고형분 함량이 높고 리그닌 함량이 낮은 대나무 크라프트 흑액의 유변학적 특성과 부피 등온 팽창률

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 2400(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

본 연구에서는 원대나무 크라프트 흑액(BKBL)에서 일정 비율의 리그닌을 분리하였고, 리그닌 함량이 낮은 잔류 BKBL을 알칼리 회수 보일러에 투입하여 알칼리 회수 보일러의 열전달 부하를 줄일 수 있을 것으로 기대하였다. . 리그닌 함량이 감소함에 따라 BKBL의 유변학적 특성/체적 등온 팽창률(VIE)이 변경됩니다. 리그닌 함량이 원래 BKBL에 70% 남아 있을 때 리그닌 함량이 낮은 BKBL의 점도는 동일한 고형분 함량에서 부동태화된 BKBL의 점도에 가깝고 동적 점탄성이 우수하며 VIE가 57.2% 감소합니다. 탈규제 첨가량을 1.5%로 한 경우 리그닌 함량이 낮은 BKBL의 점도는 큰 변화가 없었으며, VIE는 급격히 증가하여 부동태화된 BKBL에 비해 62.7% 높았다. 따라서 부분 리그닌 분리 공정과 알루민산나트륨 탈규화 공정을 결합하면 알칼리 회수 보일러의 BKBL 처리 능력을 효과적으로 향상시키고 "실리콘 간섭"의 영향을 줄일 수 있습니다.

중국 펄프 및 제지 산업의 현재 상황은 탄소 배출량이 목표를 초과하여 탄소 피크 및 탄소 순 제로1,2,3 목표를 실현하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 따라서 '숲과 펄프의 통합'을 실현하는 것이 필수적입니다. 그러나 비목재 펄프화의 "실리콘 간섭"과 펄프 수요 증가와 기존 알칼리 회수 시스템의 용량 부족 사이의 모순은 펄프 종이 통합 개발을 제한합니다. 펄프 생산 능력을 향상시키는 것은 알칼리 회수 시스템의 처리 능력을 확장하고 "실리콘 간섭"4,5,6,7,8의 영향을 줄이는 열쇠입니다. 새로운 알칼리 회수 시스템을 구축하는 것은 가장 직접적이고 효과적인 방법이지만 펄프 공장의 생산 비용을 증가시킬 수밖에 없습니다. 신규 펄프 생산라인의 흑액이 기존 생산라인의 흑액과 본래의 알칼리 회수 시스템을 공유한다면 펄프 생산능력 확대가 현실화될 수 있다. 대나무 소재에는 리그닌이 약 25% 함유되어 있으며, 이는 요리 과정에서 대나무 크라프트 흑주(BKBL)에 들어갑니다. 특히, 대나무 펄프 1톤 생산과 함께 리그닌(0.5톤)이 BKBL에 유입된다. 리그닌은 많은 석유 기반 제품을 대체할 수 있는 고품질 재생 가능 원료입니다. 따라서 BKBL에서 일정 비율의 리그닌을 부산물로 분리하는 것이 유용합니다9,10,11,12,13,14. 리그닌 판매로 인한 수익은 펄프 공장에 추가적인 경제적 이익을 가져다주며, 이는 리그닌 분리 시설 건설에 대한 초기 투자를 충당하는 데 사용될 수 있습니다. 그 동안 잔류 흑액은 여전히 ​​알칼리 회수 시스템으로 펌핑될 수 있습니다. 이는 알칼리 회수 보일러의 열 교환 부하를 줄이고 흑액의 처리 용량을 향상시킬 수 있습니다15,16,17,18. 또한, 리그닌에 의한 실리콘 흡착으로 인해 리그닌을 분리할 때 일정한 탈수 효과가 있어 "실리콘 간섭"을 극복하는 데 도움이 됩니다.

비목재 펄프화에서 "실리콘 간섭" 문제는 매우 심각하며 일부 리그닌 추출로는 이를 완전히 해결할 수 없습니다. 이러한 상황을 고려하여 우리 연구팀은 'BKBL 연소에 의한 녹액의 탈규화' 공정을 제안했다. BKBL이 회수 보일러에 들어가기 전에 건조제를 첨가하고 연소 단계에서 녹색-액-실리콘 불용성(GLSI) 물질이 형성됩니다. 녹액의 탈수 목적은 GLSI 물질을 필터링하여 달성할 수 있으며, 실리콘 함량이 낮은 백니는 재활용할 수 있습니다. 알칼리 회수 순환 시스템은 폐쇄 루프를 형성할 수 있습니다. 따라서 BKBL의 유변학적 및 등온 팽창 특성에 대한 탈규제의 영향도 고려해야 합니다. 추출된 리그닌은 흐름에 유익하며 흑액의 등온 팽창 특성(VIE)을 방해할 수 있습니다21,22,23,24. 따라서 추출된 리그닌의 비율은 매우 중요하며 유변학적 팽창 특성과 등온 팽창 특성 사이의 균형을 달성해야 합니다. 고온 부동태화 구간을 대체할 수 있는지, 점도 저하 정도에 따라 부동태화 처리 시간을 단축할 수 있는지, 팽창 성능에 대한 악영향이 실제 생산 공정에서 허용될 수 있는지를 뒷받침하는 구체적인 실험 데이터가 제공되어야 한다.