Отбелка растительных волокон появилась намного раньше, чем производство волокнистых полуфабрикатов из древесного сырья. Плиний Старший (23–79 гг. н. э.) в «Естественной истории» отметил, что еще древние галлы владели технологией отбелки растительных волокон за счет многократного чередования выдерживания их на солнечном свете и погружения волокна в раствор щелочи, получаемой из древесной золы.
Окончательную обработку отбеливаемых волокон проводили молочной кислотой, полученной из кислого молока.
В начале XVIII в. этот метод уже достиг совершенства в Голландии и получил название «луговая отбелка». В основном льняные ткани, вытканные в Англии и других местах, привозились весной в Голландию, а осенью уже отбеленные льняные ткани отправляли обратно. В 1756 г. вышла первая книга по отбелке на солнце шерсти, льна, хлопчатобумажной пряжи (бумазеи). Ее автор, доктор Фрэнсис Хоум, представил описание всех технологических особенностей процессов, рецептов, качества химикатов, а также описал воздействие первых вспомогательных веществ, таких как кислоты, калий, известь и т. д.
Им было предложено вместо кислого молока применять слабый раствор серной кислоты, что существенно сократило продолжительность этой операции. Продолжительность всей отбелки составляла несколько месяцев. Современная технология отбелки волокон, полученных из древесины, также использует чередование щелочных и кислотных ступеней и кислотную окончательную обработку в конце.
Луговая отбелка была слишком дорогим процессом и поэтому для отбелки бумажной массы не применялась. Белизна бумаги зависела лишь от отсортировки белого тряпья. В 1774 г. шведский химик Карл Вильгельм Шееле открыл хлор и отметил сильное белящее воздействие газообразного хлора на растительное волокно.
Это послужило основой для разработки новых и дешевых отбеливающих реагентов. Французский химик Бертолле обнаружил, что хлор при поглощении растворами или солями угольной кислоты создает растворы, обладающие отбеливающим действием, и для отбелки растительных волокон появилась торговая марка «Вода Жавелля». Французский химик Лабаракк заменил раствор поташа содой, и на рынке появилась торговая марка «Вода Лабаракка».
К развитию производства белильных растворов причастны также французский химик Лавуазье и шотландец Джемс Уатт, изобретатель паровой машины. Впервые для отбелки тряпичной полумассы эти растворы применили Томас Генри из Манчестера (Англия) и Чептел во Франции. Продолжил линейку белильных растворов Чарльз Тиннантом из Шотландии, который, воздействуя газообразным хлором на известковое молоко, получил хлорную известь.
В 1785–1786 гг. «Журнал де физик» опубликовал первый метод отбелки газообразным хлором, предложенный Луи Бертолле. Позднее, в 1805 г., для отбелки тканей стали использовать гипохлорит натрия и гипохлорит калия, и эра «луговой отбелки» закончилась. Только с появлением производства целлюлозы химическим способом — методом сульфитной и сульфатной варки, а также с появлением производства хлора и щелочи методом электролиза началась отбелка технической целлюлозы.
Сначала отбелку проводили в одну ступень гипохлоритом (Г) в ролле в течение 10 часов, затем по схеме в три ступени Х — Щ — Г, где Х — хлорирование, Щ — щелочение, Г — гипохлорит, и, наконец, отбелку в четыре ступени Хн — Щв — Гн — Гв. Характерной особенностью последней схемы является не только чередование кислой и щелочных ступеней отбелки, но и чередование концентрации, используемой в отбелке целлюлозной массы: от низкой (Н) к высокой (В).
При этом масса на первых трех ступенях отбеливалась непрерывно, а последняя ступень проводилась периодически для окончательной отбелки целлюлозы, если появлялась необходимость. Переход на комбинированные схемы отбелки связан с сокращением расхода отбеливающих химикатов и увеличением производительности отбельной установки.
В таблице ниже представлено изменение технологии отбелки сульфитной целлюлозы на конкретном предприятии с 1925 г. до конца 1940-х гг.
В таблице ниже представлено изменение базовых схем отбелки сульфитной целлюлозы для бумаги в промышленно развитых странах в 1960–1970-х гг.
Как видно из таблицы базовая схема отбелки сульфитной целлюлозы предполагает использование хлора, и после ступени щелочения (ступени делигнификации) следуют две ступени отбелки гипохлоритом.
Однако эти реагенты имеют недостатки: появление смоляных частиц на поверхности целлюлозных волокон приводило к снижению производительности бумагоделательной машины (частички смолы налипали на машинные валы и вызывали обрывы бумажного полотна — так называемые «смоляные затруднения»); товарная целлюлоза имеет низкую белизну и пониженные механические свойства.
Поэтому для отбелки сульфитной целлюлозы в 1970-е гг. стали использовать значительно более дорогой реагент — диоксид хлора, который имеет в пять раз большую окислительную способность, чем хлор, что снизило «смоляные затруднения», повысило белизну товарной целлюлозы и ее механические свойства.
Если понравилась статья просим оценить ее лайком и оставить своё мнение в комментариях! Советуем подписаться, чтобы не пропустить много интересных статей в будущем!
#технологии #наука #оборудование #целлюлоза #отбелкацеллюлозы