Билет № 9

1. Общая схема очистного отдела СФИ целлюлозы.

После завершения процесса варки целлюлозы её необходимо провести промывку,сортирование и очиску.Промывка м/т осуществлена 2-мя методами:а)м/д вытиснения(в сцежах,в варочных котлах,в диффузорах);б)м/д смешения(в барабанных фильтрах,на ленточных фильтрах,в пресс-фильтрах,в винтовых и дисковых прессах).Процессы при промывке цел.массы: отжим щёлока от цел.массы-фильтрация щёлока сквозь цел.массу-дифузия растворённых в-в щёлока из цел. массы.

промывка1)Барабанный фильтр:масса со Щ. конц. =12-18% поступает в ванну, внутри ванны вращается полый барабан.Внутренняя часть барабана разделена перегородками на 10-15 зон , каждая зона соединяется с вакуумным насосом, что позволяет регулировать вакуум в каждой зоне . Барабан вращается со скоростью 50-70 об/мин. За счёт вакуума к поверхности прилипает цел. волокна. Через отверстия отсасывается щёлок во внутреннюю часть барабана. Щ удаляется из барабана в виде фильтрата в бак.Налипшая на барабан цел. промывается жидкостью.Промытая цел.шабером снимается с пов-ти барабана и направляется в следующий барабан,на следующую стадию промывки.Особенности:1) фильтрат после аждого барабанного фильтра имеет свою конц. поэтому он собирается в отдельные баки;2)барабан работает по непрерывному способу.Недостатки:1)забиваются мелкими волокнами отверстия барабана;2)на дне ванны отсутствует мешалка.

2)Диффузоры периодического действия.Диффузоры устанавливаются под варочным котлом, масса моступает в диффузор по м/ду выдувки.Принцип действия: для равномерного распределения массы по всему объёму диффузора в верхней части расположен вращающийся распределительный конус. Масса опускается вниз параллельно со слабым промывным щёлоком или водой, которая вводится в диффузор одновременно с поступаемой цел. массой. В нижней части по периметру диффузора установлена трубка,она соединена снасосом. В трубке имеются отверстия,ч/з которые насосом откачивается из диффузора жидкость. Промытая цел. остаётся на поддерживающей решётке,которая имеет по середине ложное дно и открываясь после промывке удаляется целлюлоза.

3)диффузор непрерывного действия:

4)промывка на ленточных фильтрах:

Сортирование и очистка:

Грубое сортирование Применяют:1)сепараторы;2)сучколовители; 3)песочницы; 4)центриклинеры. 1) сепарирование:цель– разделить

проваренную щепу на волокна, отделить волокна от сучков и не проваренных щепок.Виды сепарирования:а)сухое–прводится при конц. 12-18%, после выдувки массы из котла без дополнительного исп-я воды.Сепараторы бывают А)открытого и Б)закрытого типа

А)

Б)

б )мокрое–проводится при конц. 1-3% при вертикальном перемеивающем устройстве. Перед сепарированием масса обязательно разбавляется водой.

2)сучколовители–масса подаётся из сцежи или после сепараторов.Если используется промывка цел. на фмльтрах, то сучколовители устанавливают до них или после них.Виды сучколовителей: а)барабанный открытый; б)спиральный; в)вибрационный; г)плоский вибрационный;д)сучколовитель с бесконечным сечтым полотном

а) в)

г ) д)

3)песочницы

4 ) центриклинеры:давление на входе 2,2-3 кг/см2,на выходе 0,5-1 кг/см2;концентрация 0,5-1 %

тонкое сортирование:цель–удалить мелкие волокна и мелкие отходы.Используются :–центробежные сортировки;–сортировки Биффара;–вибрационные цилиндрические сортировки;–машины с гидродинамическими лопостями

2. Теоретические основы отбелки ДМ

Потребительские св-ва ДМ в большей степени зависят от ее внешнего вида, к-рое опред. белизной. ДМ в прир. состоянии светлая, т.е. она не поглощает свет в видимой области спектра, чем жестче условия воздействия на ДМ тем темнее она становится. На бел. влияет t обработки (чем >t, тем<бел.), вид химиката (при использовании NaOH сниж. бел., при использовании моносульфита Na-увел. бел.). Влияет так же технология очистки и размола: соприкосновение с Ме умен. бел.; с воздухом умен. бел.; размол с др. фабрикатами умен. белизну. Темный цвет придают хромофорные группировки дополнительно образующиеся в ЛГ под действием термогидролитич.и окислит. процессов. При отбелке ДМ окраш. в-ва обесцвечивают, т.е. химически воздействуют на хромофорные группировки и переводят их в сост., когда они не поглощают цвет в видимой и ультрафиолетовой области. Основные хромоформы:чередование двойных и простых связей, фенольные гидроксилы, карбонильные группировки на концах макромолекул ГЦ. Отбелка ДМ принципиально отличается от отбелки Ц.При отбелке Ц удал.т.н. инкрусты(Л,ГЦ).При отбелке ДМ проводят хим. обработку, уничтожающ. хромоформные группировки,однако, не все они восст-ся или ок-ся. Поэтому очень белый цвет не получ. Некоторые хр. гр.после отбелки восстанавливающими агентами способны вновь окисляться кислородом воздуха, восст-ая свою окраску. Поэтому для кач. отбелки необх.использ.комбинир.способ и вводить стабилизаторы. Виды отбелки: восст-ми реагентами, ок-ми, кобинированная.Дитианитная отбелка.(восст) Недостаток: низкая стабильность отбеливающих р-ров в присутствии О2, т.к. они на воздухе разлагаются и их хранят под слоем масла. Способы получения:Zn+2SO₂=ZnS₂O₄; Zn+2H₂SO₃=ZnS₂O₄+2H₂O. Принцип действия дитианитов заключается в том, что в их состав входит S(+4), кот.легко отдает 2е-, переходя в 6 вал.состояние в водной среде. При этом выделяется атомарный Н, к-рый является сильным восстановителем.S₂O₄+4H₂O=2HSO₄+6H⁺ S₂O₄+3H₂O=HSO₃+HSO₄+4H⁺; S₂O₄+2H2O=S2O₆+4H Технология отбелки: необходимо соблюдать ряд условий, к-рые предотвращают разложение дитианитов и обеспечивает требуемый эффект. При этом необходимо быстро смешивать реаг. с массой, исключить контакт с воздухом отбеливателя при сравнительно низкой конц-ии. Поддерживать рН в условии кислой среды(5-6). Боргидридная отбелка. Это самый сильный восст-ль. Бор способен терять до 8е- и переходить в В⁺³. им можно отбеливать при сравнительно низких t и при сравнительно малом расходе. NaBH₄+8NaHSO₃=4Na₂S₂O₄+NaBO₂+6H₂O.

Это св-во используется в 2 ст.отбелки, обрабатывают массу сначало боргидридом, а потом дитианитом. Отбелка пероксидом Н₂О₂; Nа₂О₂. Nа₂О₂ оказывает такое же действие, что и пероксид Н, но он устойчивей. Nа₂О₂+ H₂O= Н₂О₂+2NаОН. Факторы пероксидной отбелки: 1.конц. массы(чем>конц., тем выше белизна); 2.t (чем>t, тем<продолжит.); 3.кол-во Nа₂О₂ (испол. мин. достаточное); 4.кач-во Н₂О (на отбелку рекоменд. брать мягкую); 5.порода древесины и ее кач-во (хв. легче, чем листв.) Отбелка надуксусной к-той. Этот способ считается самым эффективным. Отбелка проводится легко при сред. конц. массы, без увел.t и в нейтральной среде. Надуксусная к-та облад. уник. св-вом, она очень легко воздействует на ЛГ, причем затрагивает его боковые цепи, переводит ЛГ в р-р за счет увелич. гидрофильности.

Отбелку чаще всего проводят в отд. стоящ.цехе, снабжён.отд.башнями, пред.собой пустотелую ёмкость непр.дей-я, куда непр.потоком поступ.масса,предварит.смешан.с отбеливающ реаг. За время перемешивания и происх.необх.реакции.Масса может подаваться в ниж.часть башни,тогда выгруж.с верх.части под действием своего напора, кот. усилив. мешальн. приспособлением. М/т поступ. с верх. части, тогда выгруж. снизу под дей силы тяжести. Все башни футерованы, все коммуникации выполн. из нержавеющ стали,вся сис-ма герметизирована, а при отбелке восст. реаг. есть доп операция- удаление из массы воздуха, кислород которого явл. окислителем и снижает действие восст-ля.

3. Теория проклейки бумаги. Для придания бумаге некоторых специфических свойств при­меняют проклеивающие вещества. К числу проклеивающих ве­ществ относят такие, которые сообщают бумаге водостойкость, а также и такие, которые связывают волокна между собой в бу­мажном листе и тем самым способствуют повышению сомкнуто­сти и механической прочности бумаги. Первые будем называть гидрофобизирующими, а вторые — связующими проклеивающими веществами. До сего времени проклейка бумаги канифольным клеем яв­ляется основной при выработке ее широкого ассортимента. Именно поэтому теория канифольной (смоляной) проклейки бумаги требует особого рассмотрения. . По ст.прокл.все виды Б.можно разделить на три группы: сильноклееные, при расходе канифоли 2-4% от а.с.в.(писчая, тетрадная, чертежная и др.); слабоклееные, при 0,5-1% (типографская, мешочная, обойная и др.); и неклееные(электроизоляционные, впитывающие, фильтрующие и др.). Клеевая эмульсия м.иметь разл.состав в зависимости от кол-ва щелочи, взятой на омыление. Сущ.3 вида каниф.эмульсии: бурый или нейтр.клей, белый и в/с клей. Виды таких клеев отлич.содержанием своб.неомыл.смолы. в нейтр.клее смола полностью омылена: в белом-до 40% своб.смолы, в высокосмоляной с-80%.Канифоль омыляют щелочью и полученный клей разводят в воде. Получ.клеев.эмульсию вводят в бум.массу в процессе размола и после перемешивания осажд.на волокне сернокисл.глиноземом. Смол.частицы фиксир.на волокне и при отливе и сушке сообщ.Б,гидрофобные св-ва. При варке канифоли со щелочью происходит обр.резината Na.

C₁₉H₂₉COOH+NaOH=C₁₉H₂₉COONa+H₂O;

2C₁₉H₂₉COOH+Na₂CO₃=2C₁₉H₂₉COONa+H₂O+CO₂.

Первоначально предполагали, что канифольный клей осаж­дается на волокнах бумажной массы и в процессе сушки бу­маги плавится, растекается по поверхности волокон, образуя сплошную пленку, через которую вода или чернила не могут пройти. Эта теория пленки оказалась ошибочной. Расчет показывает, что количество канифоли, используемой для про­клейки бумаги, недостаточно для покрытия волокон сплошным слоем пленки даже мономолекулярной толщины. Более того, различными методами оптических исследований, включая ис­пользование электронного микроскопа, установлено, что пленка канифольного клея на волокнах отсутствует, а клеевые ча­стицы в виде точечных включений находятся на поверхности волокон и между ними.

Для объяснения механизма осаждения частиц канифольного клея на волокнах целлюлозы получила распространение так называемая электростатическая теория про­клейки, согласно которой отрицательно заряженные частицы канифольного клея можно в определенных условиях осадить на отрицательно заряженных в воде волокнах, целлюлозы в ре­зультате перезарядки клеевого осадка действием положительно заряженных ионов алюминия из сульфата алюминия. Иначе говоря, полная перезарядка клеевого осадка не обязательна, так как достаточно лишь несколько снизить отрицательные за­ряды частиц клеевого осадка и целлюлозы, чтобы силы их взаимного притяжения (силы ван дер Ваальса) преобладали над электрическими силами отталкивания. Электростатическая теория проклейки не встречает возражений и в настоящее время. Однако только с позиции этой теории нельзя объяснить все многообразие явлений, происходящих при проклейке бумаги.

Наиболее полно освещает процесс проклейки бумаги совре­менная коллоидно-химическая теория проклейки. Согласно этой теории процесс осаждения частиц канифольного клея на волокнах целлюлозы рассматривается как процесс коа­гуляции клеевых частиц под влиянием электролита. При этом не безразличен вид использованного электролита. Из коллоид­ной химии известно, что коагуляция может протекать либо по механизму гомокоагуляции, сопровождаемому образованием агрегатов из частиц твердой фазы с выпадением их в осадок, либо по механизму гетерокоагуляции, когда коагулируемые ча­стицы не выпадают в осадок, а в нашем случае адсорбируются на волокнах целлюлозы. Если бы для коагуляции была исполь­зована кислота (например, серная или соляная), то наблюда­лась бы гомокоагуляция частиц канифольного клея. При использовании же в качестве электролита сернокислого алю­миния, учитывая специфическое действие положительно заря­женных ионов алюминия, происходит желательный нам про­цесс гетерокоагуляции.

Это представление о видах возможной коагуляции частиц канифольного клея дает дополнительную информацию о про­цессе проклейки бумаги. Например, общеизвестные факты ухудшения степени проклейки бумаги, изготовленной летом при наличии теплой производственной воды и повышении при этом расхода клея, объясняются гомокоагуляцией частиц канифоль­ного клея под влиянием повышенной температуры производ­ственной воды. Агломерация частиц ведь может происходить не только под действием электролита, но и под влиянием по­вышения температуры коллоидной системы.

Выше было указано, что белый клей является дисперсией, в которой частицы свободной смолы находятся во взвешенном состоянии, а смолянокислый натрий — в растворе. С точки зре­ния коллоидно-химической теории проклейки причиной ста­бильности дисперсии белого клея является наличие сольватной оболочки вокруг частиц свободной смолы из адсорбированных молекул смолянокислого натрия, способных к диссоциации. Эти молекулы ориентируются своим смоляным остатком (анио­ном) к частице свободной смолы, а ионом натрия (катионом) к воде. В результате этого частицы свободной смолы приобре­тают отрицательный заряд, отталкиваются друг от друга и не слипаются между собой при тепловом движении. Гетерокоагуляция частиц канифольного клея во многом определяется адсорбционной способностью волокон целлюлозы. С повышением в технической целлюлозе содержания гемицеллюлоз адсорбционная способность целлюлозы возрастает. Именно поэтому виды целлюлозы, содержащие повышенное ко­личество гемицеллюлоз, проклеиваются при прочих равных условиях лучше и при меньшем расходе канифольного клея.

Лигнин, содержащийся в сульфитной целлюлозе (лигносульфонат), ухудшает проклейку бумаги, тогда как щелочной лигнин, содержащийся в сульфатной целлюлозе, благоприят­ствует проклейке. Поэтому делигнификация сульфатной цел­люлозы приводит к ухудшению проклейки бумаги, а сульфит­ной целлюлозы — к ее улучшению. Именно этим объясняется общеизвестный факт, что беленая сульфитная целлюлоза про­клеивается лучше, чем небеленая, а беленая сульфатная цел­люлоза хуже, чем небеленая.

С учетом вышеизложенного становится понятным порядок волокнистых материалов по степени ухудшения их способности проклеиваться: сульфатная небеленая целлюлоза — сульфатная беленая целлюлоза — древесная масса — сульфитная беленая целлюлоза — облагороженная целлюлоза — сульфитная небеле­ная целлюлоза — тряпичная полумасса. Последняя, практиче­ски лишенная гемицеллюлоз и обладающая слабой адсорбцион­ной способностью, наиболее трудно проклеивается канифоль­ным клеем.

К сказанному следует добавить, что гемицеллюлозы способ­ствуют пластификации волокон и их фибриллированию при размоле и, следовательно, получению более сомкнутого листа бумаги с меньшей пористостью и поэтому лучшим удержанием частиц канифольного клея. Вследствие этого с повышением степени помола бумажной массы степень проклейки бумаги возрастает.