Die Zellstoffbleiche wird in mehreren Stufen durchgeführt. In einer modernen Fabrik beginnt die Bleiche mit der Sauerstoffdelignifizierung, um den Verbrauch der teuren Bleichchemikalien und die Abwasserfracht der Bleiche zu reduzieren. Ziel der Bleiche ist, dunkelfarbiges Restlignin und Verunreinigungen zu entfernen, weil nur so gewisse Qualitätskriterien des Zellstoffes erfüllt sind.
Die meistangewandten Bleichsequenzen sind ECF (elementarchlorfrei) und TCF (total chlorfrei).
Für eine TCF-Bleiche kommen als Chemikalien in Frage: Sauerstoff, Wasserstoffperoxid, Ozon und Persäuren. In der ECF-Bleiche wird zusätzlich etwas Chlordioxid eingesetzt.
CO2-Pulp-wash®
CO2-Pulp-wash® ist ein von Linde patentiertes, Anfang der neunziger Jahre eingeführtes Verfahren. Derzeit wird es in mehr als 40 Faserlinien eingesetzt – sowohl für ungebleichte als auch gebleichte Sulfat- und Sulfitlinien. Kohlendioxid wird der Wäsche des Stoffes zugegeben, um organische und anorganische Bestandteile zu entfernen. Ein weiteres Einsatzgebiet ist unter anderem die pH-Regelung vor einer Enzymstufe.
Abhängig von der spezifischen Situation vor Ort können folgende Vorteile erreicht werden:
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Erhöhte Kapazität der Wäsche (Waschaggregrat).
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Reduzierter Dampfverbrauch in der Eindampfanlage (durch geringere Waschwassermenge bei gleichbleibendem Waschverlust).
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Geringerer Verbrauch an Zusatzchemikalien (z. B. Entschäumer oder Entharzungsmittel).
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Weniger Wartungsaufwand.
Sauerstoffdelignifizierung
Sauerstoffdelignifizierung kann zum einen betrachtet werden als Fortsetzung des Kochprozesses und zum anderen als erste Stufe der Bleiche. Derzeit ist sie eine Standardstufe bei der Herstellung des gebleichten Zellstoffes. Der Produktionskosten-Vorteil ist deutlich sowohl bei der ECF- als auch der TCF-Bleiche.
Vorteile mit Hilfe der Sauerstoffdelignifizierung:
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Geringere Fracht aus der Bleiche.
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Geprüfte Technologie, geeignet für zukünftige Prozessänderungen.
Die Sauerstoffdelignifizierung kann sowohl 1- oder 2-stufig, mit oder ohne Zwischenwäsche betrieben werden.
Sauerstoffverstärkte Peroxidbleiche
Die Druck-Peroxid-Stufe (OP) ist besonders vorteilhaft bei einer völlig chlorfreien (TCF) Bleiche, weil damit eine hohe Endweisse möglich ist. Durch eine verstärkte Peroxidstufe kann in Sequenzen mit Chlordioxid (ECF) der Verbrauch dieser Chemikalien reduziert oder sogar auf eine Chlordioxid-Stufe verzichtet werden.
Eine Druck-Peroxid-Stufe arbeitet im Temperaturbereich über 100 °C mit Zugabe einer geringen Menge Sauerstoff. Voraussetzung für eine erfolgreiche Peroxidbleiche ist ein geringer Gehalt an Metallionen, z. B. von Mangan, Kupfer und Eisen.
Vorteile einer Druck-Peroxid-Stufe:
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Kürzere Verweilzeit: 1 – 2 h gegenüber 5 – 15 h im atmosphärischen Reaktor.
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Wichtige Stufe bei einer TCF-Bleichsequenz.
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Kann in einer ECF-Sequenz den Verbrauch von Chlordioxid und somit das AOX-Niveau um 50 % reduzieren.
Ozon-Delignifizierung/Bleiche
Ozon wurde Anfang der neunziger Jahre als Bleichchemikalie im Fabrikmassstab eingeführt, um voll gebleichten Zellstoff zu bekommen, ohne Chlorchemikalien zu verwenden. Heutzutage wird Ozon sowohl in ECF- als auch in TCF-Bleichverfahren verwendet. Weil Ozon ein stark oxidatives Mittel ist, reduziert sich damit auch der Verbrauch an anderen Bleich-Chemikalien.
Ozon wird vor Ort durch elektrische Entladungen im sauerstoffhaltigen Gasstrom erzeugt. Die für die Bleiche notwendigen Ozonmengen – typisch sind 1 – 10 kg/t lutro – sind kostengünstiger aus reinem Sauerstoff zu erzeugen. Derzeit ist der höchste praktische Grenzwert für Ozonkonzentration ca. 13 %.
Vorteile bei der Anwendung von Ozon als Bleichmittel:
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Stark oxidierend schon bei niedrigen Temperaturen.
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Schnelle Reaktionen; eine kurze Verweilzeit (und damit ein kleiner Reaktor) genügt.
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Filtrat-Rückführung möglich.
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Effektive Delignifizierung für alle Zellstofftypen.