の添加によつて回復しようとするもので
あり、パルプの白色度をも相乗的に向上させるこ
とを目的とするものではない。
リグノセルロース物質のアルカリ酸素漂白法に
おいて酸素漂白の促進剤として過酸化物を併用す
ることは特公昭47−9204号公報(米国特許第
3694309号明細書に対応)、米国特許第3719552号
明細書、特開昭52−77202号公報及び
1982International Sulfite Pulping Conference
(Toronto Canada)Preprint P143〜148に提案
されている。この過酸化物と酸素と併用する方法
はリグノセルロース物質が酸素と接触する時間が
短かくても十分な白色度が得られ、一定白色度で
比較しした場合従来法に比較してセルロース等の
解重合の程度が少なく、高粘度のパルプを製造す
ることができ、しかも酸素過酸化物併用漂白法は
低酸素圧ほど有効であり、酸素漂白で通常使用さ
れている耐圧容器を必ずしも必要としない利点が
ある。
しかしながら本発明者等は酸素過酸化物併用漂
白法について多角的に検討した結果、この漂白法
では低酸素圧でも過酸化物の漂白促進効果により
酸素圧を上げた酸素漂白法と同等の白色度を保証
できるという特徴を有しているが、この低酸素圧
の酸素過酸化物併用漂白法(以下O/P又はO/
P段という)だけでは、たとえばパルプの白色度
約65%(ハンター値)を達成するには困難であ
る。又酸素圧を10Kg/cm2以上に上げた高酸素圧の
場合には、O/P段後のパルプの白色度を65%程
度まで向上させることは可能であるが、セルロー
ス等の解重合反応も著しく促進させるため、収率
の低下及び強度の低下を抑制することは極めて困
難であることを知得した。
(発明の目的)
本発明は上記した酸素過酸化物併用漂白法の利
点を生かし、反面その欠点を解決するためになさ
れたもので、その目的は高い強度及び白色度の漂
白パルプが得られる漂白法を提供することであ
る。
更に他の目的は高強度漂白パルプを提供するこ
とであり、更に他の目的は必ずしも耐圧容器を必
要としない低圧法の漂白法を提供することであ
り、更に別の目的はCOD負荷の小さい漂白法を
提供することであり、更に別の他の目的は以下の
記載から明らかになるであろう。
(発明の構成)
本発明は、リグノセルロース物質を塩素で処理
し、ついでアルカリ性媒体中で酸素及び過酸化物
で処理することを特徴とするリグノセルロース物
質の漂白方法であり、更に前記処理を行つた後第
3工程として次亜塩素酸塩による処理又は二酸化
塩素による処理を引き続いて行うことを特徴とす
るリグノセルロース物質の漂白方法である。
すなわち、本発明は、リグノセルロース物質の
漂白工程として塩素処理工程(C段)と酸素及び
過酸化物による処理工程(O/P段)とを組み合
わせることにより、強度の大きい漂白パルプの安
価な製造が可能となる。O/P段を環状ケト化合
物及び/又は環状アミノ化合物の存在下に行うこ
とにより収率を高め、高強度の漂白パルプをより
安価に製造することができる。
また、C段に続くO/P段では酸素のみによる
処理工程(O段)に較べて漂白反応が促進される
ため、次の次亜塩素酸塩による処理工程(H段)、
または二酸化塩素による処理工程(D段)に供給
されるパルプの白色度が高くなつている。従つて
同一漂白度のパルプを得るためのH段またはD段
における薬品の使用量を低減でき、あるいは漂白
シーケンスの短縮が可能となる。
なお、パルプの高い漂白度が要求されない場合
には、塩素処理工程(C段)と酸素及び過酸化物
による処理工程のみでよいことは勿論である。
次に本発明を構成する要素について詳説する。
塩素処理工程(C段)
C段は塩素単独による処理または塩素と二酸化
塩素との併用処理でもよい。塩素の添加率はパル
プのカツパー価当り0.1〜0.3%、好ましくは0.2〜
0.25%である。処理温度は10〜40℃、好ましくは
20〜30℃である。パルプ濃度は1〜10%、好まし
くは3〜5%である。処理時間は30〜90分、好ま
しくは45〜60分である。処理浴のPHは3.0以下が
好ましい。
塩素段に二酸化塩素を併用する場合にはClO2
の置換率は0〜90%、好ましくは5〜15%であ
り、ClO2の添加方法はシーケンシヤル、シリア
ルのいずれでもよい。
酸素・過酸化物処理工程(O/P段)
本発明の漂白系O/P段に使用される過酸化物
としては過酸化水素、過酸化ソーダ、過酢酸、t
−ブチルパーオキシド、m−クロルベンゾエー
ト、クメンヒドロパーオキシド、テトラヒドロフ
ランヒドロパーオキシド等の公知の過酸化物が使
用できる。また漂白系中で酸素と反応していわゆ
る“その場所”で過酸化物を生成する化合物、例
えばテトラヒドロフラン(α−テトラヒドロフラ
ンヒドロパーオキシドに変化)、クメン(クメン
ヒドロパーオキシドに変化)、アセトアルデヒド
(過酢酸に変化)等の薬品も使用することができ
る。
過酸化物の対パルプ当りの添加率は多い程本発
明の効果は発揮されるが、好ましくは対パルプ重
量当り0.1%〜10.0%(H2O2換算)程度であるが
更に好ましくは1.0%〜5.0%である。
本発明の漂白系のO/P段に使用される酸素と
しては、酸素および酸素富化空気のいずれもが使
用可能であるが、反応容器の容積、および加圧、
反応の効率を考慮するならば酸素ガスを使用する
のが好ましい。
本発明の効果を最大に発揮するには高圧(10
Kg/cm2以上)で実施するよりはむしろ酸素圧力が
低い方が効果が大きく、好ましくは1Kg/cm2〜10
Kg/cm2、更に好ましくは1Kg/cm2〜5Kg/cm2程度
である。
したがつて、比較的低圧で反応を実施できるの
で従来の高圧用の酸素漂白装置を必要とせず、縦
型、横型の反応装置のいずれもが使用可能であ
り、アツプフロー式の漂白塔の塔底から、あるい
はパルプが過酸化物と混合されるミキサーに酸素
を圧入してもよい。
O/P段において必要に応じて使用される環状
ケト化合物又は環状アミノ化合物を例示すると、
環状ケト化合物としては、ベンゾキノン、ナフト
キノン、アントラキノン、アントロン、フエナン
トレンキノン並びに前記キノン系化合物のアルキ
ル、アミノ及びハイドロキシ誘導体等の核置換
体、前記化合物のヒドロ誘導体並びにそれらの互
変異性体が好適であり、又ナフトキノン及びベン
ゾキノンの非置換及び低級アルキル置換デイール
ス−アルダー反応付加物からなる群から選ばれる
9,10−ジケトヒドロアントラセン又は9,10−
ジオキシヒドロアントラセン系化合物から適宜選
ぶことができる。
9,10−ジケトヒドロアントラセン系化合物と
しては1,4,4a,9a−テトラヒドロ−9,10
−ジケトアントラセン、1,4,4a,5,8a,
9a,10a−オクタヒドロ−9,10−ジケトアント
ラセン及び1,4−ジオキシ−9,10−ジケトア
ントラセンが適している。9,10−ジオキシヒド
ロアントラセン系化合物としては1,4−ジヒド
ロ−9,10−ジオキシアントラセン、1,4,
5,8−テトラヒドロ−9,10−ジオキシアント
ラセン、1,4,5,8,8a,10a−ヘキサヒド
ロ−9,10−ジオキシアントラセン又はこれらの
ナトリウム塩が適している。
環状アミノ化合物(含窒素複素環式化合物)と
してはフエナジン、ジヒドロフエナジン、キノキ
サリンおよびこれらのアルキル、アルコキシ、ヒ
ドロキシ、カルボキシ、アミノ誘導体である。
これらの化合物の対パルプ当りの添加量は0.01
〜5重量%好ましくは0.02〜3.0%程度である。
本発明の漂白系のO/P段に適用されるパルプ
濃度は1〜35%(重量)、好ましくは5〜20%程
度であり、アルカリ性媒体または過酸化物混合後
のパルプ濃度は1〜20%程度が好ましい。漂白温
度は70〜160℃、好ましくは80〜150℃程度であ
る。反応時間は5〜120分、好ましくは20〜90分
である。反応圧力は1〜10Kg/cm2、好ましくは1
〜5Kg/cm2である。
本発明の漂白系のO/P段に使用されるアルカ
リ性媒体例えば水溶液のアルカリ薬品としては水
酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナト
リウム、アンモニア、クラフト法白液、酸化白
液、緑液、酸化緑液、四ホウ酸ナトリウム、メタ
ホウ酸ナトリウム等であり、対パルプ当りのアル
カリ添加量はNa2O換算で0.5〜3.0%が好ましい。
本発明のO/P段の漂白を実施するに当つては
公知のO/P段の操作方法が採用され、又O/P
段を環状ケト化合物又は環状アミノ化合物の存在
下で行う場合には環状ケト化合物又は環状アミノ
化合物を含有する過酸化物溶液をアルカリ性に保
持されているパルプに含浸させ、次いで酸素加圧
してもよいし、あるいは前記化合物を含有するア
ルカリ性に保持されているパルプに過酸化物溶液
を添加して、次いで酸素加圧してもよく、更には
前記化合物を含有するアルカリ性に保持されてい
るパルプに対して酸素加圧し、次いで過酸化物溶
液を数次に分けて分割添加してもよく、種々の方
法が適用される。
次亜塩素酸処理工程(H段)、または二酸化塩
素処理工程(D段)
H段に使用される次亜塩素酸塩としてはそのソ
ーダ塩、カルシウム塩が使用されるが、通常はソ
ーダ塩が使用される。次亜塩素酸ソーダの濃度は
対パルプ当り1〜8%、好ましくは2〜5%、温
度は30〜80℃、好ましくは40〜60℃、パルプ濃度
は5〜20%、好ましくは10〜15%、時間は30〜
180分、好ましくは60〜120分、PHは8.5〜11.0、
好ましくは9〜10で、PHが前記の値に維持できる
ように、苛性ソーダを添加する。
D段における二酸化塩素の濃度は対パルプ当り
0.3〜2.0%(ClO2として)、好ましくは1〜1.5%
である。処理温度は60〜90℃、好ましくは70〜80
℃である。処理時間は100〜200分、好ましくは
150〜180分である。処理浴のPHは2〜6、好まし
くは3〜4である。処理中はPHを前記の値に維持
できるように硫酸あるいは苛性ソーダーを添加し
て調整する。
本発明の漂白の対象となるリグノセルロース物
質はGP(砕木パルプ)、RMP(リフアイナーメカ
ニカルパルプ)、TMP(サーモメカニカルパル
プ)、CGP(ケミグラウンドパルプ)、SCP(セミ
ケミカルパルプ)、SP(サルフアイトパルプ)、
KP(クラフトパルプ)、AP(アルカリパルプ)、古
紙パルプ(脱墨された二次繊維)等であり、木材
パルプ、非木材パルプいずれにも適用可能である
ことは言うまでもない。
次に、本発明を実施例について説説明するが、
本発明はこれによりなんら限定されるものではな
い。
以下に示す実施例において、リグノセルロース
物質のC段、O/P段及びH段の漂白実験及びパ
ルプの物理的性質の測定は、特に示さない限り次
の操作手段よつた。
塩素漂白(C段)実験
針葉樹パルプ(ダグラスフアー)200g(絶乾)
をポリ弗化エチレンの袋に取り、カツパー価に比
例した所定量(カツパー価×0.2%)の塩素液ま
たは塩素と二酸化塩素との混合液を加え、よく撹
拌後、25℃の温度で1時間反応させた。反応終了
後試料を取り出し遠心脱水洗滌した。
酸素漂白(O/P段)実験
前段で処理されたパルプ100g(絶乾)をポリ
弗化エチレン製の袋に取り、カツパー価に比例し
た(カツパー価×0.1%)所定のアルカリ量及び
所定量の過酸化物並びに所定量の環状状ケト化合
物、環状アミノ化合物を加え、更にパルプ濃度が
15%になるよう所定量の水を加え、よく撹拌後10
回転式オートクレーブの中へパルプを入れたオ
ートクレーブ内の空気を酸素で置換し、次いで酸
素を所定の圧になる迄圧入した。オートクレーブ
を加熱して60℃から所定温度まで30分間で昇温
し、所定温度で所定時間反応させた。反応終了後
試料を取り出し遠心脱水洗浄した。
次亜塩素酸ソーダ漂白(H段)実験
遠心脱水洗浄したO/P段パルプをポリ弗化エ
チレン製の袋に取り、対パルプ当り1%の苛性ソ
ーダ及び所定量の次亜塩素酸ソーダを加え、更に
パルプ濃度が10%になるよう所定量の水を加えよ
く撹拌後、40℃の温度で2時間反応させた。反応
終了後試料を取り出し遠心脱水洗浄した。
パルプの物理的性質の測定
パルプの物理的性質については、遠心脱水洗浄
したパルプをPFIミルでカナデイアンフリーネス
600c.c.に叩解し、TAPPI試験法T205os−71
(JISP8209)に従つて手抄した秤量60g/m2のシ
ートで測定した。なお、各々の試験法については
次の方法に従つて行なつた。
白色度 JIS P8123
又下記の測定は製紙用パルプの強さ試験方法
(JIS P8210)に従い
裂断長 JIS P8113
比破裂 JIS P8112
比引裂 JIS P8116
の各々の装置を用いて行なつた。
漂白排水負荷量
パルプ漂白排水の化学的酸素消費量(COD)
をその指標として、JIS K 0102−1974に従つて
測定した。
実施例1〜3及び比較例1,2
実施例1〜3はカツパー価31.2の針葉樹材ダグ
ラスフアーパルプを塩素処理し、次いで過酸化物
として過酸化水素を苛性ソーダ(対パルプ3.12
%)と共に使用して酸素漂白を行ない、次いで二
酸化塩素漂白を行なつた。
実施例2及び3では環状ケト化合物として9,
10−アントラキノン(AQ)(実施例2)及び1,
4,4a,9a−テトラヒドロ−9,10−ジケトア
ントラセン(THAQ)(実施例3)を添加して酸
素漂白を行ない、次いで二酸化塩素漂白を行なつ
た。
比較例1は塩素処理したパルプに苛性ソーダを
添加した(対パルプ3.12%)パルプを酸素だけを
用いて漂白を行ない、次いで二酸化塩素漂白を行
なつた例である。
比較例2は、最終白色度を実施例1〜3に合せ
るべく、O/P段での漂白条件及びD段での添加
率を増加して行なつた例である。
その結果を次の第1表に示す。
(なお、表中添加化合物とは環状ケト化合物又は
環状アミノ化合物の種類を示す。以下同様。
FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to a method for bleaching lignocellulosic materials. PRIOR ART In order to use lignocellulosic materials in many applications, it is necessary to bleach the resulting pulp by chemical or mechanical action. Unless kraft pulp is used for applications that do not require whiteness, such as packaging materials, bleaching methods such as chlorine, hypochlorite (Hybo), chlorine dioxide, oxygen, hydrogen peroxide, and caustic soda are usually used. Bleach with bleaching agent and bleaching aid,
It is necessary to remove residual lignin and other substances that cause coloration of unbleached pulp. When bleaching chemical pulp that requires strength, in order to maintain the strength of the pulp fiber itself, avoid one-step static bleaching to minimize the effect on the decomposition of carbohydrates (cellulose, etc.).
Multi-stage bleaching, in which the bleaching agent and bleaching conditions are gently changed, is commonly used. Usually, lignin is first chlorinated to make it soluble, and then the lignin is dissolved and extracted with an alkali. Thereafter, a small amount of remaining lignin is further decomposed and removed using hypochlorite, chlorine dioxide, etc. to obtain a pulp with high whiteness. If C represents chlorine treatment, E represents alkaline treatment, H represents hypochlorous acid treatment, D represents chlorine dioxide treatment, and P represents hydrogen peroxide treatment, this bleaching process (bleaching sequence) is determined by the bleaching agent and/or According to the order of bleaching aids, C-E-H-ED-D, C-E-
It is carried out in multiple bleaching stages such as D-E-D and C-E-H-D-P. However, with the conventional method of using chlorine-based bleaching chemicals, waste combustion recovery methods cannot be used because the bleaching liquid contains chlorine ions, and the waste liquid is treated with coagulation sedimentation and activated sludge. The reality is that there are. In the oxygen bleaching method developed in recent years, the bleaching waste liquid can be recycled as a cleaning solution for the pulp after cooking, and can ultimately be burned and recovered together with the cooking waste liquid [JP-A-47
-5202 Publication (corresponding to U.S. Patent No. 3759783), JP-A-49-7503 Publication (U.S. Patent No. 3843473)
(corresponding to the specification)], many oxygen bleaching plants are currently in operation in the world's major pulp and paper producing countries, including Japan. In the oxygen bleaching method, the pulp after cooking is immersed in an alkaline solution of relatively low concentration, which is then squeezed to increase the pulp concentration, loosened thoroughly, and oxygen is forced into a reactor under heat and pressure to remove the This method oxidizes and decomposes residual lignin, resin, etc. and solubilizes it with alkali to bleach the pulp (The
Bleaching of Pulp, P159-209, Tappi
Press1979). This oxygen bleaching method (O 2 stages) is combined with the conventional chlorine bleaching method to produce not only fully bleached pulp but also
It is applied to the production of semi-bleached pulp. For example, Japanese Patent Publication No. 47-7202 (corresponding to U.S. Pat. No. 3,652,388) describes the O 2 -C/D-E bleaching sequence; ) corresponds to C/D(D)-
The bleaching sequence of O 2 -D-E-D is
No. 47-44441 (corresponding to British Patent No. 1342580) describes a bleaching sequence consisting of O 2 -(C,DC/D)-O 2 -E; (corresponding to Japanese Patent No. 992265) proposes a bleaching sequence consisting of O 2 -D/C-E-D. Paper Trade
Journal/August5, 1968 P49-P53 and Tappi
Vol. 54, No. 11 (1971), pages 1893 to 1898 propose various bleaching sequences using oxygen bleach and chlorine bleach, and these methods have greatly contributed to the reduction of chlorine-based wastewater and environmental protection. The degree of oxidative decomposition reaction in this oxygen stage is mainly proportional to the temperature and oxygen pressure during bleaching, and the higher the temperature and the higher the oxygen pressure, the more convenient the reaction is. However, a drawback of this method is that, although the bleaching effect is improved when the oxidation conditions are strengthened, cellulose etc. partially depolymerize, resulting in a decrease in the mechanical properties of the pulp. In order to compensate for the drawbacks of oxygen bleaching, a protective agent was developed.
No. 47-4722 (corresponding to U.S. Pat. No. 3,657,065) contains magnesium carbonate, alkali metal borate, titanium dioxide, silica, alkali metal Inorganic salts such as silicates and alkaline earth metal silicates are disclosed in Japanese Patent Publication No. 47-9203 (US Pat. No. 3652386)
JP-A-48-9370 and JP-A-49-133601 (corresponding to US Pat. No. 3,951,732) disclose that magnesium complex salts are effective. Salt has been shown to be effective. Triethanolamine salt is more completely soluble in water than magnesium salt, so it is effective as a protective agent for the depolymerization of cellulose, etc. However, the presence of iron ions in the suspension of bleached pulp causes triethanolamine- It has the drawback of forming an iron ion complex compound and promoting the depolymerization of cellulose etc. due to its catalytic effect, thereby significantly reducing the viscosity of the pulp. A method of adding a cyclic keto compound, that is, a quinone compound in the alkaline oxygen bleaching method of lignocellulosic materials is disclosed in JP-A-51-109303 and JP-A-51-119801 (corresponding to Canadian Patent No. 1088261). ), but the purpose of these inventions is to recover the yield loss caused by oxygen bleaching by adding quinone compounds, and also to synergistically improve the whiteness of pulp. It is not intended for this purpose. The use of peroxide as an oxygen bleaching accelerator in the alkaline oxygen bleaching method for lignocellulosic materials was disclosed in Japanese Patent Publication No. 1983-9204 (U.S. Pat. No. 47-9204).
3694309), U.S. Pat.
1982International Sulfite Pulping Conference
(Toronto Canada) Proposed in Preprint P143-148. This method of using peroxide and oxygen in combination can obtain sufficient whiteness even if the lignocellulose material is in contact with oxygen for a short time, and when compared at a constant whiteness, compared to the conventional method, cellulose etc. It is possible to produce high viscosity pulp with a low degree of depolymerization, and the oxygen peroxide combined bleaching method is more effective at lower oxygen pressures, so it does not necessarily require the pressure-resistant container normally used for oxygen bleaching. There are advantages. However, as a result of a multifaceted study on the bleaching method in combination with oxygen and peroxide, the present inventors found that even at low oxygen pressure, this bleaching method has the same whiteness as the oxygen bleaching method in which the oxygen pressure is increased due to the bleaching acceleration effect of peroxide. However, this low oxygen pressure oxygen peroxide bleaching method (hereinafter referred to as O/P or O/P)
For example, it is difficult to achieve a pulp whiteness of approximately 65% (Hunter value) using only the P stage. In addition, when the oxygen pressure is raised to 10 kg/ cm2 or higher, it is possible to improve the whiteness of the pulp after the O/P stage to about 65%, but the depolymerization reaction of cellulose etc. It has been found that it is extremely difficult to suppress the decrease in yield and strength because the decrease in yield and strength is significantly accelerated. (Object of the Invention) The present invention was made in order to take advantage of the above-mentioned advantages of the oxygen peroxide combined bleaching method, while solving its disadvantages. It is to provide law. Still another object is to provide a high-strength bleached pulp, yet another object is to provide a low-pressure bleaching method that does not necessarily require a pressure vessel, and still another object is to provide a bleaching method with a low COD load. Further objects will become apparent from the description below. (Structure of the Invention) The present invention is a method for bleaching a lignocellulosic material, which is characterized in that the lignocellulosic material is treated with chlorine, and then treated with oxygen and peroxide in an alkaline medium, and further comprises performing the above treatment. This is a method for bleaching lignocellulosic materials, characterized in that, after the lignocellulosic material has been washed, a treatment with hypochlorite or a treatment with chlorine dioxide is carried out as a third step. That is, the present invention enables inexpensive production of bleached pulp with high strength by combining a chlorination step (C stage) and a treatment step with oxygen and peroxide (O/P stage) as a bleaching process for lignocellulosic materials. becomes possible. By carrying out the O/P stage in the presence of a cyclic keto compound and/or a cyclic amino compound, the yield can be increased and high-strength bleached pulp can be produced at a lower cost. In addition, in the O/P stage following the C stage, the bleaching reaction is accelerated compared to the treatment step with oxygen only (O stage), so the next treatment step with hypochlorite (H stage),
Alternatively, the whiteness of the pulp supplied to the chlorine dioxide treatment step (stage D) is high. Therefore, the amount of chemicals used in stage H or stage D to obtain pulp with the same degree of bleaching can be reduced, or the bleaching sequence can be shortened. Note that, of course, if a high degree of bleaching of the pulp is not required, only the chlorination step (stage C) and the treatment step with oxygen and peroxide are sufficient. Next, the elements constituting the present invention will be explained in detail. Chlorination Step (C Stage) The C stage may be a treatment using chlorine alone or a combination treatment with chlorine and chlorine dioxide. The addition rate of chlorine is 0.1 to 0.3%, preferably 0.2 to 0.3% per pulp number.
It is 0.25%. Processing temperature is 10-40℃, preferably
The temperature is 20-30℃. The pulp concentration is 1-10%, preferably 3-5%. Processing time is 30-90 minutes, preferably 45-60 minutes. The pH of the treatment bath is preferably 3.0 or less. ClO 2 when using chlorine dioxide in the chlorine stage
The substitution rate is 0 to 90%, preferably 5 to 15%, and the method of adding ClO2 may be either sequential or serial. Oxygen/peroxide treatment step (O/P stage) Peroxides used in the O/P stage of the bleaching system of the present invention include hydrogen peroxide, sodium peroxide, peracetic acid, t
Known peroxides such as -butyl peroxide, m-chlorobenzoate, cumene hydroperoxide, and tetrahydrofuran hydroperoxide can be used. Also, compounds that react with oxygen in the bleaching system to form so-called "in situ" peroxides, such as tetrahydrofuran (converted to α-tetrahydrofuran hydroperoxide), cumene (converted to cumene hydroperoxide), acetaldehyde (converted to cumene hydroperoxide), Chemicals such as (converts to acetic acid) can also be used. The effect of the present invention will be exhibited as the ratio of peroxide added per pulp increases, but it is preferably about 0.1% to 10.0% (in terms of H 2 O 2 ) per pulp weight, and more preferably 1.0%. ~5.0%. As the oxygen used in the O/P stage of the bleaching system of the present invention, both oxygen and oxygen-enriched air can be used, but depending on the volume of the reaction vessel, the pressurization,
In consideration of reaction efficiency, it is preferable to use oxygen gas. To maximize the effects of the present invention, high pressure (10
It is more effective to use a low oxygen pressure than to carry out at a pressure of 1 Kg/cm 2 or more, preferably 1 Kg/cm 2 to 10
Kg/cm 2 , more preferably about 1 Kg/cm 2 to 5 Kg/cm 2 . Therefore, since the reaction can be carried out at relatively low pressure, there is no need for conventional high-pressure oxygen bleaching equipment, and both vertical and horizontal reactors can be used. Alternatively, oxygen may be injected into the mixer where the pulp is mixed with peroxide. Examples of cyclic keto compounds or cyclic amino compounds used as necessary in the O/P stage include:
As the cyclic keto compound, benzoquinone, naphthoquinone, anthraquinone, anthrone, phenanthrenequinone, nuclear substituted products of the above quinone compounds such as alkyl, amino and hydroxy derivatives, hydro derivatives of the above compounds, and tautomers thereof are suitable. and 9,10-diketohydroanthracene or 9,10- selected from the group consisting of unsubstituted and lower alkyl substituted Diels-Alder reaction adducts of naphthoquinone and benzoquinone.
It can be appropriately selected from dioxyhydroanthracene compounds. As a 9,10-diketohydroanthracene compound, 1,4,4a,9a-tetrahydro-9,10
-diketoanthracene, 1,4,4a,5,8a,
9a,10a-Octahydro-9,10-diketoanthracene and 1,4-dioxy-9,10-diketoanthracene are suitable. Examples of 9,10-dioxyhydroanthracene compounds include 1,4-dihydro-9,10-dioxyanthracene, 1,4,
Suitable are 5,8-tetrahydro-9,10-dioxyanthracene, 1,4,5,8,8a,10a-hexahydro-9,10-dioxyanthracene or their sodium salts. Examples of the cyclic amino compound (nitrogen-containing heterocyclic compound) include phenazine, dihydrophenazine, quinoxaline, and alkyl, alkoxy, hydroxy, carboxy, and amino derivatives thereof. The amount of these compounds added per pulp is 0.01
~5% by weight, preferably about 0.02~3.0%. The pulp concentration applied to the O/P stage of the bleaching system of the present invention is 1 to 35% (by weight), preferably about 5 to 20%, and the pulp concentration after mixing with an alkaline medium or peroxide is 1 to 20%. % is preferable. The bleaching temperature is about 70-160°C, preferably about 80-150°C. The reaction time is 5 to 120 minutes, preferably 20 to 90 minutes. The reaction pressure is 1 to 10 Kg/cm 2 , preferably 1
~5Kg/ cm2 . The alkaline media used in the O/P stage of the bleaching system of the present invention, such as aqueous alkaline chemicals, include sodium hydroxide, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, ammonia, Kraft process white liquor, oxidized white liquor, green liquor, and oxidized green liquor. liquid, sodium tetraborate, sodium metaborate, etc., and the amount of alkali added per pulp is preferably 0.5 to 3.0% in terms of Na 2 O. In carrying out the O/P stage bleaching of the present invention, a known O/P stage operating method is adopted, and the O/P stage bleaching method is adopted.
If the step is carried out in the presence of a cyclic keto compound or a cyclic amino compound, the pulp maintained alkaline may be impregnated with a peroxide solution containing the cyclic keto compound or cyclic amino compound, and then pressurized with oxygen. Alternatively, a peroxide solution may be added to the alkaline-maintained pulp containing the above-mentioned compound, followed by oxygen pressurization; Oxygen may be pressurized, and then the peroxide solution may be added in several portions, and various methods may be applied. Hypochlorous acid treatment step (H stage) or chlorine dioxide treatment step (D stage) As the hypochlorite used in H stage, its soda salt and calcium salt are used, but soda salt is usually used. used. The concentration of sodium hypochlorite is 1 to 8%, preferably 2 to 5%, based on the pulp, the temperature is 30 to 80°C, preferably 40 to 60°C, and the pulp concentration is 5 to 20%, preferably 10 to 15%. %, time is 30~
180 minutes, preferably 60-120 minutes, PH 8.5-11.0,
Preferably it is between 9 and 10, and caustic soda is added so that the pH can be maintained at the above value. The concentration of chlorine dioxide in stage D is per pulp
0.3-2.0% (as ClO2 ), preferably 1-1.5%
It is. Processing temperature is 60-90℃, preferably 70-80℃
It is ℃. Processing time is 100-200 minutes, preferably
It is 150-180 minutes. The pH of the treatment bath is 2-6, preferably 3-4. During treatment, sulfuric acid or caustic soda is added to adjust the pH to maintain it at the above value. The lignocellulosic materials to be bleached in the present invention are GP (ground wood pulp), RMP (refiner mechanical pulp), TMP (thermomechanical pulp), CGP (chemiground pulp), SCP (semi-chemical pulp), and SP (monocarbon pulp). phytopulp),
These include KP (kraft pulp), AP (alkali pulp), and waste paper pulp (deinked secondary fiber), and it goes without saying that it is applicable to both wood pulp and non-wood pulp. Next, the present invention will be explained with reference to examples.
The present invention is not limited to this in any way. In the examples set forth below, bleaching experiments of stage C, O/P and H stage of lignocellulosic material and measurements of physical properties of the pulp were carried out by the following procedure unless otherwise indicated. Chlorine bleaching (C stage) experiment Softwood pulp (Douglas fir) 200g (bone dry)
into a polyfluoroethylene bag, add a predetermined amount of chlorine solution or a mixture of chlorine and chlorine dioxide proportional to the Katsupar number (Katsupar number x 0.2%), stir well, and then heat at 25℃ for 1 hour. Made it react. After the reaction was completed, the sample was taken out and centrifugally dehydrated and washed. Oxygen bleaching (O/P stage) experiment 100g of the pulp treated in the previous stage (absolutely dry) was placed in a polyfluoroethylene bag, and a predetermined amount of alkali and a predetermined amount proportional to the Katsupar number (Katsupar number x 0.1%) were added. peroxide and a predetermined amount of a cyclic keto compound or a cyclic amino compound, and further increase the pulp density.
Add the specified amount of water to make it 15%, stir well, and then add 10% water.
The air in the autoclave in which the pulp was put into the rotary autoclave was replaced with oxygen, and then oxygen was introduced under pressure until a predetermined pressure was reached. The autoclave was heated to raise the temperature from 60°C to a predetermined temperature in 30 minutes, and the reaction was carried out at the predetermined temperature for a predetermined time. After the reaction was completed, the sample was taken out and centrifugally dehydrated and washed. Sodium hypochlorite bleaching (H stage) experiment The O/P stage pulp that had been centrifugally dehydrated and washed was placed in a polyfluoroethylene bag, and 1% of caustic soda and a predetermined amount of sodium hypochlorite were added to the pulp. Further, a predetermined amount of water was added so that the pulp concentration was 10%, and after stirring well, the mixture was allowed to react at a temperature of 40°C for 2 hours. After the reaction was completed, the sample was taken out and centrifugally dehydrated and washed. Measurement of the physical properties of pulp For the physical properties of pulp, centrifugally dehydrated and washed pulp was processed using Canadian Freeness in a PFI mill.
Beaten to 600 c.c., TAPPI test method T205os−71
The measurement was made using a sheet with a weight of 60 g/m 2 that was hand-sheeted in accordance with (JISP8209). In addition, each test method was performed according to the following method. Whiteness JIS P8123 The following measurements were carried out in accordance with the paper pulp strength test method (JIS P8210) using the following equipment: tearing length JIS P8113, specific bursting JIS P8112, and specific tearing JIS P8116. Bleaching wastewater load Chemical oxygen consumption (COD) of pulp bleaching wastewater
It was measured according to JIS K 0102-1974 using as an index. Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 In Examples 1 to 3, Douglas fir pulp, a softwood material with a cut par value of 31.2, was treated with chlorine, and then hydrogen peroxide was added as a peroxide with caustic soda (pulp 3.12).
%) to perform oxygen bleaching, followed by chlorine dioxide bleaching. In Examples 2 and 3, 9,
10-anthraquinone (AQ) (Example 2) and 1,
Oxygen bleaching was performed by adding 4,4a,9a-tetrahydro-9,10-diketoanthracene (THAQ) (Example 3), followed by chlorine dioxide bleaching. Comparative Example 1 is an example in which a pulp prepared by adding caustic soda to a chlorinated pulp (3.12% based on the pulp) was bleached using only oxygen, and then chlorine dioxide bleaching was performed. Comparative Example 2 is an example in which the bleaching conditions in the O/P stage and the addition rate in the D stage were increased in order to match the final whiteness to Examples 1 to 3. The results are shown in Table 1 below. (In addition, the additive compound in the table indicates the type of cyclic keto compound or cyclic amino compound. The same applies hereinafter.
【表】
実施例4〜6及び比較例3,4
実施例4〜6はC段及びO/P段は実施例1〜
3の場合と同一の条件で漂白した後、次いで次亜
塩素酸漂白を行なつた例である。比較例3,4は
C段及びO/P段は比較例1,2の場合と同一の
条件で漂白し、次いで次亜塩素酸漂白を行なつた
例である。なおパルプはカツパー価31.2の針葉樹
材ダグラスフアーパルプを用いた。その結果を第
2表に示す。[Table] Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4 Examples 4 to 6 are C stage and O/P stage are Examples 1 to 6.
This is an example in which bleaching was performed under the same conditions as in case 3, followed by hypochlorous acid bleaching. Comparative Examples 3 and 4 are examples in which the C stage and O/P stage were bleached under the same conditions as in Comparative Examples 1 and 2, and then hypochlorous acid bleaching was performed. The pulp used was Douglas fir pulp, a softwood material with a cut par value of 31.2. The results are shown in Table 2.
【表】【table】
【表】
(発明の効果)
前記第1表、第2表の結果から明らかなように
C−O/P−D、C−O/P−Hシーケンスの差
にかかわりなく、C−O−DあるいはC−O−H
シーケンスと比較して、C−O/P−Dあるいは
C−O/P−Hシーケンスでパルプを漂白した場
合、C−O/P後のパルプのPN価が低く、かつ
白色度が高いために、D段での二酸化塩素あるい
はH段でのハイポ添加量が少なくても最終白色度
を同一にでき、したがつて薬品費が削減できる。
更にD段での二酸化塩素添加量あるいはH段での
ハイポ添加量を減少できることにより、D段ある
いはH段で漂白が穏やかになるため、セルロー
ス、ヘミセルロースの崩壊が抑制され、パルプの
強度、とりわけ比引裂強さの高いパルプを得るこ
とができる。
また、O段にH2O2を併用することにより、O
段では塩素化されたパルプのアルカリ抽出、酸素
による脱リグニン及びH2O2によるパルプの白色
化とO/P−段で三つの役割をするため、通常白
色段84〜85%(ハンター値)を得るのに必要な五
段の漂白段数を三段にすることができる。そのた
め動力費及びエネルギーの削減が可能となる。し
かもO/P段に環状ケト化合物あるいは環状アミ
ノ化合物を併用した場合には、上記の効果は、よ
り一層顕著となる。[Table] (Effect of the invention) As is clear from the results of Tables 1 and 2 above, regardless of the difference in C-O/P-D and C-O/P-H sequences, C-O-D Or C-O-H
Compared to the C-O/P-D or C-O/P-H sequence, when pulp is bleached using the C-O/P-D or C-O/P-H sequence, the PN value of the pulp after C-O/P is lower and the whiteness is higher. Even if the amount of chlorine dioxide added in the D stage or the amount of hypo added in the H stage is small, the final whiteness can be made the same, and therefore the chemical cost can be reduced.
Furthermore, by reducing the amount of chlorine dioxide added in the D stage or the amount of hypo added in the H stage, bleaching becomes gentler in the D or H stage, suppressing the disintegration of cellulose and hemicellulose, and improving the strength of the pulp, especially the ratio. Pulp with high tear strength can be obtained. In addition, by using H 2 O 2 in the O stage, O
The O/P stage plays three roles: alkali extraction of the chlorinated pulp, delignification with oxygen, and whitening of the pulp with H 2 O 2 , so the white stage is usually 84-85% (Hunter value). The five stages of bleaching required to obtain this can be reduced to three stages. Therefore, it is possible to reduce power costs and energy. Moreover, when a cyclic keto compound or a cyclic amino compound is used in combination in the O/P stage, the above effects become even more remarkable.
Claims (1)
でアルカリ性媒体中で酸素及び過酸化物で処理す
ることを特徴とするリグノセルロース物質の漂白
方法。 2 リグノセルロース物質を塩素で処理し、つい
でアルカリ性媒体中で酸素及び過酸化物で処理し
た後更に次亜塩素酸塩で処理することを特徴とす
るリグノセルロース物質の漂白方法。 3 リグノセルロース物質を塩素で処理し、つい
でアルカリ性媒体中で酸素及び過酸化物で処理し
た後更に二酸化塩素で処理することを特徴とする
リグノセルロース物質の漂白方法。Claims: 1. A method for bleaching lignocellulosic material, characterized in that the lignocellulosic material is treated with chlorine and then with oxygen and peroxide in an alkaline medium. 2. A method for bleaching lignocellulosic material, characterized in that the lignocellulosic material is treated with chlorine, then treated with oxygen and peroxide in an alkaline medium, and then further treated with hypochlorite. 3. A method for bleaching lignocellulosic material, characterized in that the lignocellulosic material is treated with chlorine, then treated with oxygen and peroxide in an alkaline medium, and then further treated with chlorine dioxide.
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|---|---|---|---|
| JP13002184A JPS6112992A (en) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | Bleaching of lignocellulose substance |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP13002184A JPS6112992A (en) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | Bleaching of lignocellulose substance |
Publications (2)
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|---|---|
| JPS6112992A JPS6112992A (en) | 1986-01-21 |
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ID=15024201
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| JPS5138508A (en) * | 1974-09-25 | 1976-03-31 | Harusuke Hayashi | Parupuno sansosankaseisei niokeru hogozai |
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- 1984-06-26 JP JP13002184A patent/JPS6112992A/en active Granted
Also Published As
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| JPS6112992A (en) | 1986-01-21 |
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