Ozone application in the dissolving pulp bleaching

Para a produção de polpa celulósica para dissolução, os processos de pré-hidrólise Kraft (PHK) e branqueamento devem ser realizados de modo que se obtenham polpas com características especiais, como alta pureza, baixo nível de contaminantes inorgânicos, adequadas alvura e viscosidade. As polpas para a produção de viscose exigem viscosidade baixa, de modo que se possa aumentar a sua reatividade. Para obter tais viscosidades, se utilizavam sequências de branqueamento contendo um estágio de hipocloração (H), que sabidamente causa significativa degradação da celulose, com redução da viscosidade da polpa. Porém, é difícil justificar o uso de hipoclorito na atualidade em razão dos seus efeitos ambientais. Como alternativa tem-se o branqueamento com ozônio (Z). E este reagente utilizado em condições sábias é capaz de degradar as cadeias de celulose, de forma a reduzir a viscosidade da polpa a determinados valores. Dessa forma, um estudo detalhado sobre o estágio Z em diferentes sequências de branqueamento, surge como alternativa ao tradicional uso de hipoclorito. O objetivo desse estudo foi investigar sequências ECF e TCF de branqueamento, OZ(EH)P, OZ(EH)D, OZ(EP)P, OZ(EP)D, OZ/D(EH)P, OZ/D(EH)D, OZ/D(EP)P, OZ/D(EP)D e OZP, utilizando o estágio Z pós deslignificação com oxigênio (O) para a produção de polpa para dissolução de eucalipto, com vista à fabricação de viscose. Foram utilizadas amostras industriais de cavacos de eucalipto, os quais foram submetidos ao processo de PHK seguindo da deslignificação com oxigênio, as quais foram realizadas em condições padrões para gerar uma amostra de polpa não branqueada, com características típicas de polpa para dissolução. O estágio Z foi investigado em relação à carga de ozônio (3 e 4 kg/tas de O 3 ), pH (3,0, 4,0 e 5,0) e temperatura (55°C e 70°C). Os estágios subsequentes foram realizados em condições fixas e a sequência OD(EH)DPQ foi utilizada como referência. As principais conclusões deste trabalho foram: (1) O estágio Z permite o controle da viscosidade na faixa de 450- 550 dm 3 /kg; (2) altos valores de alvura final foram alcançados utilizando o estágio Z (90-93% ISO); (3) as melhores sequências de branqueamento com base na viscosidade, alvura e reversão de alvura (NCP) foram OZ(EP)P e OZ(EP)D, sendo pH 3,0, 55°C e 3 kg/tas de O 3 a condição ótima do estágio Z ; (4) os parâmetros de qualidade da polpa para dissolução, grau viscose, foi alcançado, exceto para o conteúdo de sílica que foi maior que 50 ppm; (5) as sequências OZ(EP)P e OZ(EP)D se mostraram de menor consumo de ClO 2 , com economia de 4,5 kg/tas de ClO 2 em comparação com a sequência referência OD(EH)DPQ.For the production of dissolving pulp, prehydrolysis kraft processes (PHK) and bleaching should be made so that they obtain pulps with special characteristics such as high purity, low level of inorganic contaminants, appropriate viscosity and brightness. The pulp for viscose production requires low viscosity, so that it can increase its reactivity. For such viscosities, it was used bleaching sequences containing a stage with hypochlorite (H), which is known to cause significant degradation of cellulose, reducing the viscosity of the pulp. However, it is difficult to justify the use of hypochlorite today because of their environmental effects. Alternatively, there is the ozone bleaching (Z), and this reagent is used in conditions wise able to degrade cellulose chains in order to reduce pulp viscosity to certain values. Thus, a detailed study of the Z stage in different bleaching sequences is an alternative to the traditional use of hypochlorite. Therefore this study aimed to investigate ECF and TCF bleaching sequence, OZ(EH)P, OZ(EH)D, OZ(EP)P, OZ(EP)D, OZ/D(EH)P, OZ/D(EH)D, OZ/D(EP)P, OZ/D(EP)D e OZP, using the Z stage after oxygen delignification (O) for the production of dissolving pulp for viscose. It was used samples of eucalyptus chips, PHK and oxygen delignification were performed under standard conditions to generate a non-bleached pulp sample, with typical characteristics of dissolving pulp. The Z stage was investigated regarding its ozone charge (3 and 4 kg/t of O 3 ), pH (3.0, 4.0 and 5.0) and temperature (55 °C and 70 °C). Subsequent stages were made in fixed conditions and the bleaching sequence OD(EH)DP was used as reference. The main findings of this paper were: (1) the Z-stage allows to viscosity pulp control in the range of 400-550 dm 3 /kg; (2) high brightness gains were achieved using Z-stage technology; (3) the best bleaching sequences based on viscosity, brightness and brightness reversion (NCP) were OZ(EP)P and OZ(EP)D, where pH 3.0, 55 °C and 3 kg/tas the optimal condition Z stage; (4) the quality parameters of the pulp, dissolving grade viscose has been reached, except for the contents of silica; (4) the sequences OZ(EP)D and OZ(EP)P showed a lower chlorine dioxide consumption, may save up 4.5 kg/t in comparison to the reference bleaching sequence.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerai