Etude et mise au point d'un système d'activation du peroxyde d'hydrogène en délignification et blanchiment des pâtes chimiques
Institution:
Grenoble INPGDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The aim of the study was to improve the efficiency of conventional hydrogen peroxide bleaching stages by the addition of chemical activators. Three activated systems were studied using nitrilamine (or dicyandiamide), tetraacethylethylenediamine (TAED), and finally phenanthroline. Nitrilamine was found to be a powerful activator for alkaline peroxide bleaching, and the results were in good agreement with the reaction mechanism proposed for lignin model compounds. Thereafter, the best place of a nitrilamine-peroxide activated stage in a full bleaching sequence was looked for. TAED activated stages were optimized on the basis of a kinetic model that predicted the effect of the reaction conditions on the generation and the stability of the reactive species, i. E. Peracetic acid. The model could be tested both under alkaline and acidic conditions. At acidic pH, conditions for efficiency and selective delignification were found. Combined sequences using acidic and alkaline conditions were proposed. Finally, phenanthroline actived stages were assessed and optimized. Electron spin resonance spectrometry was used to identify the role of several metal cations that affected the system, among which iron, copper and manganese received a particular attention. Lt was shown that complexes between phenanthroline, copper or iron and lignin moieties were formed. The order of addition of the various components of the system, including magnesium salts used here as a cellulose protector, was found critical. The phenanthroline activated peroxide stage was tested on several pulps and also in the presence of oxygen (Op type treatment). The use of other activators of the same family (polypyridines) was discussed.
Abstract FR:
Les travaux présentés dans cette étude ont pour objet la mise au point et l'étude de systèmes d'activation du peroxyde d'hydrogène dans le but d'améliorer son efficacité en délignification et en blanchiment des pâtes chimiques. Trois systèmes d'activation du peroxyde d'hydrogène ont été étudiés : l'activation par la nitrilamine et la dicyandiamide, l'activation par le TAED (tétraacéthyléthylènediamine), et enfin l'activation par la phénanthroline. Le gain d'efficacité des systèmes d'activation mettant en jeu la nitrilamine ou la dicyandiamide a été évalué. Un mode opératoire a été établi en s'appuyant sur la réactivité de ces molécules. Le système a été ensuite optimisé et les résultats obtenus ont été conformes aux mécanismes présentés dans la littérature. L'insertion du stade activé dans une séquence de blanchiment complète a été aussi étudiée. Le second système d'activation, à base de TAED, a été optimisé par modélisation mathématique établie sur la base du mécanisme réactionnel mis en jeu, et son utilisation dans des conditions de pH acide et alcalin a été testée. A pH acide, une amélioration de la sélectivité du système a été réalisée. Finalement des séquences mettant en jeu un pH acide puis basique, performantes et sélectives, ont été proposées. Le troisième système d'activation, à base de phénanthroline, a été évalué et optimisé. Les espèces réactives et le mécanisme réactionnel ont été recherchés en utilisant la technique de RPE. Différentes mises en œuvre de la phénanthroline ont été par la suite envisagées et la sélectivité du système a pu être améliorée par l'ajout de sels de magnésium. Le système a été ensuite testé sur différents types de pâtes (issues de cuisson kraft ou bisulfite, oxygénée ou non). L'utilisation de la phénanthroline lors de stades au peroxyde d'hydrogène sous pression d'oxygène (Op) a été testée afin de bénéficier des avantages économiques apportés par l'oxygène. En dernier lieu, l'utilisation d'activateurs appartenant à la famille des polypyridines a été évaluée.