ES3040567T3 - A treatment system, its use and method for treating effluent and/or sludge - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema y método de tratamiento para efluentes y/o lodos procedentes de un proceso de fabricación de pulpa celulósica o de una membrana fibrosa celulósica, como papel o cartón. El efluente y/o lodo se presenta en forma de suspensión compuesta por material sólido y/o partículas suspendidas en una fase líquida acuosa. El sistema de tratamiento comprende un componente de polisacárido cationizado soluble en agua, que incluye celulosa cationizada con una densidad de carga de al menos 1,5 meq/g en seco, medida a pH 4, y un copolímero catiónico sintético de (met)acrilamida y al menos un monómero catiónico, con una densidad de carga máxima de 5 meq/g. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de tratamiento, su uso y método para tratar efluentes y/o lodos

El presente sistema se refiere a un sistema de tratamiento, a su uso y a un método para tratar un efluente y/o lodo en un proceso de fabricación de pasta celulósica o banda celulósica fibrosa según los preámbulos de las reivindicaciones independientes adjuntas.

En general, la fabricación de pasta, papel, cartón y similares son procesos muy intensivos en agua con circulaciones de agua casi cerradas, lo que establece grandes demandas sobre el tratamiento del agua y el lodo efluentes. Se usan comúnmente polímeros sintéticos en el tratamiento de agua y la deshidratación de lodos tanto en el tratamiento de aguas municipales como en diversos procesos industriales, tales como en la fabricación de pasta, papel, cartón y similares. Las aguas y los lodos efluentes de la fabricación de papel, cartón y similares comprenden material de fibra celulósica así como otras partículas sólidas o semisólidas y, a menudo, exigen un tratamiento eficaz. Por ejemplo, los lodos típicos de la fabricación de cartón pueden comprender, entre otros, material de fibra celulósica, tintas, materiales poliméricos y cargas inorgánicas. La deshidratación de los lodos originados a partir de cualquiera de estos procesos de fabricación es necesaria para el uso adicional de los lodos, por ejemplo, como combustible en incineradores o como aditivo en la fabricación de productos a base de cemento, paneles que contienen madera, materiales compuestos o para la carbonización en carbón vegetal.

Existe una tendencia creciente a disminuir el uso de polímeros sintéticos a base de petróleo en muchos procesos industriales. Los polímeros sintéticos se ven a menudo como alternativas insostenibles en vista de su producción a partir de fuentes no renovables. Por consiguiente, se desea reducir el uso de polímeros sintéticos siempre que sea posible, y/o reemplazarlos por otras alternativas, que se basan preferiblemente en fuentes renovables y respetuosas con el medio ambiente. Algunos documentos relevantes de la técnica anterior son los documentos US 6080277 A, EP 0845495 A2, WO 2020 / 016424, US 9790 111 B2.

Un objeto de esta invención es minimizar o incluso eliminar las desventajas existentes en la técnica anterior.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema y método de tratamiento adecuado para tratar un efluente y/o lodo de una fabricación de papel, cartón o similares.

Un objeto adicional de esta invención es proporcionar un sistema y método de tratamiento que aumente la cantidad de material de base biológica en el tratamiento de lodos o efluentes de una fabricación de papel, cartón o similares.

Estos objetos se consiguen con la invención que tiene las características presentadas a continuación en las partes características de las reivindicaciones independientes. Algunas realizaciones preferibles se divulgan en las reivindicaciones dependientes.

Las características enumeradas en las reivindicaciones dependientes y las realizaciones en la descripción pueden combinarse libremente entre sí, a menos que se indique explícitamente lo contrario.

Las realizaciones a modo de ejemplo presentadas en este texto y sus ventajas se refieren, mediante partes aplicables, a todos los aspectos de la invención, aunque esto no siempre se mencione por separado.

Un sistema de tratamiento típico según la presente invención para tratar efluentes y/o lodos de un proceso de fabricación de pasta celulósica o una banda celulósica fibrosa, tal como papel o cartón, en donde el efluente y/o lodo está en forma de una suspensión que comprende material sólido y/o partículas suspendidas en una fase líquida acuosa, sistema de tratamiento que comprende

- un componente de polisacárido cationizado soluble en agua que comprende celulosa cationizada que tiene una densidad de carga de al menos 1,5 meq/g seco, medida a pH 4, y un grado de sustitución de al menos 0,32 y

- un copolímero catiónico sintético de (met)acrilamida y al menos un monómero catiónico, teniendo el copolímero una densidad de carga de 5 meq/g como máximo.

Un uso típico de un sistema de tratamiento según la presente invención es para el tratamiento de efluentes y/o lodos en forma de una suspensión que comprende material sólido y/o partículas sólidas suspendidas en una fase líquida acuosa en una fabricación de pasta celulósica o banda celulósica fibrosa, tal como papel, cartón, papel tisú o similares.

Un método típico según la invención para tratar un efluente y/o lodo en un proceso de fabricación de pasta celulósica o banda celulósica fibrosa, en donde el efluente y/o lodo está en forma de una suspensión que comprende material sólido y/o partículas suspendidas en una fase líquida acuosa, comprende

- añadir a la suspensión un sistema de tratamiento que comprende (i) un componente de polisacárido cationizado soluble en agua que comprende celulosa cationizada que tiene una densidad de carga de al menos 1,5 meq/g seco, medida a pH 4 y un grado de sustitución de al menos 0,32; y (ii) un copolímero catiónico sintético de (met)acrilamida y al menos un monómero catiónico, teniendo el copolímero una densidad de carga de como máximo 5 meq/g,

- dejar que el sistema de tratamiento flocule la suspensión, y

- deshidratar la suspensión separando mecánicamente las partículas sólidas floculadas de la fase líquida acuosa.

Ahora se ha encontrado sorprendentemente que puede usarse un componente de polisacárido cationizado junto con un copolímero catiónico sintético de (met)acrilamida en el tratamiento de efluentes y/o lodos en la fabricación de papel, cartón, papel tisú o similares. El sistema de tratamiento de la presente invención comprende celulosa cationizada que proporciona una deshidratación eficaz y una posibilidad para aumentar significativamente la cantidad de componentes de base biológica en el proceso de tratamiento de efluentes y/o lodos. El aumento en la cantidad de los componentes de base biológica puede incluso mejorar el uso posterior del lodo deshidratado obtenido, por ejemplo, como combustible en incineradoras o como aditivo de proceso.

El componente de polisacárido cationizado y el copolímero catiónico de (met)acrilamida del sistema de tratamiento están ambos en forma de soluciones.

El sistema de tratamiento según la presente invención comprende un componente de polisacárido cationizado soluble en agua, que comprende celulosa cationizada que tiene una densidad de carga de al menos 1,5 meq/g seco, preferiblemente al menos 1,75 meq/g seco, más preferiblemente al menos 2 meq/g seco, medida a pH 4. Según una realización preferida, la celulosa cationizada puede tener una densidad de carga en un intervalo de 1,5 - 4 meq/g seco, preferiblemente 1,75 - 3,75 meq/g seco, más preferiblemente 2 - 3,5 meq/g seco.

La densidad de carga se determina a pH 4 usando un valorador de carga de partículas (AFG Analytic GmbH, Alemania). Se supone que la alta densidad de carga, junto con el tamaño molecular grande de la celulosa cationizada, mejora la interacción entre el componente de polisacárido y el copolímero catiónico sintético del sistema de tratamiento y material en suspensión y/o partículas de la suspensión de lodo o efluente. La alta densidad de carga de la celulosa cationizada también puede mejorar la resistencia de los flóculos formados, y hacer que los flóculos sean más resistentes a las fuerzas de cizallamiento, por ejemplo, durante el bombeo, la deshidratación mecánica, tal como centrifugación o similares. La resistencia mejorada a los flóculos también puede aumentar la velocidad y el grado de deshidratación del lodo.

El componente de polisacárido comprende celulosa cationizada. La celulosa cationizada puede proceder de madera, tal como madera dura, madera blanda o sus mezclas, o de otra biomasa distinta de madera que no contiene celulosa, tal como algodón o celulosa que contiene residuos vegetales de agricultura y/o cosecha. El uso de celulosa cationizada hace posible usar polisacárido de fuentes no comestibles para el tratamiento de suspensiones de lodos y/o efluentes. Esto es ventajoso en vista de la sostenibilidad y mejora el uso eficiente de las fuentes disponibles. Puede obtenerse celulosa cationizada adecuada mediante cualquier método adecuado, por ejemplo mediante un método divulgado en la solicitud de patente internacional PCT/FI2020/050817.

El componente de polisacárido cationizado puede comprender además un polisacárido adicional, tal como celulosa microfibrilada, almidón, quitosano, goma guar o similares, que puede cationizarse. El polisacárido adicional puede cationizarse hasta un valor de densidad de carga deseado de al menos 1,5 meq/g, preferiblemente al menos 1,75 meq/g seco, más preferiblemente al menos 2 meq/g seco, medida a pH 4. La densidad de carga puede estar, por ejemplo, en un intervalo de 1,5 - 4 meq/g seco, preferiblemente 1,75 -3,75 meq/g seco, más preferiblemente 2 - 3,5 meq/g seco. Las densidades de carga se determinan a pH 4 usando un valorador de carga de partículas (AFG Analytic GmbH, Alemania). Preferiblemente, el polisacárido cationizado adicional es almidón cationizado. Según una realización, el componente de polisacárido es una mezcla de celulosa cationizada y almidón cationizado. La celulosa cationizada y el almidón cationizado pueden tener densidades de carga similares o diferentes.

La celulosa cationizada que es adecuada para su uso en el sistema de tratamiento de la presente invención es preferiblemente al menos parcialmente soluble en agua, preferiblemente soluble en agua completamente. En el presente contexto, el término “soluble en agua” indica que la celulosa cationizada es completamente miscible con agua proporcionando una solución transparente o casi transparente. Cuando se mezcla con un exceso de agua, la celulosa cationizada se disuelve preferiblemente por completo y la solución obtenida está de manera preferible esencialmente libre de partículas sólidas diferenciadas, gránulos o coágulos coagulados. El exceso de agua significa que la solución de celulosa obtenida no es una solución saturada.

Una indicación de la solubilidad en agua de la celulosa cationizada son sus valores de turbidez. La celulosa cationizada puede tener una turbidez menor de 1000 NTU, preferiblemente menor de 500 NTU, más preferiblemente menor de 250 NTU. La turbidez puede ser, por ejemplo, de 40 - 1000 NTU, de 40 - 500 NTU o de 40 - 250 NTU. Los valores de turbidez se miden a una concentración del 1 % en peso, usando un turbidímetro de laboratorio HACH, 2100 AN IS. Un bajo valor de turbidez de una solución acuosa de celulosa cationizada indica claramente que la celulosa cationizada es soluble en agua, es decir, está disuelta en agua. La celulosa cationizada comprende grupos catiónicos conectados a la estructura de celulosa. El grado de sustitución indica el número de grupos catiónicos asociados con o conectados a la estructura de celulosa. La celulosa cationizada tiene un grado de sustitución DS de al menos 0,32, preferiblemente al menos 0,37, más preferiblemente al menos 0,4. El grado de sustitución puede estar en un intervalo de 0,32 - 1,75, preferiblemente 0,37 - 1,6, más preferiblemente 0,4 - 1,5 o 0,5 - 1,3. El grado de sustitución puede calcularse basándose en el valor de densidad de carga medido para la celulosa cationizada obtenida. Se supone que el alto grado de sustitución hace que la celulosa cationizada sea soluble en agua e incluso puede hacerla más adecuada para su uso en la deshidratación de efluentes y/o lodos en el proceso de fabricación de pasta celulósica y bandas celulósicas fibrosas.

Según una realización, el componente de polisacárido cationizado comprende celulosa cationizada que tiene una viscosidad de al menos 80 mPas, preferiblemente al menos 100 mPas, más preferiblemente al menos 150 mPas, medida a una concentración del 1,8 % en peso de celulosa cationizada en una solución acuosa que comprende el 9,1 % en peso de NaCl, a 25 °C. Según una realización, la viscosidad de la celulosa cationizada puede estar en un intervalo de 100 - 6000 mPas, preferiblemente 150 - 2500 mPas, cuando se mide a una concentración del 1,8 % en peso de celulosa cationizada en solución acuosa, que comprende el 9,1 % en peso de NaCl, a 25 °C. Los valores de viscosidad se miden usando un viscosímetro Brookfield LV con un adaptador de muestra pequeño, husillo SC4-18, con la velocidad de rotación máxima posible. La alta viscosidad de la solución de celulosa cationizada indica también que la celulosa cationizada soluble en agua tiene un alto peso molecular, lo que mejora la interacción con material sólido y/o partículas suspendidos.

Según otra realización de la invención, el componente de polisacárido cationizado puede comprender además almidón cationizado, que tiene preferiblemente una viscosidad de al menos 10 mPas, más preferiblemente al menos 12,5 mPas, incluso más preferiblemente al menos 15 mPas, medida a una concentración del 1,8 % en peso de almidón cationizado en una solución acuosa que comprende el 9,1 % en peso de NaCl, a 25 °C. Según una realización, la viscosidad del almidón cationizado puede estar en un intervalo de 10 - 100 mPas, preferiblemente 12,5 - 50 mPas o 15 - 50 mPas, cuando se mide a una concentración del 1,8 % en peso de almidón cationizado en solución acuosa, que comprende el 9,1 % en peso de NaCl, a 25 °C.

Según una realización preferible de la presente invención, el componente de polisacárido cationizado consiste en celulosa cationizada.

El sistema de tratamiento según la presente invención comprende además un copolímero catiónico sintético de (met)acrilamida, preferiblemente acrilamida, y al menos un monómero catiónico, en donde el copolímero tiene una densidad de carga de como máximo 5 meq/g, preferiblemente como máximo 4,0 meq/g, más preferiblemente como máximo 3,5 meq/g, incluso más preferiblemente como máximo 2,5 meq/g. Según una realización de la invención, la densidad de carga del copolímero catiónico sintético puede estar en un intervalo de 0,1 - 5,0 meq/g, preferiblemente 0,1 - 4,0 meq/g, más preferiblemente 0,1 - 3,5 meq/g, incluso más preferiblemente 0,7 - 2,5 meq/g. Los valores de densidad de carga pueden medirse usando Mütek a pH 4,0.

El copolímero catiónico sintético es preferiblemente un copolímero de (met)acrilato y al menos un monómero catiónico seleccionado de un grupo de acrilato de 2-(dimetilamino)etilo (ADAM), cloruro de [2-(acriloiloxi)etil]trimetilamonio (ADAM-CI), bencilcloruro de acrilato de 2-(dimetilamino)etilo, dimetilsulfato de acrilato de 2-(dimetilamino)etilo, metacrilato de 2-dimetilaminoetilo (MADAM), cloruro de [2-(metacriloiloxi)etil]trimetilamonio (MADAM-CI), dimetilsulfato de metacrilato de 2-dimetilaminoetilo, cloruro de [3-(acriloilamino)propil]trimetilamonio (APTAC), cloruro de [3-(metacriloilamino)propil]trimetilamonio (MAPTAC) y cloruro de dialildimetilamonio (DADMAC).

El copolímero catiónico sintético puede tener una viscosidad estándar SV de al menos 2,0 mPas, preferiblemente al menos 2,5 mPas, más preferiblemente al menos 3,0 mPas. Según una realización, la viscosidad estándar del copolímero catiónico sintético puede estar en un intervalo de 2,0 - 7,0 mPas, preferiblemente 2,5 - 6,5 mPas, más preferiblemente 4,0 - 5,5 mPas. Según una realización preferible, la viscosidad estándar del copolímero catiónico sintético puede estar en un intervalo de 4,5 - 6,5 mPas, preferiblemente 5,0 - 6,5 mPas. La viscosidad estándar se mide a un contenido de sólidos del 0,1 % en peso en una solución acuosa de NaCl (1 M), a 25 °C, usando un viscosímetro Brookfield DVII T con adaptador UL y velocidad de rotación de 60 rpm. La viscosidad estándar del polímero da una indicación de la longitud y/o peso de las cadenas poliméricas del polímero. En la tabla A se proporciona una relación general entre la viscosidad estándar del copolímero y su peso molecular promedio.

La relación mostrada en la tabla A se basa en mediciones estándar de viscosidad y viscosidad intrínseca y usando constantes de Mark-Houwink-Sakurada K=2,57 -10-4 dl/g y a = 0,67.

Tabla A Relación entre la viscosidad estándar y el peso molecular promedio del copolímero catiónico sintético.

Según una realización de la invención, el sistema de tratamiento puede usarse en una cantidad de 1 -30 kg/tonelada de lodo seco, preferiblemente 2 - 20 kg/tonelada de lodo seco, más preferiblemente 3 -15 kg/tonelada de lodo seco. La cantidad del sistema de tratamiento incluye tanto el componente de polisacárido cationizado como el copolímero catiónico sintético.

Según una realización de la invención, el sistema de tratamiento puede comprender el componente de polisacárido cationizado y el copolímero catiónico sintético en una relación en peso seco de 80:20 a 20:80, preferiblemente de 70:30 a 30:70, más preferiblemente de 60:40 a 40:60.

El sistema de tratamiento según la presente invención es especialmente adecuado para tratar efluentes y/o lodos que se originan de un proceso de fabricación de una pasta celulósica y bandas celulósicas fibrosas, tales como papel, cartón, papel tisú o similares. El efluente y/o lodo está en forma de una suspensión que comprende material sólido y/o partículas sólidas suspendidas en una fase líquida acuosa. Por ejemplo, la suspensión puede comprender material de fibra celulósica, otras partículas sólidas o semisólidas, tales como partículas orgánicas y/o inorgánicas, tales como cargas inorgánicas. También puede comprender diversos productos químicos, tales como tintas y materiales poliméricos.

Preferiblemente, el sistema de tratamiento se usa para tratar lodos que se originan de una fabricación de banda celulósica fibrosa, tal como papel, cartón, papel tisú o similares. Tal lodo comprende normalmente una fase líquida acuosa continua y material de fibra suspendido en la fase acuosa. El material de fibra puede ser material de fibra celulósica que se origina de fuentes de madera o distintas de madera, preferiblemente de fuentes de madera. El material de fibra se entiende en este caso como la fracción de fibras largas, que se retiene en un filtro de malla 100. El lodo puede comprender material de fibras largas como material sólido en una cantidad del 2 - 50 % en peso, preferiblemente del 5 - 30 % en peso, más preferiblemente del 7 - 20 % en peso. Además, el lodo puede comprender partículas minerales inorgánicas y tener un contenido de cenizas en el intervalo del 20 - 90 %, preferiblemente del 20 - 85 %. El contenido de cenizas se determina usando la norma ISO 1762, temperatura de 525 °C. Las partículas minerales inorgánicas en el lodo se originan a partir de cargas y materiales de recubrimiento usados en la fabricación de papel y cartón. Se ha observado que el sistema de tratamiento proporciona un buen efecto de deshidratación, así como un alto contenido de sólidos después del prensado y una buena calidad del filtrado.

Antes del tratamiento con el sistema de tratamiento, el lodo puede tener un contenido de sólidos en el intervalo del 1 - 5 % en peso, preferiblemente del 1,5 - 4 % en peso.

Según una realización preferible, el sistema de tratamiento está en forma de una premezcla seca de componente de polisacárido cationizado y el copolímero catiónico sintético. El sistema de tratamiento o sus componentes individuales, es decir, el componente de polisacárido cationizado y el copolímero catiónico sintético, se disuelven y diluyen con agua en soluciones de trabajo adecuadas antes de añadirse al efluente y/o lodo.

Según la presente invención, el sistema de tratamiento se añade a la suspensión que comprende material sólido y/o partículas suspendidas en una fase líquida acuosa. El componente de polisacárido cationizado soluble en agua y el copolímero catiónico sintético del sistema de tratamiento, ambos en forma de solución, pueden añadirse a la suspensión como una mezcla o por separado entre sí. Según una realización preferible, el componente de polisacárido cationizado y el copolímero catiónico sintético pueden añadirse por separado al efluente y/o lodo en forma de la suspensión. La adición separada puede realizarse simultánea o sucesivamente.

Se deja que el sistema de tratamiento flocule la suspensión. Se supone que el sistema de tratamiento interactúa con el material sólido y/o las partículas sólidas presentes en la suspensión, tales como material de fibra celulósica, tintas, materiales poliméricos y cargas inorgánicas, y hace que floculen. El componente de polisacárido cationizado y el copolímero catiónico sintético del sistema de tratamiento proporcionan una capacidad de unión eficaz a estos materiales sólidos y partículas que tienen sitios cargados aniónicamente en su superficie.

Después de la floculación de la suspensión, la suspensión se deshidrata separando mecánicamente el material sólido floculado y/o las partículas de la fase líquida acuosa. La separación del material sólido floculado y/o partículas puede realizarse, por ejemplo, usando sedimentación por gravedad, filtración, presión o fuerza centrífuga. Pueden emplearse diversos medios de deshidratación mecánicos, tales como centrífuga(s), prensa de cinta o prensa de cámara, preferiblemente centrífuga(s), para la separación de la fase acuosa de los flóculos formados.

Cuando se usa para el tratamiento o acondicionamiento de lodos, la composición de tratamiento puede añadirse al lodo antes o en una etapa de espesamiento, que puede comprender una etapa de espesamiento previo y una etapa de prensado. El sistema de tratamiento puede añadirse al lodo antes de la etapa de espesamiento previo, donde una primera parte de la fase acuosa se elimina del lodo. Por ejemplo, el sistema de tratamiento o sus componentes pueden añadirse al lodo 1 s - 10 min, preferiblemente 1 - 20 s, antes de la etapa de espesamiento previo. El sistema de tratamiento hace que el material sólido y/o las partículas sólidas presentes en el lodo, tales como fibras y partículas inorgánicas, floculen. El sistema de tratamiento proporciona un buen tamaño y estabilidad de los flóculos, lo que mejora el efecto de deshidratación. Puede obtenerse una velocidad de deshidratación eficaz tanto en el drenaje libre en la etapa de espesamiento previo como bajo presión en la etapa de prensado. El espesamiento previo puede realizarse, por ejemplo, usando un tambor de espesamiento, una mesa de gravedad o una cinta de gravedad, es decir, con drenaje libre sin presión aplicada. La etapa de espesamiento previo puede tardar de 5 a 30 s, normalmente de 10 a 20 s.

Parte experimental

Ejemplo 1: Cationización de celulosa y su caracterización

Se refinó pasta de disolución de madera dura nunca secada en un instrumento Valley-Hollander hasta un valor de SR de 30, determinado con el medidor de SR de L&W SN2270.

La cationización de celulosa se realizó según principios generales como se divulga en el documento WO 2021/111040. Se usó un reactor de laboratorio Lodige DVT 5 en el presecado, la mercerización y la cationización de la pasta de celulosa. La velocidad de mezclado fue de 100 rpm.

Las condiciones de mercerización, los reactivos y su cantidad se proporcionan en la tabla 1. En la mercerización de la muestra B, se reemplazó el agua añadida por isopropanol (IPA). Todavía estaba presente algo de agua en la mercerización de la muestra B, que se origina de soluciones de hidróxido sódico (NaOH) y cloruro de (3-cloro-2-hidroxipropil)trimetilamonio (CHPTAC) y de la humedad en la pasta de celulosa.

La cationización se llevó a cabo directamente después de la etapa de mercerización en el mismo reactor. La temperatura se elevó hasta la temperatura de reacción y el reactivo de cationización (cloruro de 3-cloro-2-hidroxipropil)trimetilamonio (CHPTAC) se bombeó en el reactor Lodige y se dejó reaccionar durante un tiempo de reacción seleccionado. Las condiciones de cationización y las cantidades de CHPTAC usadas también se proporcionan en la tabla 1.

Tabla 1 Reactivos y condiciones de mercerización y reacción

Después de que se completara la reacción de cationización, la mezcla de reacción se enfrió hasta temperatura ambiente, después de lo cual se purificó una pequeña muestra de la mezcla de reacción para experimentos de caracterización (viscosidad, densidad de carga) y aplicación.

Purificación: Se diluyeron aproximadamente 5 g de muestra de la mezcla de reacción con agua desionizada hasta un total de 50 g a temperatura ambiente y esta solución de muestra diluida se mezcló con un agitador magnético durante 15 minutos. Se vertieron 500 ml de IPA en un vaso de precipitados separado y se inició el mezclado con un agitador magnético. La solución de muestra diluida se vertió en IPA lentamente como una corriente fina bajo mezclado. La mezcla obtenida se mezcló durante 15 min, tiempo después del cual se detuvo el mezclado y el precipitado se dejó sedimentar en el fondo del vaso de precipitados. A continuación, el contenido del vaso de precipitados se filtró a través de un papel de filtro de cinta negra en un embudo Büchner. Se añadieron 30 ml de IPA para lavar el precipitado y se dejó filtrar a través. Esta etapa de lavado se realizó dos veces. Finalmente, la muestra precipitada se secó durante la noche en un horno a 60 °C.

Medición de la viscosidad: La viscosidad de la solución salina se midió usando un viscosímetro Brookfield LV con un adaptador de muestra pequeño a 25 °C, usando o bien un husillo SC4-18 o bien SC4-31, dependiendo del nivel de viscosidad. La medición de la viscosidad se realizó usando la velocidad de rotación máxima posible. La muestra de celulosa cationizada se disolvió primero en agua desionizada como solución al 2 % en peso. Después, se añadió cloruro de sodio (NaCl) en una relación en peso de NaCl:celulosa de 5:1 y se dejó disolver bajo mezclado antes de medir la viscosidad. Esto significa que la viscosidad de la muestra se mide a una concentración del 1,8 % en peso de la muestra en una solución acuosa que comprende el 9,1 % en peso de NaCl.

Densidad de carga: La densidad de carga a pH 4 se determinó usando el valorador de carga de partículas de AFG Analytics. La muestra de celulosa cationizada se disolvió como solución al 0,025 - 0,05 % en peso en agua desionizada, el pH se ajustó a 4,0 con ácido acético 0,1 M y se valoró usando solución de polietilenosulfonato de sodio (PES-Na) 0,001 N como valorante. Durante la valoración, el pH aumentó normalmente 0,1 - 0,2 unidades de pH. La densidad de carga se expresa como meq/g de sustancia seca. Se calculó el DS (grado de sustitución) a partir del resultado de densidad de carga.

Los resultados para las muestras de celulosa cationizada se muestran en la tabla 2.

Tabla 2 Caracterización de las muestras de celulosa cationizada

Ejemplo 2: Uso de celulosa cationizada en la deshidratación de lodo de aguas residuales de fábricas de papel Se obtuvo lodo mezclado con aguas residuales de fábricas de papel de una fábrica de papel finlandesa. El lodo tenía un contenido seco del 3,8 %.

Los experimentos de deshidratación se llevaron a cabo como ensayos de drenaje libre. Se vertieron 500 ml del lodo en un vaso de precipitados. Se inició el mezclado con un mezclador motorizado y un agitador a 1000 rpm. Se añadió la muestra de prueba como solución acuosa al 0,2 % y 10 s después de la dosificación del polímero se detuvo el mezclado y se vertió el lodo a través de una tela metálica en un embudo. El filtrado se recogió en un vaso de precipitados que estaba en reposo sobre una balanza bajo el embudo. La balanza estaba registrando la velocidad de filtración del filtrado. A partir del filtrado también se midió la turbidez usando un turbidímetro portátil Hach.

Como referencia, se usó poliacrilamida catiónica CPAM, un copolímero de acrilamida y un 2 % en moles de monómeros catiónicos, viscosidad estándar SV 5,5 mPas. La viscosidad estándar se define como la viscosidad de una solución de polímero al 0,1 % en NaCl 1 M medida usando un viscosímetro Brookfield LV y un adaptador UL a 60 rpm y a 25 °C.

Las muestras de celulosa cationizada del ejemplo 1 se usaron para reemplazar parte de la CPAM, como se muestra en la tabla 3. Los resultados de la prueba de deshidratación también se muestran en la tabla 3. Tabla 3 Resultados de la prueba de deshidratación. Las dosificaciones se proporcionan como kg por tonelada de lodo seco.

Los resultados de la tabla 3 indican que un sistema de tratamiento en donde la celulosa cationizada reemplaza al 50 % de la poliacrilamida catiónica sintética puede proporcionar resultados de rendimiento de deshidratación de lodos al menos tan buenos, o incluso mejores, que los copolímeros completamente sintéticos convencionales. El sistema de tratamiento según la presente invención permite, por lo tanto, una deshidratación eficaz y una posibilidad de aumentar significativamente la cantidad de componentes de base biológica en el tratamiento de lodos de fábricas de papel.

Incluso si la invención se describió con referencia a lo que actualmente parecen ser las realizaciones más prácticas y preferidas, se aprecia que la invención no se limitará a las realizaciones descritas anteriormente, sino que la invención pretende cubrir también diferentes modificaciones y soluciones técnicas equivalentes dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Sistema de tratamiento para tratar efluentes y/o lodos de un proceso de fabricación de pasta celulósica o una banda celulósica fibrosa, tal como papel o cartón, en donde el efluente y/o lodo está en forma de una suspensión que comprende material sólido y/o partículas suspendidas en una fase líquida acuosa, comprendiendo el sistema de tratamiento

- un componente de polisacárido cationizado soluble en agua que comprende celulosa cationizada que tiene un grado de sustitución DS de al menos 0,32, mediante lo cual el grado de sustitución indica el número de grupos catiónicos asociados con o conectados a la estructura de celulosa, y una densidad de carga de al menos 1,5 meq/g seco, medida a pH 4, y

- un copolímero catiónico sintético de (met)acrilamida y al menos un monómero catiónico, teniendo el copolímero una densidad de carga de 5 meq/g como máximo.

2. Sistema de tratamiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el componente de polisacárido cationizado comprende celulosa cationizada que tiene una densidad de carga de al menos 1,75 meq/g seco, preferiblemente al menos 2 meq/g seco.

3. Sistema de tratamiento según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que el componente de polisacárido cationizado comprende celulosa cationizada que tiene una turbidez de menos de 1000 NTU, preferiblemente menos de 500 NTU, más preferiblemente menos de 250 NTU.

4. Sistema de tratamiento según las reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizado por que el componente de polisacárido cationizado comprende celulosa cationizada que tiene el grado de sustitución DS de al menos 0,37, preferiblemente al menos 0,4.

5. Sistema de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 - 4, caracterizado por que la celulosa cationizada tiene una viscosidad de al menos 80 mPas, preferiblemente al menos 100 mPas, más preferiblemente al menos 150 mPas, medida a una concentración del 1,8 % en peso de celulosa cationizada en una solución acuosa que comprende el 9,1 % en peso de NaCl, a 25 °C.

6. Sistema de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 - 5, caracterizado por que el componente de polisacárido cationizado comprende además almidón cationizado, que tiene preferiblemente una viscosidad de al menos 10 mPas, más preferiblemente al menos 12,5 mPas, incluso más preferiblemente al menos 15 mPas, medida a una concentración del 1,8 % en peso de celulosa cationizada en una solución acuosa que comprende el 9,1 % en peso de NaCl, a 25 °C.

7. Sistema de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 - 5, caracterizado por que el componente de polisacárido cationizado consiste en celulosa cationizada.

8. Sistema de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 - 7, caracterizado por que el copolímero catiónico sintético es un copolímero de (met)acrilato y al menos un monómero catiónico seleccionado de un grupo de acrilato de 2-(dimetilamino)etilo (ADAM), cloruro de [2-(acriloiloxi)etil]trimetilamonio (ADAM-CI), bencilcloruro de acrilato de 2-(dimetilamino)etilo, dimetilsulfato de acrilato de 2-(dimetilamino)etilo, metacrilato de 2-dimetilaminoetilo (MADAM), cloruro de [2-(metacriloiloxi)etil]trimetilamonio (MADAM-Cl), dimetilsulfato de metacrilato de 2-dimetilaminoetilo, cloruro de [3-(acriloilamino)propil]trimetilamonio (APTAC), cloruro de [3-(metacriloilamino)propil]trimetilamonio (MAPTAC) y cloruro de dialildimetilamonio (DADMAC).

9. Sistema de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 - 8, caracterizado por que el copolímero catiónico sintético tiene

- la densidad de carga en un intervalo de 0,1 - 5,0 meq/g, preferiblemente 0,1 - 4,0 meq/g, más preferiblemente 0,1 - 3,5 meq/g, incluso más preferiblemente 0,7 - 2,5 meq/g, y/o

- una viscosidad estándar SV de al menos 2,0 mPas, preferiblemente al menos 2,5 mPas, más preferiblemente al menos 3,0 mPas.

10. Sistema de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 - 9, caracterizado por que el sistema de tratamiento comprende el componente de polisacárido cationizado y el copolímero catiónico sintético en una relación en peso seco de 80:20 a 20:80, preferiblemente de 70:30 a 30:70, más preferiblemente de 60:40 a 40:60.

11. Uso de un sistema de tratamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 - 10 para el tratamiento de efluentes y/o lodos en forma de una suspensión que comprende material sólido y/o partículas suspendidas en una fase líquida acuosa en una fabricación de pasta celulósica o banda celulósica fibrosa, tal como papel, cartón, papel tisú o similares.

12. Uso según la reivindicación 11, caracterizado por que el componente de polisacárido cationizado y el copolímero catiónico sintético se añaden por separado al efluente y/o lodo.

13. Uso según la reivindicación 11 o 12, caracterizado por que el lodo comprende material de fibras largas como material sólido en una cantidad del 2 - 50 % en peso, preferiblemente del 5 - 30 % en peso, más preferiblemente del 7 - 20 % en peso, y/o el lodo comprende partículas minerales inorgánicas y tiene un contenido de cenizas en el intervalo del 20 - 90 %, preferiblemente del 20 - 85 %.

14. Uso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 11 - 13, caracterizado por que el lodo tiene un contenido de sólidos en el intervalo del 1 - 5 % en peso, preferiblemente del 1,5 - 4 % en peso.

15. Método para tratar un efluente y/o lodo en un proceso de fabricación de pasta celulósica o banda celulósica fibrosa, en donde el efluente y/o lodo está en forma de una suspensión que comprende material sólido y/o partículas suspendidas en una fase líquida acuosa, comprendiendo el método

- añadir a la suspensión un sistema de tratamiento que comprende (i) un componente de polisacárido cationizado soluble en agua que comprende celulosa cationizada que tiene un grado de sustitución DS de al menos 0,32, mediante lo cual el grado de sustitución indica el número de grupos catiónicos asociados con o conectados a la estructura de celulosa, y una densidad de carga de al menos 1,5 meq/g seco, medida a pH 4; y (ii) un copolímero catiónico sintético de (met)acrilamida y al menos un monómero catiónico, teniendo el copolímero una densidad de carga de como máximo 5 meq/g,

- dejar que el sistema de tratamiento flocule la suspensión, y

- deshidratar la suspensión separando mecánicamente el material sólido floculado y/o las partículas de la fase líquida acuosa.