Valorisation de fibres de papiers récupérés par traitement chimique de délignification : réactivité des pâtes mécaniques et chimiques

Upgrading recycled fibers by delignification : reactivity of chemical and mechanical pulps

• Auteur / Autrice : Rabi Behrooz Eshkiki
• Direction : Dominique Lachenal, Gérard Mortha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés. Chimie des procédés papetiers
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Grenoble INPG

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydants

Mots clés libres

Fibres recyclées

Délignification

Dioxyde de chlore

Résumé

Les pâtes recyclées sont constituées de mélanges de pâtes mécanique et chimique dont les fibres se différencient structuralement et chimiquement. L'étude présentée vise à appréhender les facteurs déterminants de la réactivité chimique de ces mélanges avec des réactifs oxydants de blanchiment. Le rapport du taux de lignine sur l'indice Kappa est un bon indice d'oxydabilité de la lignine des pâtes. La valeur obtenue pour la pâte kraft est de 30% inférieure à celle de la pâte mécanique, ce qui s'explique principalement par l'importance des teneurs en fonctions OH phénoliques de la lignine. Ceci a été confirmé par modification chimique (diazométhane et periodate de sodium), par analyse spectroscopique IRFT et RMN 13C et par l'étude de composés modèles de lignine. Une méthode originale et simple d'analyse in situ des fonctions OH phénoliques présentes dans les pâtes a été développée, basée sur la réactivité spécifique du dioxyde de chlore sans interférence avec les autres structures chimiques de la lignine. La méthode a été testée sur des composés modèles de lignine et comparée avec la RMN 13C. Les évolutions des teneurs en OH phénoliques sur des pâtes traitées par des agents de blanchiment ont été comparées, ainsi que les effets des stades alcalins. Les résultats obtenus confortent en général les mécanismes réactionnels présentés dans la littérature. En complément, une méthode d'analyse in situ des fonctions quinones a été développée, fondée sur le dosage dès OH phénoliques après réduction des quinones. Les résultats obtenus recoupent assez bien les données d'analyse par RMN 31 P, seule méthode comparative permettant de situer un ordre de grandeur de ces fonctions.

Recycled pulps fibres originate from mechanical and chemical pulps mixtures and exhibit important structural and chemical differences. The study herein reported aims at determining significant factors that affect the chemical reactivity of recycled pulps with oxidizing bleaching agents. It was found that the ratio between lignin content and kappa number of pulps was a good oxidability index. The kraft pulp value was 30% lower than the mechanical pulp value. This was imparted to the important role played by phenolic OH groups in lignins. A confirmation of this was obtained by chemical modification of lignin using sodium periodate and diazomethane, by spectroscopic analysis using FTIR and 13C NMR, and by studies on lignin model compounds. Then, an original and simple method was developed for the analysis of the phenolic OH groups in pulps without lignin extraction, so-called in situ analysis. It is based on the selective reaction of chlorine dioxide with phenolic OH groups without action on other structures. The method was successfully compared to 13C NMR analysis. The effects of oxidizing bleaching reagents such as C102, C12, 02, 03, and alkaline treatments were also evaluated. The results were in general accordance with the reaction mechanisms presented in the literature. Furthermore, a chemical method for the analysis of quinone groups in lignins was also developed, based on the in situ analysis of phenolic OH groups after quinones reduction. The results could be successfully compared with 31 P NMR spectroscopic analysis, the only available method to estimate an order of magnitude of quinone groups in lignins.