Estudo das reações da lignina e dos ácidos hexenurônicos em polpa kraft de eucalipto com oxigênio, dióxido de cloro, ácido sulfúrico e ozônio

Abstract

Foram investigadas as cinéticas das reações da lignina e dos ácidos hexenurônicos com o dióxido de cloro, ácido sulfúrico e ozônio e suas implicações no desempenho da deslignificação com oxigênio (pré-O2) e no branqueamento Z-ECF de polpa kraft de eucalipto. No capítulo 1 são apresentados os estudos de cinética. No capítulo 2 são discutidas as influências da lignina e dos ácidos hexenurônicos no desempenho da pré-O2; no capítulo 3 são relatados os impactos da lignina e dos ácidos hexenurônicos no desempenho da ozonólise, com foco especial no pH da reação. Concluiu-se, no capítulo 1, que a máxima velocidade de reação (Vmax) do dióxido de cloro com lignina e ácidos hexenurônicos é de 57,2 e 26 mmol/kg/min, respectivamente, para polpa marrom e de 26,7 e 13 mmol/kg/min para polpa deslignificada com oxigênio. No caso do ácido sulfúrico, essas velocidades foram de 1,11 e 0,93 mmol/kg/min, respectivamente, para polpa marrom e de 1,95 e 0,8 mmol/kg/min para polpa pré-O2. Em se tratando do ozônio, os valores de Vmax com lignina e ácidos hexenurônicos foram de 58,6 e 132,3 mmol/kg/min, respectivamente, para polpa marrom e de 56,8 e 134,7 mmol/kg/min para polpa pré-O2. Os resultados cinéticos sugerem que a reação da polpa com dióxido de cloro deve suceder a hidrólise ácida e preceder a ozonólise, sendo indicadas as combinações AHT/D e D/Z. A lignina e os ácidos hexenurônicos da polpa pré-O2 reagem duas vezes mais lentamente com o dióxido de cloro que a lignina e os ácidos hexenurônicos da polpa marrom, porém com a mesma velocidade diante do ozônio. Concluiu-se, no capítulo 2, que o número kappa (10,0-21,7) e o conteúdo de ácidos hexenurônicos (23,2-56,7 mmol/kg) de polpas marrons industriais (KobudoMARI e ITC) não têm efeito significativo, a 5% de probabilidade, no desempenho da deslignificação com oxigênio medida pela eficiência, seletividade, ganho de alvura e rendimento do processo e pela carga orgânica (DQO e TOC) dos filtrados. No capítulo 3, concluiu-se que a eficiência e a seletividade da ozonólise são decrescidas significativamente quando os ácidos hexenurônicos da polpa são previamente removidos por hidrólise ácida. Estágios de hidrólise ácida e de ozonólise não devem ser usados numa mesma seqüência de branqueamento. A reação do ozônio com os ácidos hexenurônicos requer menor acidez que com a lignina. O aumento do pH da ozonólise (Z) de 2,5 para 7,0 é justificável para seqüências do tipo Z/D(EOP)D e inviável para aquelas do tipo Z/ED(PO).

The kinetics of lignin and hexenuronic acid reactions with chlorine dioxide, sulfuric acid and ozone and its implications on oxygen delignification (Pre-O2) and bleaching Z-ECF of eucalyptus kraft pulp was investigated. Chapter I presents the kinetical studies; chapter II discusses the influence of lignin and HexA’s ou oxygen delignification performanece; chapter III addresses the impact of lignin and HexA’s on ozonolyses performance, with special focus on reaction pH. From chapter I it is concluded that maximum reaction rate (Vmax) of chlorine dioxide with lignin and HexA’s is 57.2 and 26 mmol/kg/min, respectively, for Brown pulp and 26.7 and 13 mmol/kg/min, for oxygen delignified pulp. In the case of sulfuric acid hydrolysis, Vmax were 1.11 and.93 mmol/kg/ min, respectively, for brown pulp and 1.95 and 0.80 mmol/kg/min, to oxygen delignification pulp. The kinetical results suggest that pulp reaction with chlorine dioxide should supercede acid hydrolyses and precede ozonolyses with the AHT/D and D/Z been indicated. Oxygen delignified pulp lignin and HexA’s react two fold more slowly with chlorine dioxide that brown pulp lignin and HexA’s, but there two types of pulps react at similar speed with ozone. In chapter II it was conclude that the values of industrial pulps (KobudoMARI & ITC) kappa (11.4-21.7) and HexA’s content (23.2-56.7 mmol/kg) have no significant impact on oxygen delignification performance, as measured by process efficiency, selectivity, brightness gain and yield and filtrate organic load (TOC, COD). Chapter III reveals that pulp ozonolysis efficiency and selectivity are substantially decreased when pulp HexA’s are previously removed by are acid hydrolysis treatment. Bleaching sequence contains ozonolysis and acid hydrolysis treatments are very inefficient. The reaction of ozone with HexA’s require less acidty then with lignin. Increasing ozonolysis pH from 2.5 to 7.0 is justified for sequence of the Z/D(EOP)D type but not viable to sequence of the Z/ED(PO) type.