Removal of Lipophilic Wood Extractives from TMP Process Waters by Wet Oxidation

Abstract

Työssä tutkittiin kokeellisesti rasvaliukoisten uuteaineiden poistamista TMP -prosessin vesikierroista märkähapetuksen avulla. Työn tavoitteena oli tutkia mahdollisuudet hyödyntää TMP -prosessissa vallitsevaa korkeaa lämpötilaa rasvaliukoisten uuteaineiden poistamiseen hapettamalla niitä puhtaalla hapella. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin märkähapetuksen teknologiaa, reaktiomekanismia, käytettyjä katalyyttejä, käyttökohteita sekä kustannuksia. Kokeita suoritettiin autoklaavireaktorissa lämpötiloissa 140 °C, 160 °C ja 180 °C. Vetyperoksidia käytettiin katalyyttinä lisätyn vetyperoksidin määrän ollessa 100 - 1800 mg/l ja hapen osapaineen ollessa 0 ( typpiatmosfääri) - 15 baria. Kokeissa tarkasteltiin kemiallisen hapenkulutuksen (COD), rasvaliukoisten uuteaineiden konsentraation, orgaanisen kokonaishiilen (TOC) ja värin muutoksia kokeiden aikana eri lämpötiloilla, hapen osapaineilla ja lisätyn vetyperoksidin määrillä. Kokeissa saavutettiin 30 %:n COD:n vähenemä sekä 90 %:n vähenemä rasvaliukoisissa uuteaineissa lämpötiloissa 160 °C ja 180 °C. Lisäämällä vetyperoksidia katalyyttinä saavutettiin lähes sama tulos lämpötilassa 140 °C. Suurin tässä työssä havaittu ongelma oli lisääntynyt värinmuodostus vedessä olevassa hienojakoisessa kiintoaineessa hapetuksen aikana. Tämän vuoksi lisätutkimukset ovat tarpeellisia sen seikan selvittämiseksi, voidaanko muodostunut väri mahdollisesti poistaa massan valkaisussa.

Removal of lipophilic wood extractives from TMP process waters by wet oxidation was experimentally studied. The aim of this work was to study the possibilities to use the high temperature present in TMP process waters for the removal of lipophilic extractives by wet oxidation. In literature review technology, reaction mechanism, catalysts, applications and process costs of wet oxidation are considered. The experiments were carried out in an autoclave reactor at the temperatures 140 °C, 160 °C and 180 °C. H2O2 was used as a catalyst with the amounts from 100 mg/l to 1800 mg/l, and oxygen partial pressure was from 0 (N2 atmosphere) to 15 bars. The dependence of chemical oxygen demand (COD), lipophilic extractives, total organic carbon (TOC) reduction and colour on temperature, pressure and presence of hydrogen peroxide was studied. As a result of experimental work, COD reduction over 30% and lipophilic extractives removal over 90 % was achieved at the temperatures 160 °C and 180 °C. By the addition of H2O2 as a catalyst, almost the same results were gained at 140 °C. The main problem discovered in this work was the increase in colour of the fines containing in the water during oxidation. Therefore, more studies are necessary in order to see whether the colour appeared can be removed in pulp bleaching.