CA1262805A - Procede de blanchiment de pates papetieres par le peroxyde d'hydrogene - Google Patents

Procede de blanchiment de pates papetieres par le peroxyde d'hydrogene

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CA1262805A CA000471164A CA471164A CA1262805A CA 1262805 A CA1262805 A CA 1262805A CA 000471164 A CA000471164 A CA 000471164A CA 471164 A CA471164 A CA 471164A CA 1262805 A CA1262805 A CA 1262805A
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Abstract

L'invention concerne un procédé de blanchiment de pâtes papetières chimiques par le peroxyde d'hydrogène a un pH de 11 à 11,5, à une température de 70.degree.C à 100.degree.C en présence d'une quantité de silicate de métal alcalin telle que la concentration de SiO2 dans le bain de blanchiment soit au moins de 0,3 % en poids, d'une quantité de sels de magnésium et de calcium telle que la concentration en poids de chacun des éléments alcalino-terreux soit comprise entre 0,05% et 1%, et d'au moins un complexant des ions alcalino-terreux en quantité telle que la concentration globale en complexant soit au plus égalé à 10 % en poids. Le procédé selon l'invention permet d'assurer l'obtention de pâtes papetières cellulosiques blanchies d'indice kappa inférieur à 10 tout en délivrant des effluents directement recyclables dans l'operation de blanchiment.

Description

2B~

La pr~sente invention concerne un procédé de blanchiment de pâtes papetieres chimiques par le peroxyde d'hydrogene.
Le blanchiment des pates papetibres chimiques, c'est-a-dire des pates de cellulose écrues obtenues par cuisson de matieres 5 lignocellulosiques selon les procédés dits au sulfite, au sulfate ou Kraft, a 1a soude ou au carbonate, est généralement pratiqué dans l'industrie à l'aide de chlore ou de dérives chlorés ayant comme le chlore un caractere oxydant, tels que le bioxyde de chlore ClO2 ou l'hypochlorite de sodium NaOCl.
Aucun de ces agents oxydants n'est toutefois capable d'assurer seul un blanchiment satisfaisant en une seule opération. Il est nécessaire d'operer en plusieurs etapes distinctes et a des opera-tions intermediaires telles qu'en particulier des opérations dites d'extraction en bain alcalin. Les effluents résultant de telles séquences opératoires sont tres fortement colores, polluants et corrosifs. Ils peuvent meme entrainer des risques d'explosion au cours du cycle de regeneration des reactifs. Ils renferment en particulier des qu~ntités importantes de produits organiques chlores et des iOllS chlorures. DP ce fait ils ne peuvent être rejetés ni recyclés sans que soit procédé a des traitements complexes et couteux.
L'emploi d'agents oxydants non chlorés, notam~lent celui de l'oxygene ou du peroxyde d'hydrogène, a été envisagé pour pallier les inconvénients cités. Celui de l'oxygene, qui contraint a un fonctionne-ment sous pression et par la onereux, n'a connu qu'un developpement limite.
Le peroxyde d'hydrogene peut être mis en oeuvre a pression atmospherique dans les appareillages conventionnels de blanchiment.
Son emploi direct sur des pates ~ecrues d'indice kappa de l'ordre de 30 n'a toutefois pas permis d'obten;r des pates traitées d'indice kappa illferieur a 20-2`5 environ. Une étape supplémentaire de prétraitement des pates en milieu acide permet, comme le décrit la demande de brevet japonais n 76/102103 publié le 10 septembre 1976, et le brevet canadien no; 1.128.260 d'améliorer ce résultat mais,à l'image de l'ensemble des pro-cédés connus de blanchiment reposant sur des étapes aLternées en bain a~e eten ~26Z:~0~;

bain alcalin, ne permet pas d'éviter les problèmes soulevés par le rejet ou le recyclage des liqueurs après usage, ni d'atteindre des degrés kappa faibles pour les pâtes traitées.
Le procédé selon l'invention permet d'assurer l'ob-tention de pâtes papetières cellulosiques blanchies d'indicekappa inférieur à 10 tout en délivrant des effluents directe-ment recyclables dans l'opération de blanchiment.
La présente invention est donc relative à un procédé
d~ blanchiment de pates papetieres chimiques par le peroxyde d'hydrogène caractérisé en ce que l'opération est réalisée en une seule étape, à un pH de 11 à 11,5, à une température de 70 C à 100 C, à l'aide d'une solution comprenant, en plus du peroxyde d'hydrogène, au moins un agent alcalin choisi parmi l'hydroxyde de sodium et le carbonate de sodium, au moins un siLicate de métal alcalin à une concentration exprimée en SiO2 au moins égale à 0,3% en poids, au moins un sel de magnésium et au moins un sel de calcium en quantité
telle que la concentration en poids de chacun des éléments alcalino-terreux soit comprise entre 0,05% et 1~ et maintenus à l'état dissous à l'aide d'au moins un agent complexant des ions alcalino-terreux en quantité telle que la concentra-tion globale en complexant soit au plus égale à 10~ en poids.
La concentration en peroxyde d'hydrogène dans le bain de blanchiment est celle communément adoptée dans ce domaine industriel. Elle n'excède généralement pas 1% en poids et est le plus souvent comprise entre 0,02 et 0,5%.
La concentration pondérale de silicate de métal alcalin, exprimée en SiO2, est choisie, pour des raisons d'économie, inférieure à 20~ et est le plus souvent infé-rieure à 5%.
Les sels de calcium et les sels de magnésium conve-nant le mieux sont ceux dont l'anion présen-te la meilleure inertie vis-à-vis du peroxyde d'hydrogène dans les conditions d'exécution du procédé de l'invention, comme par exemple - 2a ~2~ 8~5 les chlorures.
Le ou les complexants des ions magnésium et calcium sont par exemple choisis parmi les polyphosphates et les pyrophosphates de métal alcalin, les acides azotés, tels S que l'acide éthylènediamine-tetracétique, l'acide diéthylene~
triaminepentacétique et l'acide nitrilotriacétique, ou leurs sels, les acides phosphoriques monomères ou polymeres, les polyélectrolytes tels que 1'acide pOly-C< hydroxyacrylique et la lactone correspondante.
/

:

~2~2~ 5 L'hydroxyde de sodium et le carbonate de sodiu~ cnt éte pr~f~r~s ~ d'autres agents alcalins pour des ra;sons economiques.
Lorsque le proc~de selon 1 'invention est realis~ ~ une temperature inferieure ~ 70C, le blanchiment obtenu reste excellent mais demande pour être atteint des temps de s~jour rapidement prohibi-tifs. Lorsque le procédé de l'invention est realisé ~ une température supérieure à 100C la décomposition du peroxyde d'hydroyene devient vite genante. La plage de temperature préférée est de 85C a 95C.
Bien que le mode de constitution du bain de blanchiment puisse être quelconque, il est préféré de procéder a la solubilisation en milieu aqueux des sels de calcium et de magnésium en présence du ou des agents complexan~ les ions alcalino-terreux, d'introduire ensuite dans la solution ainsi obtenue le silicate de métal alcalin sous forme lS de solution aqueuse concentrée9 ~uis la solution de peroxyde d'hydrogène avant d'amener le pH du mélange a une valeur comprise entre 11 et 11,5 a l'aide d'hydroxy~e ou de carbonate de sodium~
. Le contact de la pâte a blanchir avec le bain cons~itué a cet ef~et, dont la duree peut varier en particulier en fonction de la temp~rature mais n'excede generalement pas une dizaine d'heures, est : realise soit en discontinu, soit en continu, par passage de lz solution de blanchiment a travers une phase solide constituee de la matière cellulosique, soit par mélange intime de cette solution a~ec cette phase solide.
Dans le premier cas, c'est-a-dire dans une technique de percolation, le rapport ponderal solution de blanchiment/matiere solide peut etre compris entre 10 et 100 et de preference entre 15 et S0.
Dans le second cas ce rappo~t peut être compris entre 4 et 100 et de preference entre 8 et 20.
Les exemples suivants~ donnes a titre non limitatif, illus-trent le procede de l'invention :

3~5 20 g de p~te écrue issue d'une cuisson Kraft de r~sineux et ayant un indice kappa egal a 30 sont traités par percolation, ~ 90C~
durant 8 heures, a l'aide de 500 9 de solution de blanchiment de pH
maintenu constant a une valeur comprise entre 11 et 11,5 par adjonction d'hydroxyde de sodium, circulant en boucle fermee a raison de 300 ml/h, de teneur en peroxyde d'hydrogene maintenue constante par adjonction de ce reactif, et contenant, en poids ;
silicate de sodium (exprimee en Na20,3,36 SiO2) : 1,7 ~
calcium (sous forme de CaC12) : 0~3 ~O
magnesium (sous forme de MgC12): 0,15 %
tripolyphosphate de sodium : 0,6 %
hydroxyde de sodium : 0,4 %
peroxyde d'hydrogene 100 % : 0,34 %
- La pate apres traitement a un indice kappa qu; n'est plus que de 8, la quantite de peroxyde d'hydrogene consomm~e pour atteindre ce resultat ne representant que 4 % en poids de la pate engagee.

20 : En operant comme dans l'exemple 1 et en conservant comme solution de blanchiment la solution ayant servi a traiter la charse de pate ecrue de l'exemple 1, on traite une deuxieme charge de p3te écrue puis une troisieme. A l'issue de cette troisieme opéraiion il est constate que le bain de blanchiment a conserve toute son efficacité
puisque la pâte traitee a un indice kappa de 8 tandis que la consommation de peroxyde d'hydrogene est de 4,1 % en poids par rapport au poids de pate engagee.

10 g de pate ~crue de meme origine et de meme indice kappa que dans l'exemple 1 sont melanges a 100 g de solution de meme composition ponderale que dans l'exemple 1. Le melange est maintenu a 90C pendant 10 heures avec introduction, apres 5 heures, de 0,34 9 de peroxyde d'hydro-gene.

~Z6~ S

La pate, apres traitement, a un indice kappa ~gal a 8, la consommation de peroxyde d'hydrogène pour atte;ndre ce résultat n'~tant que de 4,3 X en poids par rapport a la p~te engagee.
Un r~sultat analogue est obtenu lorsque l'on opere ~ la même température que ci-dessus mais en continu avec introduction de pâte ~ blanchir et sortie equivalente de pate blanchie en recyclant la solution de blanchiment, séparee de la pate extraite et remise au .titre en peroY~yde d'hydrogene et autres ingredients constitutifs du bain de blanchiment tel que defini pour le procedé selon l'invention, de telle façon que dans la zone de traitement s'etablisse un régime stationnaire et que le contact soit assuré durant ùne periode de 8 heures entre la pâte et la solution de blanchiment.

Claims (16)

Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Procédé de blanchiment de pâtes papetières chimiques par le peroxyde d'hydrogène caractérisé en ce que l'opération est réalisée en une seule étape, à un pH de 11 à
11,5, à une température de 70°C à 100°C, à l'aide d'une solution comprenant, en plus du peroxyde d'hydrogène, au moins un agent alcalin choisi parmi l'hydroxyde de sodium et le carbonate de sodium, au moins un silicate de métal alcalin à
une concentration exprimée en SiO2 au moins égale à 0,3 % en poids, au moins un sel de magnésium et au moins un sel de calcium en quantité telle que la concentration en poids de chacun des éléments alcalino-terreux soit comprise entre 0,05 % et 1 % et maintenus à l'état dissous à l'aide d'au moins un agent complexant des ions alcalino-terreux en quan-tite telle que la concentration globale en complexant soit au plus égale à 10 % en poids.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le silicate de métal alcalin est le silicate de sodium.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que les anions des sels de magnésium et de calcium sont inertes par rapport au peroxyde d'hydrogène.
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, carac-térisé en ce que le sel de magnésium est le chlorure de magnésium.
5. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, carac-térisé en ce que le sel de calcium est le chlorure de calcium.
6. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la concentration en peroxyde d'hydrogène n'excède pas 1% en poids.
7. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la concentration en peroxyde d'hydrogène est comprise entre 0,02 et 0,5%.
8. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la concentration ponderale de silicate de métal alcalin, exprimée en SiO2, est inférieure à 20%.
9. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la concentration ponderale de silicate de métal alcalin, exprimée en SiO2, est inférieure à 5%.
10. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'agent complexant des ions alcalino-terreux est choisi parmi le groupe constitué par les polyphosphates et les pyrophosphates de métal alcalin, les acides azotés choisis parmi l'acide éthylènediamine-tetracétique, l'acide diéthylènetriaminepentacétique et l'acide nitrilotriacétique, ou leurs sels, les acides phosphoriques monomères ou polymères, les polyélectrolytes choisis parmi l'acide poly-.alpha. hydroxyacrylique et la lactone correspondante ou leurs mélanges.
11. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est réalisé à une plage de température de 85° C à 95° C.
12. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la solution qu'on utilise est préparée par solubilisation en milieu aqueux des sels de calcium et de magnésium en présence du ou des agents complexant les ions alcalino-terreux, par introduction ensuite dans la solution ainsi obtenue du silicate de métal alcalin sous forme de solution aqueuse concentrée, puis de la solution de peroxyde d'hydrogène, avant d'amener le pH du mélange à une valeur comprise entre 11 et 11,5 à l'aide d'hydroxyde ou de carbonate de sodium.
13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'on passe la solution de blanchiment à travers une phase solide constitutée des pâtes papetières avec un rapport pondéral solution de blanchiment/pâtes papetières compris entre 10 et 100.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé
en ce que le rapport est compris entre 15 et 50.
15. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce que l'on mélange intimement la solution avec les pâtes papetières avec un rapport pondéral de solution de blanchiment/pâtes papetières compris entre 4 et 100.
16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé
en ce que le rapport est compris entre 8 et 20.
CA000471164A 1983-12-29 1984-12-28 Procede de blanchiment de pates papetieres par le peroxyde d'hydrogene Expired CA1262805A (fr)

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