Метою відбілювання є підвищення білизни і зниження засміченості целюлози (поліпшення чистоти). Це відбувається або в результаті видалення, або відбілювання фарбувальних речовин в целюлозі. Оскільки залишковий лігнін вносить основний вклад в колір сукна целюлози, він повинен бути вилучений або знебарвлений. Залежно від призначення ми говоримо про отбелке шляхом видалення лігніну або про отбелке при збереженні лігніну.
Хімічні целюлози зазвичай отбеливаются шляхом видалення лігніну, механічні маси - шляхом знебарвлення лігніну. У тому випадку, коли відбілювати проводиться шляхом видалення лігніну, целюлоза в меншій мірі жовтіє.
Делігніфіцірующая відбілювати є послідовність ступенів відбілювання зазвичай з проміжною промиванням між ступенями. Багатоступенева відбілювати необхідна, так як неможливо досягти необхідну білизну целюлози в один щабель.
Для процесу відбілювання зазвичай визначаються всі або деякі з цілей, наведених нижче:
- збільшення білизни
- поліпшення стабільності білизни
- зниження засміченості
- зниження вмісту смоли
Найбільш важливим є підвищення білизни целюлози.
Лігнін в непошкодженій деревині, також як вуглеводи і екстрактивні речовини, слабо забарвлений. Після лужної варіння залишковий лігнін в целюлозі сильно забарвлений в результаті протікають при варінні реакцій. Тому при отбелке залишковий лігнін повинен бути знищений. Однак очевидним умовою при цьому є збереження міцних показників целюлози. В цілому, целюлоза з листяних порід деревини отбеливается легше в порівнянні з хвойними целюлози.
Ефективність останнього ступеня промивання є важливим фактором для досягнення високої стабільності білизни. На останньому щаблі обробки пероксидом водню (П) видаляються відновлюють групи вуглеводів і лигнинов, такі як окислена целюлоза і Ксилан, о- і пара-хіноїдному структури, які утворюються і неповністю видаляються на ступені обробки діоксидом хлору. Ці групи можуть взаємодіяти з групами гексенуроновй кислоти (Нехай), посилюючи реверсію білизни.
При отбелке чистота целюлози поліпшується в результаті зниження вмісту багаття і частинок кори. Хімікати, що використовуються при отбелке також ефективно розчиняють екстрактивні речовини, що містяться в целюлозі (тобто смолу).
Завданням відбілювання целюлози є продовжити делигнификации і, використовуючи відбілюючі хімікати, видалити повністю лігнін, відомий як залишковий лігнін. Остаточний лігнін залишається в целюлозі після варіння і кисневої делигнификации і не може бути зруйнований і розчинений без істотного зниження виходу целюлози або міцних властивостей волокна. Хімікати, що використовуються для делигнификации при отбелке, мають більш високу селективність в порівнянні з хімікатами, що використовуються при варінні і кисневої делигнификации. Іншими словами, ці хімікати можуть руйнувати лігнін до невеликих, розчинних у воді і луги фрагментів з мінімальним впливом на вихід і міцність целюлози.
Важливою частиною відбілювання видалення розчиненого лігніну з целюлози на промивної пристрої, що встановлюється за ступенем відбілювання.
Заданий рівень білизни не може бути досягнутий при отбелке в один щабель без істотного зниження міцності целюлози. Тому відбілювати целюлоза здійснюється в декілька ступенів з проміжною промиванням між ними. Багатоступенева відбілювати дає найкращі результати як по відношенню до якості целюлози, так і по економіці процесу. Існують лужні і кислотні ступені відбілювання. При використанні тільки лужних або тільки кислотних ступенів заданий рівень білизни не може бути досягнутий, тому використовуються обидва види обробок.
Властивості волокна змінюються при отбелке в бажаному напрямку:
- Довжина волокна не змінюється при отбелке, але через втрати в виході лінійна щільність волокна знижується, тобто більше волокон вміщується в одиниці маси блекотою целюлози. Це сприятливо впливає на опір роздирання. Завдяки видаленню лігніну волокно набухає легше, і пластичність і гнучкість волокна зростають. Це посилює утворення зв'язків між волокнами при формуванні. З іншого боку, занадто високі втрати гемицеллюлоз погіршують здатність до адгезії в точках контакту, що, врешті-решт, призводить до зниження міцності целюлози.
- Міцність волокон знижується в результаті руйнування целюлозних ланцюгів. Однак незначне зниження в'язкості не розглядається як погіршення показників міцності в результаті дії суперечливих факторів, згаданих вище.
- В результаті відбілювання поліпшується здатність до помелу.
- З різних причин існує значна різниця між стабільністю білизни і тривалістю абсорбції. Білизна целюлози знижується при зберіганні і розуміли, а також при впливі на виготовлену з цієї целюлози папір тепла, вологи, сонячного світла.
Відбілювати може поділятися на вибілювання без застосування елементарного (молекулярного) хлору (ECF) і вибілювання без застосування будь-яких хлор реагентів (TCF).
Кінцева білизна не може бути досягнута при отбелке в один щабель. Тому відбілювати целюлози проводиться в кілька послідовних стадій. Традиційно для відбілювання використовували хлорсодержащий реагенти: елементарний або газоподібний хлор (Х), гіпохлорит (Г), діоксид хлору (Д). Між ступенями розчинений лігнін екстрагували шляхом обробки лугом. Типові традиційні схеми відбілювання:
Основна кількість лігніну віддалялося з використанням найбільш дешевого реагенту - хлору, і тільки залишається невелика кількість лігніну віддалялося дорогим діоксидом хлору.
При переході на вибілювання з рециркуляцією фільтратів з метою зменшення обсягу стічних вод, що скидаються в вибільних цеху, температура на ступені хлорування почала зростати, що привело до істотного зниження міцності целюлози. Для запобігання цьому на щабель хлорування стали додавати діоксид хлору, отже схема відбілювання змінилася (ДХ) -Щ-Д-Щ-Д.
Використання вежі під тиском (ЩО) або вежі з виносної колонкою (Щ о) уможливило змішувати невелика кількість кисню з целюлозою на ступені щлоченія, в результаті покращилася делигнификации на цьому ступені. З цією ж метою може використовуватися невелика кількість пероксиду водню. При застосуванні пероксиду водню не потрібно вибільних вежа під тиском.
Целюлоза може бути вибілена взагалі без застосування хлорвмісних реагентів. Спосіб відбілювання із застосуванням кисневмісних реагентів добре відомий під абревіатурою TCF. У TCF отбелке використовуються кисень реагенти, такі як кисень, пероксид водню і озон. Останнім часом стали використовувати надкислоти, які також є кислородсодержащими хімікатами.
Основна кількість лігніну (більше 90%) розчиняється при сульфатної варінні. Однак лужні варильні хімікати, що реагують з лігніном, надають йому темно-коричневий колір. Внаслідок цього, білизна деревного матеріалу істотно знижується вже на початку сульфатної варіння навіть якщо лігнін розчиняється. В кінці сульфатної варіння колір деревного матеріалу значно погіршується незважаючи на розчинення лігніну. Після варіння хвойна целюлоза містить 3.0-4.5%, листяна - 2.0-3.0% лігніну. Основний внесок в колір сукна целюлози вносить залишковий лігнін.
Деякі хімікати, які використовуються на целлюлозном заводі, виробляються тут же. Завод з виробництва хімікатів забезпечується постачальниками хімікатів, які також спостерігають за процесами на цьому підприємстві. Цей тип заводу називається «заводом за місцем». Відбілюючі хімікати, які руйнуються дуже швидко, як правило, важко або дорого транспортувати, і тому вони повинні проводитися на целлюлозном заводі.
Для досягнення бажаних результатів при отбелке повинні бути відомі ефективність і хімічна природа відбілюючих реагентів, а також їх реакційна здатність по відношенню до лігніну і вуглеводів.
Реакції між целюлозою і отбеливающими хімікатами часто є хімічно складними, оскільки в целюлозі існує багато різних типів реакційних груп, які можуть брати участь в реакції.
Дуже часто тільки певний тип хімічних реакцій є необхідним і тому бажаним з точки зору результату відбілювання. Паралельно можуть мати місце кілька вторинних реакцій, в результаті яких без необхідності витрачаються відбілюючі хімікати або навіть спостерігаються небажані результати відбілювання. Основною метою при виборі умов відбілювання є забезпечення протікання бажаних реакцій відбілювання і запобігання небажаних вторинних реакцій.
Відбілюючі хімікати в залежності від їх функцій, можуть бути розділені на три групи:
Хлор (Cl 2), озон (O 3) надкислоти (Paa ja Caa)
які реагують з усіма ароматичними структурними одиницями лігніну