Blanqueo ECF de pulpas Kraft: cinética, mecanismo y termodinámica de la etapa EP.

Abstract

El objetivo del blanqueo es eliminar o transformar en incoloros a los grupos responsables del color de las pulpas, denominados grupos cromóforos, a través de reacciones químicas. Los procesos que no involucran gas cloro, pero sí dióxido de cloro, se denominan ECF (elementary chlorine free). La etapa alcalina es una parte importante del blanqueo de pulpas kraft ECF. Esta etapa puede reforzarse con peróxido de hidrógeno (actualmente una práctica habitual, Ep), ya que incrementa la blancura y su estabilidad, además de preservar la viscosidad de las pulpas y mejorar la calidad de los efluentes. El efecto blanqueante del H202 ha sido atribuido, en general, a la acción oxidativa del anión perhidroxilo (HOO} En el presente trabajo se estudió la cinética, mecanismo y termodinámica, de la etapa Ep en el blanqueo de una pulpa Kraft de pino (secuencia de blanqueo: DEoD1 EpD2). Se trabajó con muestras industria/es extraídas a/ final de la etapa D1 La simulación del blanqueo de la etapa Ep se realizó en laboratorio. Se aplicó inicialmente un diseño factorial fraccionado, utilizando como variables la temperatura (72°C -90°C), el pH inicial (10,5 y 11,5), la concentración inicial de H202 (0,2 % odp Y 0,4 % odp) Y dos tipos de quelantes (DTPA y DTPMPA) a 0,025% odp. Se simuló el blanqueo en laboratorio a 10% de consistencia y con un tiempo de residencia de 1h. Las variables significativas para las propiedades ópticas de las pulpas fueron la temperatura, la concentración inicial de H202 y el pH. Con los primeros dos factores se aplicó un diseño experimental tipo central compuesto (DCC) de dos factores a cinco niveles, con un total de 11 experiencias (8 + 3 repeticiones del punto central para la determinación del error puro), estableciendo una relación %odp NaOH I %odp H202 fija e igual a 3, para mantener la alcalinidad. En todas las muestras se aplicó como quelante 0,025%odp de DTPMPA, para evitar las reacciones de descomposición del peróxido de hidrógeno. Sobre los licores de blanqueo se tomaron medidas de pH y peróxido de hidrógeno consumido a 5, 10, 20, 45, 90, 180 Y 240 minutos de reacción. A los mismos tiempos se midieron las blancuras y el coeficiente de absorción de la luz en las pulpas. Los resultados indican que el mecanismo es complejo, observándose dos etapas de reacción, donde la primera tiene una duración de 20 minutos. Se aplicaron ecuaciones cinéticas en función de la concentración de cromóforos y del anión perhidroxilo. Los órdenes de reacción variaron en cada una de las etapas de reacción, siendo la primera etapa más rápida que la segunda (primera etapa: nHOO-=2, nc = 3; segunda etapa: nHOO-=1, nc = 2). Basándose en la existencia de un complejo activado ó estado de transición, los valores de AH#, A8#, Y AG#298K son positivos. El valor positivo de la entropía de activación indica que el complejo activado está formado por enlaces débiles y corresponde a un mecanismo disociativo.