5. Отбелка древесной массы
5.1. Белизна древесной массы, цель и способы отбелки
ДМ является основным компонентом газетной бумаги и также широко используется в композиции других видов бумаги для печати и санитарно-бытового назначения. Ещё более широкое использование различных видов ДМ в композиции других видов бумаги сдерживается недостаточной белизной и низкой стабильностью белизны ДМ.
Белизна различных видов ДМ колеблется от 51 до 65 %. При использовании ДМ в композиции средних и высших сортов писчей бумаги и бумаги для печати требуется повышение белизны её до уровня полубелёной или белёной целлюлозы.
Причина окраски древесной массы - наличие окрашивающих веществ в исходной древесине. Считают, что окраску ДМ придают лигнин и лигноподобные вещества, прежде всего фенольные и энольные гидроксилы бензольных колец лигнина. Потемнение древесины, а следовательно, и ДМ вызывают также окрашенные производные хиноидного типа, являющиеся продуктом окисления лигнина кислородом.
К числу распространённых хромофоров относятся также группы =СО, -СН=СН-, в особенности, если они сопряжены с ядром.
Окраску ДМ придают также экстрактивные вещества и в первую очередь полифенолы.
Белизна ДМ определяется целым комплексом технологических факторов, среди которых основным являются:
- качество и белизна исходного древесного сырья;
- технология производства полуфабрикатов;
- режим отбелки и используемые химические реагенты.
Изменение белизны полуфабрикатов на различных ступенях производства представлена на рис. 39.
Белизна, %
Рис.
38. Изменение белизны древесной массы
на различных ступенях производства.
При производстве древесной массы без применения химических реагентов (ДДМ, РДМ, ТММ), как правило, используется древесина ели с небольшой примесью осины (до 10 %).
Древесина сосны не может быть использована при получении данных видов древесной массы виду высокого содержания смолистых веществ и повышенной «желтизны» полуфабриката, трудно поддающихся отбелке.
Белизна ХТММ, полученной из древесины ели, выше, чем у ТММ и определяется расходом Na2SO3 в процессе химико-термогидролитической обработки и расходом пероксида водорода при отбелке. ХТММ из ели при одинаковом расходе реагентов отбеливаются до более высокой степени белизны, чем ТММ.
Если полуфабрикаты, полученные из одного и того же древесного сырья, расположить по снижению их степени белизны, то получится следующий ряд: ДДМ>РДМ>ТММ.
Белизна ДДМ наивысшая среди всех полуфабрикатов высокого выхода - различных видов древесной массы и может достигать у небелёного полуфабриката 65 – 66 %. Белизна РДМ ниже на 2 – 3 %, что объясняется видом сырья (щепы) и характером его переработки (размол в дисковой мельницы).
Белизна ТММ ниже, чем у РДМ, также на 2 – 3 %, так как наряду с факторами, снижающими белизну РДМ, добавляется влияние повышенной температуры обработки и размола под давлением.
Белизна ХТММ и ХММ во многом определяется видом и расходом химических реагентов, а также режимом получения полуфабрикатов.
Процесс отбелки ДМ отличается от отбелки целлюлозы тем, что цель отбелки полуфабрикатов высокого выхода, в том числе и ДМ, – обесцвечивание лигнина и других окрашивающих компонентов без растворения их, что достигается модификацией хромофорных групп. Простейшие реакции, которые могут вызывать эти изменения в окрашенных веществах, - окисление и восстановление.
Промышленное применение имеют три способа отбелки ДМ: восстанавливающими реагентами, окисляющими реагентами и комбинированная отбелка.
К восстанавливающим реагентам, получившим наибольшее промышленное применение, относятся дитиониты цинка и натрия. В эту группу входит боргидрид натрия, но в промышленности он не применяется из-за высокой стоимости. Все эти реагенты отбеливают в кислой среде.
Из окисляющих реагентов применяются пероксиды натрия и водорода, отбеливающие в щелочной среде. К этой группе можно отнести надуксусную кислоту, отбеливающую в нейтральной среде.
Комбинированная отбелка заключается в применении на первой ступени отбелки окисляющих, на второй – восстанавливающих реагентов.
Отбелка всеми известными реагентами не обеспечивает стабильности белизны механической массы. Часть хромофорных групп не восстанавливается и не окисляется ни одним из применяемых реагентов, некоторые же хромофорные группы после отбелки восстанавливающими реагентами способны вновь быстро окисляться, восстанавливая свою окраску.