Estudio de diferentes pretratamientos en el blanqueo al peróxido de pulpas industriales.

Abstract

El objetivo del presente trabajo es estudiar el pretratamiento de pulpas de alto rendimiento con distintos quelantes de iones metálicos, a fin de optimizar el blanqueo con peróxido de hidrógeno en condiciones alcalinas. El pretratamiento es necesario en este tipo de blanqueo, pues la presencia de iones de metales de transición cataliza la descomposición del peróxido. Se generan así radicales libres intermediarios altamente reactivos y no selectivos que pueden degradar la celulosa y causar reacciones de oscurecimiento. Los iones más perjudiciales en este aspecto son los de Fe y Mn, presentes en la madera, e incrementados por el tipo de proceso. Se utilizó como materia prima, pulpa quimimecánica a la soda fría de latifoliadas a partir de chips, (25 % de salicáceas y 75 % de eucaliptos), provenientes de la fábrica Zárate de Celulosa Argentina S.A. En principio se realizaron ensayos de pretratamiento con cuatro quelantes (A: DTPA, B: DTPMPA; C: HEDTA, D:TUXON) manteniendo constantes: temperatura (60 0C), tiempo (20 min), consistencia (3 % bps), y variando el pH (4; 7; 10) y la dosificación de reactivos (0,2; 0,35; 0,5 % bps). Se adoptó un Diseño Factorial: 22 con 2 repeticiones del punto central. Se realizaron también ensayos con ácido glicólico a los mismos niveles de dosificación y a pH 3. En total se realizaron 27 experiencias. Se determinó el contenido de iones metálicos en la pulpa antes y después del pretratamiento. En cuanto a la eliminación de Fe, se verificó que la eficiencia del tratamiento es dependiente del pH, produciéndose la mayor remoción en medio ácido (disminución media del 16 0/0). A pH = 4 aparece una diferencia significativa entre quelantes, presentando el "D" la menor efectividad. No se observaron diferencias en cuanto a la eficiencia del tratamiento realizado con diferentes cantidades de quelantes. A pH neutro y alcalino, todas las respuestas se igualan en un nivel similar al de control y todos los factores pierden significación. Con respecto al Mn, se encuentran diferencias al variar el pH. En condiciones neutras y alcalinas, la eliminación de Mn es del 80 0/0, no existiendo diferencias entre quelantes, pero sí cuando se varía la cantidad adicionada (mayor eliminación a 0,5%). A 4 el descenso del Mn es de 40 0/0, y el quelante D presenta la menor remoción. Para evaluar el efecto del pretratamiento con quelantes sobre el blanqueo, se realizaron posteriormente dos ensayos con DTPA Y DTPMPA . Las condiciones del pretratamiento fueron: 3 % bps de consistencia, tiempo de 20 min, temperatura de 60 0C, tasa de aplicación de quelante de 0,5 % bps El licor de blanqueo consistió en peróxido de hidrógeno (6 0/0), hidróxido de sodio (1,6 0/0), silicato de 0/0). El blanqueo se realizó a 75 oc, durante 2 horas. Luego del lavado se confeccionaron las hojitas para ensayos ópticos y se midieron las blancuras. Al quelar previamente la pulpa con DTPMPA se incrementó en un punto la blancura respecto a la lograda con DTPA, con un aumento de alrededor de 5% en el consumo de 1-1202. Las diferencias entre los valores de blancura y los parámetros de color L* , a* , b* no son estadísticamente significativas. Seguidamente se incorporó un tratamiento con ácido sulfúrico anterior a la quelación con DTPA y DTPMPA. Al terminar el tratamiento ácido, la pasta total (previo espesado), se dividió en tres porciones: en la primera se determinó el contenido de iones metálicos, con la segunda se realizó el blanqueo según las condiciones ya citadas y en la tercera, se realizó el pretratamiento con quelantes antes de blanquear las pastas. Se verificó que el pretratamiento ácido produce una importante remoción de iones metálicos, pero esa disminución no influye en la blancura obtenida. Se realizaron ensayos de blanqueo tratando de sustituir total o parcialmente al silicato de sodio con fosfonatos en el licor de blanqueo. Para ello se siguió un diseño de mezclas binarias. Las pulpas se pretrataron con DTPMPA. En el blanqueo se mantuvieron constantes: dosificación de H202, alcalinidad, consistencia, temperatura y tiempo. Se variaron: tasa de aplicación de silicato y DTPMPA en el licor. Se midieron propiedades ópticas y químicos residuales. Los resultados indicaron que es posible reemplazar parcialmente el silicato, combinando I % de silicato y 0,4 % de DTPMPA. El agregado de este quelante al licor produce pulpas más blancas, de mayor estabilidad y con un menor consumo de peróxido.