La industria papelera es una industria de materias primas con características de economía circular. No solo impulsa el desarrollo de industrias upstream como la silvicultura, la industria química, la fabricación de maquinaria y la logística, sino que también promueve el desarrollo de industrias downstream como el embalaje, la publicación, la comunicación cultural y la atención médica y sanitaria. Sin embargo, el proceso de blanqueo de la pulpa produce una gran cantidad de aguas residuales medias que contienen celulosa, resinato y otros ingredientes difíciles de biodegradar. Al mismo tiempo, habrá haluros orgánicos, dioxinas y otros carcinógenos en las aguas residuales después del blanqueo, lo que causará una grave contaminación ambiental. Con los requisitos cada vez más estrictos de protección ambiental en el mundo, el blanqueo sin cloro ha sido la tendencia mundial. Dentro de los métodos de blanqueo sin cloro, el blanqueo con ozono tiene las ventajas de un proceso corto, una velocidad de reacción rápida, un bajo costo de blanqueo y una baja descarga de aguas residuales.

Principio del Blanqueo con Ozono

El ozono, producido a partir de moléculas de oxígeno en la atmósfera por descargas eléctricas, es un gas traza presente en la atmósfera terrestre. El ozono a temperatura ambiente tiene el color azul claro y un olor especial. Inhalar una cantidad excesiva de ozono dañará la salud humana. Los períodos cortos de exposición a altas concentraciones de ozono pueden causar síntomas como tos y dificultad para respirar. Pero el ozono es un poderoso oxidante. Puede reaccionar con compuestos aromáticos como la lignina y el fenol, así como con compuestos heterocíclicos y proteínas. Por lo tanto, basado en la oxidación, esterilización, desodorización y decoloración del ozono, el ozono se ha utilizado ampliamente en la industria química, la fabricación de papel, la farmacéutica, la conservación de alimentos, el tratamiento de aguas residuales y otros campos. Para obtener más detalles sobre el ozono, consulte nuestra publicación de blog anterior: Introducción al Ozono.

En el proceso de blanqueo de la pulpa, ya sea para la estructura de lignina fenólica o no fenólica, el ozono puede causar la fractura del enlace carbono-carbono en el anillo de benceno, para lograr una degradación continua. El ozono también puede romper los enlaces olefínicos y los enlaces éter en la cadena lateral, para realizar la degradación oxidativa de la lignina y así lograr el propósito del blanqueo. Además, el uso de blanqueo con ozono puede garantizar la resistencia de la pulpa. El efecto del ozono sobre la fibra es uniforme. No afectará la integridad de la fibra ni provocará la reticulación o el rizado de la fibra.

Factores que Influyen en el Blanqueo con Ozono

En la aplicación del blanqueo con ozono, la concentración de ozono, la concentración de la pulpa, el valor del pH, la temperatura de blanqueo, el tiempo de blanqueo, los aditivos y otros factores afectarán el efecto del blanqueo.

La concentración de pulpa para el blanqueo con ozono se puede dividir en baja, media y alta, correspondiendo al 3%, 10-15% y 30-50% respectivamente. Cuyo la concentración de ozono es baja, la superficie de las fibras de la pulpa se cubrirá con una película de agua, lo que afectará la difusión de las moléculas de ozono en las fibras. El contacto inadecuado entre el ozono y el material de la pulpa provocará una disminución de la eficacia del blanqueo. Cuyo la concentración de ozono es alta, el ozono puede combinarse completamente con la pulpa, lo que es beneficioso para mejorar la eficiencia del blanqueo del ozono en la pulpa y la blancura de los productos finales de la pulpa.

Dado que el blanqueo con ozono debe llevarse a cabo en un medio ácido, es necesario agregar ácido sulfúrico, sulfito y otros ácidos inorgánicos o ácidos orgánicos a la pulpa para el pretratamiento antes del blanqueo con ozono. El valor de pH óptimo de la pulpa es 2-3. El ambiente ácido puede proteger la viscosidad de la pulpa e inhibir la producción de radicales libres dañinos durante el blanqueo con ozono, mejoryo así la calidad de la pulpa.

Debido a las propiedades químicas activas y la fuerte oxidación del ozono, las condiciones de alta temperatura acelerarán la descomposición del ozono. Esto reducirá la eficiencia de la degradación oxidativa de la lignina por el ozono. El efecto del blanqueo con ozono es mejor a baja temperatura (0-10 ℃). Por lo tanto, el blanqueo con ozono es más adecuado para su uso a baja o normal temperatura.

El tiempo de reacción del blanqueo con ozono es muy corto. Cuyo está en pleno contacto con la pulpa, el efecto del blanqueo con ozono se puede mostrar completamente en solo 5-10 minutos. Esto puede aumentar la utilización del ozono. Además, un tiempo de blanqueo demasiado largo también provocará la disminución de la viscosidad de la pulpa.

Para mejorar la selectividad del blanqueo y evitar la disminución de la viscosidad de la pulpa, generalmente se agregan compuestos orgánicos como ácido acético, ácido oxálico, metanol y dimetilformamida como aditivos para las reacciones químicas. La adición de estos aditivos es beneficiosa para reducir la degradación de los carbohidratos, lo que mejorará significativamente la blancura de la pulpa después del proceso de blanqueo.

Características del Blanqueo con Ozono

El uso de ozono muestra que esta técnica es adecuada para blanquear pulpas que contienen diferentes tipos de sulfatos. Además, en comparación con los métodos de blanqueo tradicionales, el blanqueo con ozono será mejor por su baja temperatura y el corto tiempo de reacción requerido. En resumen, las características del blanqueo con ozono se pueden resumir de la siguiente manera:

1. El uso del método de blanqueo con ozono puede ahorrar aproximadamente 1/3 del agua para el blanqueo en comparación con los métodos tradicionales de blanqueo de pulpa. Con menos agua utilizada para el blanqueo, también habrá menos aguas residuales.
2. El blanqueo con ozono es un método de blanqueo sin cloro. Este método es seguro y confiable, y puede eliminar AOX y COD en aguas residuales.
3. El blanqueo con ozono también es más eficiente y estable. El tiempo de reacción entre el ozono y la pulpa será de solo un minuto aproximadamente. El grado de blancura de la pulpa puede alcanzar fácilmente el 90% o más. También evitará el amarilleo de la pulpa.
4. El ozono es aproximadamente 1000 veces más reactivo con la lignina que con los carbohidratos. Por lo tanto, el ozono es altamente selectivo para la degradación de la lignina.
5. El ozono y el dióxido de carbono tienen efectos de blanqueo similares. Pero en términos de uso, un kilogramo de ozono tiene el mismo efecto de blanqueo que 2-3 kilogramos de dióxido de carbono. El uso de ozono puede reducir significativamente la cantidad de dióxido de carbono que se utilizará.
6. Dado que el blanqueo con ozono se puede llevar a cabo a temperatura ambiente, no se requieren condiciones de alta temperatura para el proceso de blanqueo con ozono. Esto ahorrará eficazmente vapor y sus costos económicos.

Como isótopo del oxígeno, el ozono se ha aplicado ampliamente en nuestras vidas debido a su fuerte propiedad oxidante. En nuestras publicaciones de blog anteriores, hemos hablado sobre el gran papel que juega el ozono en la eliminación de olores de cocina, baño, muebles, etc. El ozono también ha ganado su posición en el campo del tratamiento de agua. Para acuarios, granjas lecheras y agua embotellada tratamiento, el ozono está ayudyo mucho a mantenernos saludables al garantizar una excelente calidad del agua.