Doğu ladini kraft hamurunun oksijen delignifikasyonu etkinliğinin artırılması
Increasing oxygen delignification efficiency of oriental spruce kraft pulps
Yazar: EMRAH PEŞMAN
Danışman: PROF.DR. HÜSEYİN KIRCI
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Lif ve Kağıt Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Ormancılık ve Orman Mühendisliği = Forestry and Forest Engineering

Özet:
Kraft pişirmesi ile ağartma prosesi arasında yer alan oksijen delignifikasyonu, hamurdaki kalıntı ligninin uzaklaştırıldığı önemli bir kademedir. Ancak bu kademenin delignifîkasyon etkinliği % 50 ile sınırlıdır ve bu değerin üzerinde hamur sağlamlığında önemli kayıplar meydana gelmektedir. Bu çalışmada oksijen delignifîkasyonunun etkinliğinin artırılması için üç farklı deneme gerçekleştirilmiştir. Bunlar; 1- Kraft hamurunun, oksijen delignifikasyonundan önce nitrik asit, perasetik asit ve klor gibi bazı oksidatif ajanlar ile aktive edilmesi. 2- Ligninin uzaklaştırılma derecesi ve viskozite stabilitesinin artırılması amacıyla oksijen delignifikasyonu ortamına peroksit ve sodyum perborat ilavesi. 3- Oksijen delignifikasyonu seçiciliğinin şeker bazlı polimer ile artırılmasıdır. Çalışmalarda, hammadde olarak laboratuar ölçeğinde elde edilen doğu ladini kraft hamuru kullanılmıştır. Klor, oksijen delignifikasyonu öncesi hamura uygulanan ön işlem için etkili bir aktivatör olarak belirlenmiş olsa da çevre dostu ağartma prosesleri için uygun bir reaktif değildir. Perasetik asit ve nitrik asit ön işlemlerinin ardından uygulanan oksijen delignifikasyonu sonucu elde edilen hamurların kappa numaralan, viskoziteye zarar vermeden azaltılabilmiştir. Buna ilaveten, oksijen delignifikasyonu ortamına peroksit ve sodyum perborat ilavesi ile hamurun delignifîkasyon derecesi ve parlaklığının arttığı tespit edilmiştir. En uygun delignifîkasyon seçiciliği için peroksit ve sodyum perborat oranlan sırasıyla %1 ve %0,5 olarak belirlenmiştir. Aynca çalışma kapsamında seçiciliği geliştirmek amacıyla erik zamkı kullanılmıştır. Böylece hamur viskozitesi, aynı oksijen delignifîkasyon koşullan altında sadece %2 zamk ilavesi ile 793 cm3/g dan 852 cm3/g a çıkanlmıştır. Bunun yam sıra zamk ilavesi ile hamur parlaklığının azaldığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak, bu üç farklı uygulamanın bir arada kullanılmasıyla delignifîkasyon etkinliğinin arttınlabileceği düşünülmektedir. Örneğin kraft hamurunun uygun bir aktivatör ile ön işlemi ardından, oksijen delignifikasyonu ortamına perborat ve şeker bazlı polimerler ilave edilebilir. Böylece yüksek alkali oranlarının kullanımı gibi daha ekstrem oksijen delignifikasyonu koşullanmn gerçekleştirilmesi mümkün olabilir.Anahtar Kelimeler: Oksijen Delignifikasyonu, Aktivasyon, Seçicilik, Şeker Bazlı Polimer, Nitrik Asit, Perasetik Asit, Klor, Peroksit, Sodyum Perborat

Abstract:
Increasing Oxygen Delignification Efficiency of Oriental Spruce Kraft Pulps Oxygen delignification can be considered as an intermediate stage between kraft pulping and bleaching process for lignin removal. But its delignification effectiveness is limited to about 50 % after which a severe loss of pulp strength occurs. In this study, for improving the efficiency of oxygen delignification, three alternative trials were examined; 1- Activation of kraft pulp prior to oxygen delignification using some oxidative agents such as nitric acid, peracedic acid and chlorine 2- Enhancing of lignin removal and viscosity stability with peroxide and sodium perborate addition into oxygen delignification media, 3- Improving the selectivity of oxygen delignification with sugar based polymer addition. The kraft pulps which used at these experiments were produced from oriental spruce wood in laboratory-scale Chlorine was determined as the most effective activator for pretreatment but it is not suitable for environmental friendly bleaching process. Peracedic acid and nitric acid pretreatment of the pulps assisted oxygen delignification stage by reducing the kappa number while retaining pulp viscosity. In addition to this, peroxide and sodium perborate addition into oxygen delignification reaction media increased the delignification degree and brightness. For the best delignification selectivity, peroxide and sodium perborate dosages were optimized as 1 % and 0.5 % respectively. Also to obtain selective lignin removal, plum gum was used as radical scavenger. So pulp viscosity increased from 793 cm3/g to 852 cm3/g in same oxygen delignification conditions with only 2 % gum addition to alkaline reaction media. But gum addition affected the brightness negatively. Consequently, combining of these three options could be considered for improving the efficiency of oxygen delignification. For example, kraft pulp can be treated with suitable activator, than oxygen delignification can be reinforced with perborate addition. At the same time, sugar based polymer can be added to oxygen delignification liquor. So more strong reaction conditions such as addition of higher alkali charge can be realized.Key Words: Oxygen Delignification, Activation, Selectivity, Sugar Based Polymer, Nitric acid, Peracedic acid, Chlorine, Peroxide, Sodium perborate X