Анализ черного щелока

бирают в мерную колбу объемом 200—250 мл (V\). Раствор в колбе охлаждают и доводят до метки. Затем отбирают пи­ петкой 10 мл этого раствора и титруют 0,1 н. раствором азот­ нокислого серебра в присутствии 2—3 капель хромовокислого

же прибавляют из пипетки 10 мл щелока, около 15 мл насы­ щенного раствора хлористого бария и перемешивают. Затем содержимое колбы охлаждают до комнатной, температуры и до­ водят дистиллированной водой до метки. После осаждения осадка отбирают пипеткой 10 мл осветленного раствора и тит­ руют в присутствии фенолфталеина 0,1 н. раствором соляной кислоты до исчезновения розовой окраски.

где X — содержание активной щелочи в единицах Na20, г/л; V — расход кислоты на титрование, мл;

К — нормальность кислоты;

Т — титр 1 н. раствора Na20, равен 0,031.

§ 4. ОТБЕЛКА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Основная цель процесса отбелки целлюлозы заключается

впридании ей стабильного белого цвета за счет освобождения

ееот остаточного лигнина, присутствующих в ней различных окрашивающих веществ, а также путем их обесцвечивания. Поэтому отбелка целлюлозы, проведенная в специальных усло­

виях, повышает ее химическую чистоту и позволяет использо­ вать целлюлозу для химической переработки.

Для отбелки применяются различные белящие реагенты, из которых Наиболее важное значение имеют хлор, гипохлориты кальция и натрия, двуокись хлора и перекиси натрия и водо­ рода. В последнее время все шире начинает применяться отбелка с использованием кислорода. Кислородная отбелка про­ изводится в щелочной среде. По сравнению с другими спосо­ бами этот способ имеет ряд существенных преимуществ: умень­ шение химических потерь волокна при отбелке; более полное удаление смолистых веществ; значительное снижение токсич­ ности и общего объема сточных вод за счет снижения общего расхода хлора на отбелку на 70—80 %; улучшение санитарногигиенических условий труда и высокая экономическая эффек­ тивность.

Основные свойства отбеливающих реагентов

Важным реагентом для отбелки все еще является хлор ;и его соединения, содержащие так называемый активный хлор, т. е. хлор, который принимает участие в процессе отбелки.

Окислительная активность различных соединений хлора может быть представлена следующей схемой:

Элементарный хлор при нормальных условиях представляет собой газ оранжево-желтого цвета с резким запахом, очень токсичен. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в зоне рабочих помещений не более 0,001 мг/л.

Хлор сравнительно мало растворим в воде. Его раствори­ мость в воде, как и других газов, зависит от температуры. С увеличением температуры растворимость значительно умень­ шается. Например, предельная растворимость хлора в воде при нормальном давлении составляет: при 10 °С — 9,97; 20 °С — 7,29; 30 °С — 7,72 г/л.

В воде хлор гидролизуется по уравнению

С12+ Н 20 й Н С 1 0 + НС1.

Степень гидролиза возрастает при повышении температуры раствора и. понижении его концентрации. Гидролиз зависит также от pH среды. С повышением кислотности равновесие сдвигается в сторону образования элементарного хлора.

Применяемые для отбелки^ гипохлориты кальция или нат­ рия в водных растворах также подвергаются гидролизу по уравнению

О С Г + Н20 ^ 0 Н -+ Н С 1 0 .

Из уравнения видно, что раствор гипохлорита содержит свободную хлорноватистую кислоту и ионы ОН- , которые со­ общают раствору щелочную реакцию и обусловливают ему ус­ тойчивость от саморазложения.

Хлорноватистая кислота неустойчива и легко разлагается по уравнению

НС10 — Н С1+0.

Выделение кислорода обусловливает окислительные реак­ ции при отбелке гипохлоритами. Степень гидролиза гипохло­ ритов зависит от температуры, концентрации раствора и от pH среды. Состав раствора гипохлорита изменяется соответст­ венно pH раствора. При pH равном 2 и ниже, в растворе ги­ похлорита в основном содержится молекулярный хлор; при pH, равном 4—б, в растворе имеется небольшое количество хлорно­ ватистой кислоты и при pH, равном 9 и выше, в основном при­ сутствует гипохлорит.

Таким образом, окислительное действие растворов гипо­ хлоритов связано преимущественно с присутствием в них хлор­ новатистой кислоты, обладающей окислительной способностью.

Для получения высококачественной целлюлозы отбелку ги­ похлоритами следует вести в щелочной среде. Практически pH поддерживают на уровне 9—10. При этом в растворе присут­ ствуют в основном гипохлорит и небольшое количество хлорно­ ватистой кислоты.

Отбелка в кислой среде протекает значительно быстрее, но приводит к повышенной деструкции целлюлозы, что снижает ее качество. Для повышения качества беленой целлюлозы в по­ следнее время гипохлориты полностью или частично заменяют двуокисью хлора или хлоритами.

Двуокись хлора (СЮг) при нормальных условиях представ­ ляет собой желтовато-бурый газ с резким запахом, еще более токсичный, чем хлор. Двуокись хлора растворяется в воде не­ сколько лучше, чем хлор. При высокой температуре в газовой фазе СЮ2 способен разлагаться со взрывом по реакции

2С102 — С12 + 202.

Взрывоопасность усиливается в присутствии органических ве­ ществ.

В водном растворе двуокись хлора довольно устойчива даже при повышенной температуре, гидролизуется в присутствии ка­ тализаторов и разлагается при этом на хлор и соляную кис­ лоту.

Двуокись хлора проявляет свойства окислителя. Окисли­ тельная способность С102 зависит от pH среды; в кислой среде она используется до конца

С102+ 4 Н + + 5 е — С Г + 2 Н 20,

в щелочной среде лишь частично, так как двуокись хлора при этом восстанавливается только до хлорита. Хлориты при от­ белке действуют аналогично двуокиси. Для получения эффекта отбелки их подвергают активации (например, кислотой, хло­ ром или гипохлоритом), в итоге образуется двуокись хлора. Активность двуокиси хлора как окислителя в 2,5 раза выше, чем хлора.

Для отбелки целлюлозы и древесной массы применяются также различные перекисные соединения — перекиси водорода и натрия. Техническая перекись водорода поступает на заводы в виде водных растворов, содержащих от 30 до 60 % Н20 2. Хи­ мически чистая Н20 2 обладает высокой стабильностью, но в техническом продукте всегда присутствует в незначительных количествах некоторые примеси, вызывающие ее каталитиче­ ское разложение. Для стабилизации растворов перекиси водо­ рода добавляют силикат натрия, соли магния и др.

Диссоциация перекиси водорода выражается следующим уравнением:

н2о2^ н ++ног.

Установлено, что ион НО^Т (гидропероксильный ион) является активным белящим реагентом. Процесс образования этих ионов усиливается с повышением pH среды. Поэтому и отбелку следует вести в щелочной среде.

Перекись водорода может разлагаться на воду и атомарный кислород, который также может участвовать в отбелке:

Н202^ Н 20 + 0.

Применяемая для отбелки перекись натрия в чистом виде представляет белый порошок, но технический продукт часто имеет слабо-желтую окраску, обусловленную примесью надперекиси Na02. Хранится перекись натрия в герметически за­ крытой таре и в прохладном месте, отдельно от воспламеняю­ щихся материалов. Перекись натрия воспламеняется при соприкосновении с органическими веществами, например дере­ вом, маслом, бумагой.