Eignung des MEA-Verfahrens zur Herstellung von Chemie- und Papierzellstoffen

Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines neuen, umweltschonenden Verfahrens zur Herstellung von Chemie- und Papierzellstoffen unter Anwendung von Monoethanolamin (MEA) als Aufschlusschemikalie. Als Rohmaterial wurden Industriehackschnitzel der einheimischen Holzarten Fichte (Picea abies Karst.) und Buche (Fagus sylvatica L.) verwendet. Fur die Papierzellstofferzeugung wurde zusatzlich der Einsatz von Weizenstroh (Triticum aestivum L.), Reisstroh (Oryza sativa L.) und Bagasse (Saccharum officinarum) untersucht. Zur Herstellung von Chemiezellstoffen wurde das Holz vor dem MEA-Aufschluss unter unterschiedlichen Bedingungen vorhydrolysiert. Zur Veredelung der Chemiezellstoffe wurde eine zusatzliche alkalische Extraktionsstufe mit Natronlauge getestet. Die Bleichbarkeit der Chemie- und Papierzellstoffe wurde anhand verschiedener ECF- und TCF-Sequenzen untersucht. Ein spezielles Ziel der Arbeit bestand darin, MEA nicht nur als Aufschlusschemikalie zu nutzen, sondern auch als Bleichalkali in der Sauerstoffdelignifizierung einzusetzen, um die Einbindung der Bleichfiltrate aus der Sauerstoffstufe in das Recoverysystem der Aufschlussstufe zu ermoglichen und die CSB-Belastung aus den folgenden Bleichstufen wesentlich zu reduzieren. Zur Beurteilung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wurden die wahrend der Aufschlussstufe auftretenden MEA-Verluste mit Hilfe einer gaschromatographischen Methode bilanziert. Der topochemische Verlauf der Delignifizierung wurde an Fichtenholz verschiedenen Aufschlussgrades UV-spektroskopisch untersucht. Die ungebleichten und gebleichten MEA-Zellstoffe wurden anhand folgender Parameter charakterisiert: Ligningehalt, Viskositat, Weisgrad und Kohlenhydratzusammensetzung. Die Qualitat der Chemiezellstoffe wurde zusatzlich anhand des Cellulose- und Extraktstoffgehaltes, R10- und R18-Wertes sowie der Acetylierungs- und Derivatisierungseigenschaften beurteilt. Zur Beurteilung der Qualitat der Papierzellstoffe wurden die Zugfestigkeits- und Durchreisfestigkeitseigenschaften der hergestellten Papiere bestimmt. Zusatzlich wurde der Stickstoffgehalt der Zellstoffe untersucht und die Qualitat der MEA-Zellstoffe mit anderen Zellstoffen verglichen. The purpose of the study was to develop an innovative, environmentally friendly chemical pulping process for the production of dissolving and paper-grade pulps with the use of monoethanolamine (MEA) as delignifying agent. The raw materials used were spruce (Picea abies Karst.) and beech (Fagus sylvatica L.). In addition, wheat straw (Triticum aestivum L.), rice straw (Oryza sativa L.) and sugarcane bagasse (Saccharum officinarum) were tested for producing paper-grade pulps. For the production of dissolving pulp a prehydrolysis using various conditions was performed prior to MEA-cooking. For pulp purification an additional alkali extraction step with sodium hydroxide was tested. The bleachability of the dissolving and paper-grade pulps was examined applying ECF and TCF sequences. A specific objective of the work was not only the use of MEA as a delignifiing agent, but also as a bleaching alkali in the oxygen delignification stage. When MEA is used in oxygen delignification, the bleaching filtrate from this stage can be jointly treated with the effluents from the MEA pulping process and the COD load after bleaching can be considerably reduced. The MEA-losses during delignification were determined applying a gas chromatographic method. The topochemical course of MEA delignification was studied on spruce wood at different degrees of delignification using UV-microspectrophotometry. The unbleached and bleached MEA-pulps were characterized by means of lignin content, viscosity, brightness, carbohydrate composition, nitrogen content, extractive content, R10/R18 values, acetylation properties, derivatization properties, tensile strength and tear strength.