Caracterização do efeito cumulativo das etapas de branqueamento TCF sobre a composição química e estrutural de polpas Kraft

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2000
Autor(a) principal: Silva, Eliane Lopes da
Orientador(a): Ramos, Luiz Pereira, 1960-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Polpa de madeira - Branqueamento
Polpação alcalina por sulfato
Celulose
Química
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/28219
Resumo: Orientador: Luiz Pereira Ramos
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em QuímicaRamos, Luiz Pereira, 1960-Silva, Eliane Lopes da2024-11-18T14:40:32Z2024-11-18T14:40:32Z2000https://hdl.handle.net/1884/28219Orientador: Luiz Pereira RamosDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em QuímicaInclui bibliografiaResumo: Neste trabalho, foi determinada a composição química e estrutural de polpas kraft compostas por 80% de fibras curtas {Eucalyptus sp.) e 20% de fibras longas (Pinus sp.), oriundas da seqüência de branqueamento TCF OQ(OP)(ZQ)(PO) empregada nas Indústrias Klabin do Paraná (Telêmaco Borba, PR). Estes resultados foram então interpretados à luz de outros importantes parâmetros de controle do processo, como número kappa, alvura e viscosidade das polpas. A polpa kraft não branqueada apresentou um conteúdo de lignina de Klason de 3,6% (m/m), enquanto que as polpas parcial ou totalmente branqueadas apresentaram conteúdos de lignina de 1,8, 1,9, 1,5, 1,1, e 0,7%, respectivamente. A análise comparativa dos dados permitiu observar que a lignina de Klason variou de acordo com o número kappa das polpas (R de 0,9621), enquanto que os valores de alvura diminuíram exponencialmente em relação à lignina de Klason e ao número kappa (R2 de 0,9333 e 0,9823, respectivamente). O teor de carboidratos das polpas, caracterizado por cromatografia líquida dos hidrolisados de Klason, permaneceu relativamente inalterado ao longo da seqüência (85% de glucanas e 11,8% de hemiceluloses), demonstrando que o processo foi seletivo para a remoção de lignina. O teor de extrativos variou de 9,93% na polpa kraft para 8,78 (O), 5,61 (Q), 3,51 (OP), 2,72 (ZQ) e 3,03% (PO), sem apresentar correlação alguma com a alvura da polpa ou com qualquer outro parâmetro de controle. Dos solventes utilizados para extração (éter de petróleo, acetona e metanol.água 80:20, v/v), apenas a família dos compostos de menor polaridade permaneceu relativamente inalterada ao longo do processo (0,49 ± 0,12%), sugerindo que os agentes de branqueamento não foram capazes de atacar as substâncias que formam este grupo de extrativos. Já o teor de ácidos hexenurônicos (HexA) decresceu ao longo da seqüência de branqueamento, passando de 19,7 mmol/kg na polpa kraft para 16,9, 16,4, 16,9, 10,9 e 8,6 mmol/kg nas amostras O, Q, OP, ZQ e PO, respectivamente. Portanto, os estágios iniciais de branqueamento (O, Q e (OP)) acarretaram um aumento na alvura da polpa sem qualquer variação significativa de seu teor de HexA, enquanto que os estágios finais (ZQ) e (PO) o reduziram significativamente. O efeito de cada estágio da seqüência sobre o grau de polimerização (GPM) da celulose foi estudado por cromatografia de permeação em gel e os valores encontrados foram de 1144, 1319, 1320, 1284, 1216 e 938 unidades de anidroglucose para as polpas AO, O, Q, OP, ZQ e PO, respectivamente. Estes valores, quando comparados com os dados de viscosidade das polpas, apresentaram um excelente índice de correlação (R ) de 0,9991. Por outro lado, os estágios (ZQ) e (PO) foram responsáveis por um considerável decréscimo do GP médio da celulose, fato este não observado nos estágios anteriores. A análise das polpas por dífratometria de raios-X indicou que a estrutura cristalina da celulose permaneceu inalterada durante o branqueamento, sendo que os perfis obtidos corresponderam à celulose em sua forma alomórfica nativa (celulose I). Por outro lado, os valores calculados de índice de cristalinidade (Cri) indicaram que houve uma mudança no grau de organização molecular da polpa. No caso das polpas Q (75,2%), OP (75,9%) e PO (79,1%), a tendência foi de um aumento gradativo, enquanto que as polpas O (66,0%) e ZQ (63,6%) apresentaram uma diminuição da cristalinidade em relação à polpa original (67,7%), mostrando que o processo afeta, de algum modo, a organização supramolecular da celulose.Abstract: Total chlorine free (TCF) bleaching sequences have been increasingly exploited worldwide as a suitable strategy to replace chlorine-based bleaching processes in environmentally friendly pulp mills. In this work, both fully and partially bleached kraft pulps derived from a commercial TCF bleaching sequence have been isolated and characterized. These kraft pulps were derived from an industrial digestor which processes a mixture of 80% hardwood and 20% softwood chips for a TCF facility in which an OQ(OP)(ZQ)(PO) bleaching sequence is applied (Klabin do Paraná, Telêmaco Borba, PR). Pulps samples of 92% (w/w) dry weight, designated as AO (before bleaching), O (after oxygen bleaching), Q (after chelation), OP (after oxygenperoxide bleaching), ZQ (after ozone-chelation) and PO (after peroxide-oxygen bleaching), were shown to contain Klason lignin contents of 1.8, 1.9, 1.5, 1.1, e 0.7%, respectively, and these values were shown to correlate well with the evolution of kappa number (R2 of 0.9621). On the other hand, pulp brightness decreased exponentially in relation to both kappa number (R2 of 0.9823) and Klason lignin content (R2 of 0.9333), whereas the extractives content had no apparent relationship with pulp brightness. Hexenuronic acids, measured by liquid chromatography after mild acid hydrolysis, were shown to gradually decrease from 19.8 mmol/kg in the unbleached kraft pulp to 8,8 mmol/kg in the bleached pulp after the (PO) stage. The carbohydrate content of the unbleached pulp, as determined by high performance liquid chromatography, was shown to remain relatively unchanged throughout the bleaching sequence. On the other hand, interesting trends were observed in relation to changes in cellulose degree of polymerization (DP), whose data were derived from gel permeation chromatography (GPC) of cellulose tricarbamylates. The initial variation observed in cellulose DP after oxygen bleaching (O stage) was readily attributed to the selective removal of lignin-carbohydrate complexes from pulp. From there on, the starting DP of the oxygen bleached pulp decreased gradually until a mass-average DP (DPW) of nearly 900 anhydroglucose (AnGlc) units was reached. The most detrimental bleaching stages to cellulose DP were the latter two, (ZQ) and (PO) stages. The occurrence of small amounts of lignin within the kraft pulp was shown to be slightly detrimental to GPC analysis and DPW changes correlated well with changes in pulp viscosity (R2 of0,9991). Interestingly, in both cases, the numberaverage DP (DPn) did not follow the same trend as DPW and this resulted in a gradual decrease in polydispersity towards the final bleaching stage. The X-ray diffraction analysis of the pulp set indicated that cellulose had undergone no apparent change in its supramolecular organization as a result of bleaching, the X-ray diffraction patterns being all related to the naturally occurring cellulose I. However, calculation of the crystallinity index of cellulose suggested that some molecular disorder had occurred as a result of bleaching. This hypothesis was further confirmed by Fourier-transformed infrared spectroscopy of KBr pulp disks, whereby a noticeable decrease in the cellulose Ia/ip ratio was observed.78f. : grafs.;tabs.application/pdfDisponível em formato digitalPolpa de madeira - BranqueamentoPolpação alcalina por sulfatoCeluloseQuímicaCaracterização do efeito cumulativo das etapas de branqueamento TCF sobre a composição química e estrutural de polpas Kraftinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALD - ELIANE LOPES DA SILVA.pdfapplication/pdf2641409https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/28219/1/D%20-%20ELIANE%20LOPES%20DA%20SILVA.pdf2d4862bdabbbc7c03b96717958f2098cMD51open accessTEXTD - ELIANE LOPES DA SILVA.pdf.txtExtracted Texttext/plain136794https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/28219/2/D%20-%20ELIANE%20LOPES%20DA%20SILVA.pdf.txt60fb2ec0cc38a51819e1b9da7f6ceaafMD52open accessTHUMBNAILD - ELIANE LOPES DA SILVA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1252https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/28219/3/D%20-%20ELIANE%20LOPES%20DA%20SILVA.pdf.jpg648a8bcb172e6cc10c81793fd0305118MD53open access1884/282192024-11-18 11:40:32.478open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/28219Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082024-11-18T14:40:32Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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