Sodyum Sulfit Kağız Hamuru Sənayesində Niyə İstifadə Olunur?

Sulfit Hamurlaşdırma Prosesində Sodyum Sulfitin Rolu

Sodyum Sulfitin Ağac Xarici Liflərdə Seçicili Delignifikasiyanı Necə Təmin Etməsi

Buğda samı və ya qamış kimi materiallarda ligninin parçalanması baxımından natrium sulfit çox yaxşı nəticələr əldə edir və ligninin tərkibinin 85 ilə 92 faizini aradan qaldırır. Bu metodun bu qədər yaxşı işləməsinin səbəbi sulfitin lignin strukturundakı beta-O-4 rabitələrini xüsusi olaraq hədəf alması və eyni zamanda sellülozanın bütövlüyünü saxlamasıdır. Nəticədə, keçən il "Pulping Science Review" jurnalında dərc olunmuş tədqiqata görə, kağız hamuru çıxımı ənənəvi kraft üsuluna nisbətən 6-dan 11 faiz balansına qədər artır. Maraqlıdır ki, bütün bu proses pH səviyyəsi adətən 1,5 ilə 3 arasında olan qəti şəraitdə baş verir. Belə aşağı pH qiymətlərində, həqiqi sulfid ionları lignin molekullarının fenolik hissələrinə yönəlib efir bağlarını kəsir, lakin keyfiyyətli kağız hamuru istehsalı üçün saxlanılması vacib olan karbohidrat strukturlarını pozmur.

Turş Sulfid Reaksiyalarının Kimyası və Ligninin Həll Olanlığı

130 ilə 150 dərəcə Selsi arasında qızdırıldıqda, natrium sulfit ligninin müəyyən karbon nöqtələrinə birləşən bisulfit ionları (HSO3-) əmələ gətirir və nəticədə su ilə həll olunan lignosulfonatlar adlanan birləşmələr yaranır. Keçən il Wood Chemistry jurnalında dərc edilmiş son araşdırmalara görə, bu reaksiya üçün pH-ın təxminən 2,2 səviyyəsində saxlanması ən yaxşı nəticəni verir və yalnız iki saat ərzində düyü samanından təxminən üçdə bir hissə ligninin həll olması mümkün olur. Reaksiyanın getdiyi prosesə baxdıqda, alimlərin psedobirinci tərtib kinetika adlandırdıqları modelə uyğun gedir və başlaması üçün təxminən 98 kiloconul enerji tələb olunur. Bu da bütün prosesi selüloza strukturlarını çox zədələmədən lignini parçalamaq üçün olduqca effektiv edir.

Bambuk və şəkər qamışının tullantılarının tətbiqi: Davamlı xammal üçün nümunə

Bambuda (təxminən 24 ilə 28%) və bagassda (təxminən 19 ilə 22%) lignin səviyyələri bu materialları sulfit pulpasiya prosesləri üçün yaxşı bir vəziyyətə gətirir. Bəzi Çin kağız fabrikləri, natrium sulfit metodlarından istifadə edərkən bambudan təxminən 48% pulp məhsulu əldə etdiklərini bildirirlər. Bu, ənənəvi kraft sistemləri ilə müqayisədə olduqca təsirli bir göstəricidir ki, ən son Non-Wood Fiber Report 2022-ci ilə görə, ümumiyyətlə təxminən altı faiz azdır. Bunu daha da maraqlı edən daha geniş davamlılıq məqsədlərinə necə uyğunlaşmasıdır. Avropa İttifaqının Dairəvi İqtisadiyyat Fəaliyyət Planı, üzv dövlətlərdə hər il 17% ilə 23% arasında meşələrin kəsilməsinin azaldılmasına kömək etmək üçün bu kimi kənd təsərrüfatı tullantı məhsullarının istifadəsi üçün xüsusi olaraq təşviq edir.

Natrium sulfitlə daha yaxşı delignifikasiya səmərəliliyi

Pişirmə zamanı sulfonlu liqnin əmələ gəlməsi mexanizmi

Pişirmə zamanı natrium sulfit, turş şəraitdə β-O-4 eter bağlarının sulfonasiyası yolu ilə lignin polimerləri ilə reaksiya göstərir və mayeyə həllini artıran hidrofilik törəmələr istehsal edir. Bu mexanizm, karbonhidratlara zərər vermədən bambuk kimi ağac olmayan liflərdəki liqninlərin 70-85% -ni aradan qaldırır və bu da lifli kənd təsərrüfatı xammalları üçün çox təsirli olur.

Liqnin çıxarılmasının optimallaşdırılması üçün temperatur və pH nəzarət strategiyaları

Delignifikasiya səmərəliliyinin maksimumlaşdırılması üçün temperaturun və pH-nun dəqiq nəzarəti vacibdir:

90-120 dəqiqə 140 °C-dən yuxarı temperaturun saxlanılması dərin parçalanmanı təmin edir, 2.8 ilə 3.2 arasında bir pH isə neytral şərtlərlə müqayisədə 15-20% delignifikasiya səmərəliliyini yaxşılaşdırır, yan reaksiyaları minimuma endirir.

Müqayisə edilən performans: Ağcaqanad və kənd təsərrüfatı qalıqları

Natrium sulfit kənd təsərrüfatı tullantılarını parçalamaqda çox yaxşı işləyir. Məsələn, bambukun emalı zamanı ligninin təxminən 85-dən 90 faizini çıxara bilər ki, bu da yalnız təxminən 65-dən 75 faiz çıxara bilən eýkalipt kimi ən çox yayılmış bərk ağaclardan xeyli yaxşıdır. Bu necə baş verir? Əslində, kənd təsərrüfatı liflərinin daha az kondensləşmiş lignin strukturları və daha incə hüceyrə divarları olduğundan, sulfid məhlulu materiala çox daha dərin nüfuz edə bilir. Həqiqi nəticələrə baxdığımızda, natrium sulfitlə emal edilmiş buğda samanı ənənəvi bərk ağac kağız otunu istehsal etmə üsullarına nisbətən təxminən 10-dan 15 faizə qədər artıq kağız otu hasilatı verir. Bu da natrium sulfit emalını ekoloji cəhətdən daha dost mühitdə olmayan liflərdən səmərəli istifadə etmək istəyənlər üçün cəlbedici bir seçim halına gətirir.

Liflərin Ayrılması və Kağız Otununun Keyfiyyətinin Yaxşılaşdırılması

Liflərin Azad Edilməsi Üçün Sulfid Ionlarının Hüceyrə Divar Matrisini Şişirməsi

Sulfid ionları bitki materialları ilə təmasa gəldikdə, selüloza və ligininin komponentlərini birləşdirən hidrogen rabitələrinin bir qismini parçalayır. Bu, bambuk sapları və ya buğda samanı kimi maddələrdə rast gəlinən lif strukturunun hemiselüloza-lignin hissəsində xüsusi şişməyə səbəb olur. 2022-ci ildə Food Packaging and Shelf Life jurnalında dərc edilmiş tədqiqata görə, bu proses hüceyrə divarlarının ənənəvi üsullardan daha yaxşı şəkildə ayrılan fərdi lifləri azad etməyə kömək edən 12-dən 15 faizə qədər genişlənməsinə səbəb ola bilər. Bu metodun dəyərli olması onun mexaniki saflaşdırma zamanı lazım olan enerjini standart alkalı hamarlaşdırma texnikalarına nisbətən təxminən 18-dən 22 faizə qədər azaltmasıdır. Bundan əlavə, digər proseslərdən fərqli olaraq, uzun lifləri bütöv saxlayır ki, bu da sonradan kalıp məmulatların hazırlanması üçün çox vacibdir.

Natrium Sulfitin Tətbiqindən Sonra Lif Morfologiyası: Buğda Samanı üzrə Tədqiqat

AFM analizinə görə, natrium sulfit ilə işlənmiş buğda samanı lifləri adi kraft emal edilmiş liflərlə müqayisədə təxminən 23 faiz az səth çatlaması göstərir və həmçinin fibril mövqeyi 40 faiz yaxşıdır. Bu emalın effektivliyini təmin edən şey, ligninin kondensasiyasını azaldaraq liflərin qida bükülməsi üçün maye udma qabiliyyətini saxlayan dərəcədə poroz qalmasını təmin etməsidir. Yaxşılaşmış struktura görə bu liflər məhsulların istehsalında bir-birinə daha yaxşı yapışır. Son aylarda keçirdiyimiz müxtəlif atom qüvvəsi mikroskopiyası testləri bunu təsdiqləyib.

Yüksək Azadlıq və Yüksək Məhsuldarlıq Tələb Edən Ağac Olmayan Kütlənin Bazar Tələbinə Uyğunlaşma

Ən son termoforminq əməliyyatları indi təxminən 650-dən 700 mL CSF sərbəstlik səviyyəsinə çatan natrium sulfitlə işlənmiş kağız hamuru yaradır ki, bu da köhnə üsullarla müqayisədə təxminən üçdə bir daha yaxşı performans göstərir. Bu artan sərbəstlik istehsalçıların qida bükülməsi tətbiqləri üçün FDA-nın ciddi tələblərini tamamilə ödəyən, yüzdən az olan deşik defektləri ilə kalıblanmış kağız hamuru məmulatlarını kütləvi şəkildə istehsal etməsinə imkan verir. Rəqəmlərə baxdıqda, bu proseslər karbohidratların təxminən 82-dən 85 faizini saxlayır və xərcləri artırmaqdan asılı olmayaraq davamlılıq hədəflərinə çatır. Xüsusilə təsir edici olan isə şirkətlərin nə qədər pul qazandığıdır, ənənəvi ağac əsaslı variantlarla müqayisədə emal xərclərini ton başına on səkkiz ilə iyirmi iki dollar arasında azaldır.

Kağız Hamurunun Veriminin və Karbohidrat Saxlanmasının Maksimuma Çatdırılması

Sulfid proseslərində Hesellülozanın Daha Az Parçalanması

Natrium sulfit ağartma prosesi 4,5-dən 6,5-ə qədər olan daha yumşaq pH diapazonlarında ən yaxşı şəkildə işləyir, bu da turşunun parçalanmasını azaldır və karbohidratların təxminən 15-20 faizini ənənəvi kraft emal üsullarına nisbətən daha çox saxlayır. Kraft prosesi həqiqətən yarımselüloza komponentlərinin təxminən 30-40 faizini parçalayan qələvi mühit yaradır. Əksinə, sulfid sistemləri bu vacib selüloz-hemiselüloz birləşmələrinin təxminən 85-90 faizini saxlamağı bacarır. Xüsusi olaraq bambuk tətbiqlərinə baxdıqda, sonuncu araşdırmalar sulfid ağartma prosesinə ion maye əlavə edilməsinin təsiredici 84 faiz selüloz saxlama dərəcəsini saxladığını göstərir. Bu, Glińska və həmkarlarının 2021-ci ildə dərc etdiyi tədqiqata görə yalnız 67 faiz əldə edən krafta nisbətən olduqca böyük bir artım sayılır. Bu fərqlər struktur bütövlüyündən imtina etmədən material hasilatını maksimum dərəcəyə çatdırmağa yönəlmiş sənaye sahələri üçün çox önəmlidir.

Məhsuldarlığın Müqayisəsi: Evkaliptin Sulfid və KRAFT Sistemlərində Emalı

Evkalipt ağacının emalı baxımından sulfid qıcığı istehsal üsulu ənənəvi kraft metodlarından daha yaxşı nəticə verir. Sulfid emalı təxminən 52-dən 55 faizə qədər məhsuldarlıq əldə edir, çünki turşu ilə işləmə prosesi zamanı dəyərli qlükomannanların daha çoxunu qoruyur və beləliklə 48-dən 50 faizə qədər olan kraft metodunun nəticəsini üstələyir. 2023-cü ildə aparılan son araşdırmalar maraqlı bir faktı da ortaya qoydu: sulfidlə işlənmiş evkalipt təxminən 18,3% həcmi saxlayır. Bu, yalnız 9,1% həmi sellüloza miqdarı olan kraft qıcığına nisbətən olduqca yüksək göstəricidir və ümumiyyətlə daha möhkəm kağız məhsullarının alınmasına imkan verir. Eyni tədqiqat qrupu kənd təsərrüfatı tullantılarını da araşdırdı və bütün şəraitlərin optimal olaraq tənzimləndiyi hallarda sulfid sistemlərinin 80,3% sellüloza məhsuldarlığı əldə etdiyini müəyyən etdi. Bu, onları kraft texnologiyasından təxminən 11 faiz xalı qabağa çıxarır və müəyyən tətbiq sahələrində sulfid emalını həqiqi lider edir.

Oduncağın parçalanmasının sürəti ilə çıxımın saxlanması arasında balans

90-120 dəqiqə 135-145°C temperaturda bişirmə çıxımı maksimuma çatdırır, istehsalat səmərəliliyini qurban vermədən. 130°C-dən aşağı temperaturlarda oduncağın parçalanması 40% yavaşlayır; 150°C-dən yuxarıda isə sellülozanın 8-12%-i parçalanır. Müasir zavodlar reaksiyanı 85-90% oduncağın parçalanması mərhələsində dayandırmaq üçün real vaxt rejimində lignin sensorlarından istifadə edirlər ki, bu da karbohidratların 94%-ni saxlayaraq istehsalat planlarını yerinə yetirir.

Natrium lignosulfonatın bərpası və davamlılıq üstünlükləri

Tullantıdan dəyərə: Xərclənmiş sulfit mayesinin lignosulfonatlara çevrilməsi

Natrium sulfit emalından alınan xərclənmiş sulfit mayesi indi 92-95% bərpa effektivliyi ilə lignosulfonatlara çevrilir (2025 Material Recovery Tədqiqatı). Bu bioloji əsaslı polimerlər beton əlavələrində sintetik bağlayıcıları əvəz edir və təcrübi sınaqlar göstərir ki, neft əsaslı alternativlərə nisbətən 40% daha möhkəm məhlul bağları yaradır.

Sənaye miqyasında bərpa: Membran filtrasiya və konsentrasiya

Çoxmərhələli membran filtrasiyası lignosulfonat axınlarını 68-72% bərk maddəyə qədər konsentrasiya edir və bu, istilik buxarlaşdırmasına nisbətən 35% daha az enerji sərf edir. Gündə 500 ton tullantı maye emal edən müəssisələr kimyəvi maddələrin 89%-ni bərpa edir və gündəlik 280 ton bazar üçün hazırlıq lignosulfonat əldə edirlər.

Müasir kağız fabriklərində dövri iqtisadiyyat modellərinin dəstəklənməsi

Pulping qalığından 1 tonun $42.000 dəyərində lignosulfonat əsaslı dispersantlara çevrilməsi dövri iqtisadiyyat məqsədlərini dəstəkləyir. Bağlı dövr sistemləri indi tullantıların 78%-ni kənd təsərrüfatında (məsələn, toz geciktiricilər) və tekstildə (məsələn, rəngləyici daşıyıcılar) istifadə etmək üçün yönəldir və bu, hər il dünya miqyasında 290.000 metrik ton petrokimyəvi ekvivalentin yerini alır.

SSS

Sodyum sulfit ağac olmayan liflərin emalında hansı rol oynayır?

Sodyum sulfit buğda samı və bambuk kimi ağac olmayan liflərdə olan liginini effektiv şəkildə parçalayır, beta-O-4 rabitələrini seçici şəkildə hədəfləyir və eyni zamanda qiymətli sellülozanı qoruyub saxlayır ki, bu da yüksək pulpa hasilatına səbəb olur.

Sulfidli ağac emalı prosesi davamlılığa necə töhfə verir?

Bu proses, xərçəngin istifadə edilmiş sulfit mayesini dəyərli lignosulfonatlara çevirməklə meşələrin azalmasını azaltmaq və dövri iqtisadiyyat modellərini təkmilləşdirmək üçün bambuk və şəkər çuğundurunun qalıqları kimi kənd təsərrüfatı tullantı məhsullarından istifadə edir.

Soda sulfit metodunu kraft üsulları ilə müqayisədə nə üstünlüyü var?

Soda sulfit prosesi adətən klassik kraft üsullarına nisbətən daha yaxşı kağız hamuru hasilatı, yüksək karbohidrat saxlanması və hemiselülozanın daha az parçalanması ilə nəticələnir.

Sulfitləşmə prosesində temperatur və pH idarəetməsi niyə vacibdir?

Temperatur və pH-nin idarə edilməsi ligininin ayrılması səmərəliliyini optimallaşdırır, sulfonlaşmanın reaksiyalarını asanlaşdırır və yan reaksiyaları minimuma endirir ki, bu da maksimum liginin çıxarılmasını və kağız hamurunun keyfiyyətini təmin edir.