PROGRAMUL CEEX

Activităţile din cadrul proiectului s-au axat pe două direcţii principale:

(a) studiul reacţiei de oxidare a ligninei cu POM pentru determinarea parametrilor optimi de reacţie – cu implicarea CO (INCDTIM Cluj) şi P1 (SC Jialex SRL)

(b) caracterizarea fibrelor naturale, respectiv a pastei de celuloză supuse proceselor de albire cu POM – cu implicarea P2 (Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi Iasi) şi P3 (Universitatea Aurel Vlaicu Arad).

Determinarea parametrilor reacţiei de oxidare catalitică selectivă a ligninei cu compuşi din clasa polioxometalaţilor s-a făcut pe probe de pastă de celuloză din lemn de către CO şi pe fibre naturale de in şi cânepă cotonizate mecanic (dimensiuni 38 – 40 mm) de către P1. S-au testat doi catalizatori din clasa polioxometalaţilor cu adenzi micşti si structură Keggin saturată, K₅H₄PMo₆V₆O₄₀x10H₂O (POM1) şi respectiv Na₃H₂PMo₁₀V₂O₄₀ (POM2).

Pentru oxidarea ligninei din pasta de celuloză, pe baza prezentului studiu s-au determinat parametrii optimi ai procesului:

          - consistenţă pastă celuloză 8%;

-         - raport celuloză uscată: POM 1:1,25 g/mmoli;

-         - temperatura de lucru: 90^°C;

-         - durata primei etape a procesului de albire: 90 minute;

-         - condiţiile de regenerare a catalizatorului POM_red cu O₂: t > 90^oC, curent continuu de O₂;

-         - metoda de urmărire şi control a evoluţiei procesului de albire cu POM – titrare potenţiometrică.

Parametrii optimi ai reacţiei de oxidare catalitica a ligninei din fibre naturale de in şi cânepă sunt:

     - raportul optim fibră naturală de in şi cânepă / soluţie POM este 1/10;

     - concentraţia optimă de catalizator polioxometalat este de 3,3 mM POM1, respectiv 3,5 mM POM2;

     - temperatura optimă de lucru pentru reacţia de oxidare selectivă a ligninei din fibre naturale este 90 – 95^°C;

     - timpul de reacţie, în condiţiile date mai sus este de 2 ore;

     - pH–ul suspensiei de fibre naturale în timpul reacţiei de oxidare a ligninei este de 3,5 – 5,5, valoare la care POM oxidează selectiv lignina, fibra naturală fiind puţin afectată;

Probele de fibre naturale (in şi cânepă tratate cu POM1 in concentraţii diferite – 12,5 g/l şi respectiv 5 g/l) obţinute de P1 în cadrul studiului făcut au fost trimise partenerului P3 pentru determinarea caracteristicilor specifice fibrelor naturale – grad de alb, conţinut de lignină şi fineţe.

Pentru aceste probe, în urma determinărilor făcute, se observă o bună corelaţie între gradul de alb, numărul K şi fineţea fibrelor. Astfel, cu cât conţinutul de lignină este mai mare cu atât gradul de alb este mai scăzut şi fineţea fibrelor obţinute este mai mică. Nu există diferenţe mari între proprietăţile fibrelor tratate cu concentraţii diferite de compus POM. Din punct de vedere al capacităţii de udare probele tratate sunt foarte apropiate şi se poate spune că nu este o diferenţă semnificativă între ele. Fibrele naturale de in şi cânepă albite cu compuşi din clasa POM au caracteristici fizico-chimice bune, fibra de celuloză nefiind afectată puternic în procesul de albire în condiţiile de lucru descrise. Se obţine o individualizare a fibrelor elementare odată cu procesul de albire al fibrelor cu catalizatori POM, astfel că după operaţiile mecanice din procesele de filare şi ţesere tratamentul de curăţire poate fi mult mai blând şi nu va afecta prea mult suportul celulozic. Apreciem că se poate obţine o fibră posibil de filat prin tehnologia pentru bbc.

Pasta de celuloză lemnoasă (de răşinoase) cu umiditate de 25% a fost supusă tratamentului de îndepărtare a ligninei (albire) în două variante experimentale: cu peroxid şi cu amestec peroxid – compuşi POM. În cazul testelor de delignificare în treaptă combinată (POM şi peroxid), experimentele au arătat că ambii catalizatori folosiţi în cadrul studiului îmbunătăţesc gradul de delignificare faţă de situaţia utilizării numai a peroxidului, în absenţa POM. Gradul de alb obţinut în această variantă de lucru a fost net superior. Rezultatele experimentale privind selectivitatea arată că aceasta este comparabilă ca valoare cu cazul delignificării celulozei cu oxigen.

Se recomandă utilizarea combinată, POM şi peroxid pentru albirea celulozei, situaţie în care selectivitatea şi gradul de alb ale celulozei se îmbunătăţesc considerabil.