Redução de grupos cromóforos responsáveis pela cor da pasta kraft

Abstract

O valor comercial e as propriedades organolépticas do papel estão intrinsecamente ligados ao seu grau de brancura. O processo de branqueamento é um dos mais dispendiosos de todo o percurso até à obtenção do produto final, principalmente devido às dificuldades de acréscimo de brancura nos últimos estágios. Nessa área, a aplicação de agentes redutores apresenta-se como uma das últimas tendências, pelo que ganha fulcral relevo a compreensão do mecanismo de redução dos compostos cromóforos. Um dos principais objectivos deste trabalho foi a identificação dos grupos cromóforos reactivos com o agente redutor mais utilizado na prática de branqueamento – o ditionito de sódio (Na2S2O4). Foram testados e reduzidos compostos modelo com estruturas p-quinona, grupo aldeído e grupo cetona conjugado com anel aromático, ligações duplas conjugadas, e ligações duplas e grupo carboxílico conjugado com anel aromático. Verificou-se ainda que não há redução dos ácidos hexenurónicos por parte do ditionito, mas que há uma reacção de redução de estruturas insaturadas da xilana de natureza desconhecida. Posteriormente, foi testado o potencial de aplicação do estágio redutor com ditionito de sódio em pasta industrial de pinho nacional kraft após o branqueamento pela sequência OOZEDD, que tem revelado resultados abaixo das expectativas. As amostras da fábrica Celtejo resultaram de testes em que a conjugação de condições de operação foi alterada, contendo a amostra de brancura mais elevada 88,8% ISO. Verificaram-se maiores ganhos de brancura após o estágio redutor para as pastas de brancuras iniciais inferiores, mas sabendo que o mercado necessita de 89-90% ISO, a subida verificada na pasta de brancura inicial superior para 89,6% ISO revela-se um promissor resultado, não só pelo acréscimo de brancura, mas também pelo ganho de estabilidade e pelos menores gastos na aplicação deste estágio redutor.

ABSTRACT: The commercial value and organoleptic properties of paper are intrinsically connected to it's degree of brightening. Bleaching is one of the most expensive parts of the pulp production process, mainly due to the difficulties in the brightening increase and, especially, in the last bleaching stages. In this context, the application of reductive agents in the last bleaching stage represents one of the last trends to improve the pulp brightness and brightness stability and saving the bleaching reagents. There is certainly a lack of knowledge on the reduction mechanism of the chromophore compounds which should be better understood. One of the main objectives in this work was the identification of the chromophore groups reactive with the reductive agent mostly used in reductive bleaching stages–sodium dithionite (Na2S2O4). The experiments with reductive agent have been carried out with a set of model compounds, such as pquinone, aromatic compounds with conjugated double bonds and aldehyde and ketone groups, unsaturated dicarboxylic acids, among others. It was also verified that there was no reduction of the hexenuronic acids derived from the 4-O-methylglucuronic acid in xylan during kraft pulping, but a reductive reaction of unknown origin unsaturated structures from xylan has been detected. Additionally, the potential of the reductive stage with sodium dithionite was tested with industrial pine kraft pulp bleached by OOZEDD sequence, witch revealed rather promising results. Namely, the pulp samples from Celtejo pulp mill, including the pulp with highest achieved brightness of 88.8% ISO, were submitted to reductive stage under pre-selected conditions (temperature 60- 65ºC, duration 1-2h and the dithionite load of 1.0-1.5% o.d.p.). Highest gains in brightening where verified after the reductive stage in pulps with lower brightening levels (80-84% ISO), but these were not allowed to reach the final brightness of 89-90% ISO. The highest brightness gain after the reduction stage was verified with pulp of 88.8% ISO allowing a final brightness level of 89.6% ISO. This is a promising result, not only from point of view of brightness gain, but also contributes to the brightness stability, which was improved when compared to the reference pulp without treatment in the reductive stage.