Verfahren zur Flotation von Füllstoffen aus Papierkreislaufwässern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flotation von Füllstoffen aus Papierkreislaufwässern sowie die Verwendung wasserlöslicher Salze dreiwertiger Metallionen zur Flotation von Füllstoffen aus Papierkreislaufwässern.

Zur Papierherstellung werden große Mengen Wasser, beispielsweise zur Suspendierung der Faser- und Hilfsstoffe, zur Auflösung anderer Hilfsstoffe (Verdünnen) oder als Sperr-, Dicht-, Kühl- oder Kesselspeisewasser benötigt. Papierfabriken gehören deshalb zu den wasserintensiven Industriebetrieben. Durch Kreislaufnutzung wird jedoch der Bedarf an Frischwasser stark reduziert (Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie, 17, 577 ff. (1979)).

Um gleichbleibende Papierqualitäten zu gewährleisten, muß das im Kreislauf geführte Wasser weitgehend frei von Papierfasern und Hilfsstoffen sein. Papierfasern und Hilfsstoffe, beispielsweise Füllstoffe, Leime, Farbstoffe, Entschäumer und/oder Dispergiermittel, die während der Papierherstellung in das Kreislaufwasser gelangen, werden durch Filtrations-, Flotations- oder Sedimentationsverfahren aus dem Kreislaufwasser entfernt. Die Abtrennung von Faser- und Füllstoffpartikeln geschieht häufig durch Flotation, indem Luft durch das Kreislaufwasser der Papiermaschine gedrückt oder gesaugt werden. Kleine Luftbläschen verbinden sich mit den Faser- und Füllstoffpartikeln und bilden an der Wasseroberfläche einen Schaum, der mit Stoffängern entfernt wird.

Mit den bekannten Flotationsverfahren werden jedoch die Füllstoffe nur sehr unvollständig aus den Papierkreislaufwässern entfernt. Dies ist insbesondere dann von Nachteil, wenn zur Papierherstellung neben Holz-, Halbzell- und/oder Zellstoffen als Fasermaterialien auch Altpapiere eingesetzt werden, da die nur unvollständige Entfernung der aus den Altpapieren in das Wasser gelangenden Füllstoffe zu Schwierigkeiten bei der Herstellung von Papieren mit standardisierten Qualitätsmerkmalen führt.

Die Aufgabe der Erfindung bestand daher in der Entwicklung eines Verfahrens, mit dem es möglich ist, den Füllstoffaustrag aus Papierkreislaufwässern zu steigern.

Die Erfindung geht von der überraschenden Feststellung aus, daß die Entaschung, d.h. die Abtrennung von Füllstoffen aus Papierkreislaufwässern erheblich gesteigert werden kann, wenn durch Zugabe wasserlöslicher Salze dreiwertiger Metallionen die Papierkreislaufwässer flotiert werden.

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zur Flotation von Füllstoffen aus Papierkreislaufwässern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Papierkreislaufwässer

• 1. mit wasserlöslichen Salzen dreiwertiger Metallionen versetzt werden, so daß sich pH-Werte zwischen 4,5 und 9 einstellen und
• 2. nach Zugabe von 5 bis 100 g anionischer Tenside pro m³ Kreislaufwasser als Sammler in an sich bekannter Weise flotiert werden.

Ein weiterer Erfindungsgegenstand ist die Verwendung wasserlöslicher Salze dreiwertiger Metallionen zur Entaschung von Papierkreislaufwässern.

In der Papierindustrie häufig verwendete Füllstoffe sind beispielsweise Aluminiumsilikate, wie Kaoline oder kieselsaure Tonerde, Calciumcarbonate, wie Kreide oder Kalk, Talkum, Calciumsulfat und/oder Bariumsulfat.

Der pH-Wert des erfindungsgemäßen Verfahren liegt vorzugsweise zwischen 6 und 8. Dieser pH-Wert in den Papierkreislaufwässern wird durch Zugabe wasserlöslicher Salze dreiwertiger Metallionen eingestellt. Dabei werden vorzugsweise 0,05 bis 1 g, besonders bevorzugt 0,2 bis 0,5 g wasserlöslicher Salze dreiwertiger Metallionen pro Liter Kreislaufwasser eingesetzt. Wasserlösliche Sulfate, Chloride, Acetate, Hydroxide, Phosphate und/oder Polyphospate dreiwertiger Metallionen, insbesondere Chrom(III)-sulfat, Aluminiumsulfat und/oder Eisensulfat eigenen sich als wasserlösliche Salze dreiwertiger Metallionen für das erfindungsgemäße Verfahren. Besonders bevorzugt wird Aluminiumsulfat.

Die anschließende Flotation wird mit 5 bis 100 g, vorzugsweise mit 20 bis 40 g anionischer Tenside pro m³ Kreislaufwasser als Sammler durchgeführt.

Als anionische Tenside eignen sich insbesondere C₈₋₂₄-Alkylsul­fate, hergestellt durch Umsetzung von C₈₋₂₄-Alkoholen, beispiels­weise Laurylalkohol oder Talgfettalkohol mit Oleum, Amidosulfon­säure, Chlorsulfonsäure oder Schwefeltrioxid, C₈₋₂₄-Alkylether­sulfate, hergestellt durch Umsetzung von C₈₋₂₄-Alkoholen mit 1 bis 100 Mol Ethylenoxid (EO) und anschließende Sulfatierung mit Oleum, Amidosulfonsäure, Chlorsulfonsäure oder Schwefeltrioxid, beispielsweise Laurylalkohol + 30 EO-Sulfat, C₃₋₂₄-Alkylphenol­ethersulfate, hergestellt durch Umsetzung von Mono-, Di- oder Trialkylphenol mit 1 bis 100 Mol Ethylenoxid und anschließende Sulfatierung mit Oleum, Amidosulfonsäure, Chlorsulfonsäure oder Schwefeltrioxid, beispielsweise Nonylphenol + 4 EO-Sulfat, C₈₋₂₄-Alkyl- und/oder C₃₋₂₄-Alkylphenolethersulfate, hergestellt durch Umsetzung von C₈₋₂₄-Alkoholen und/oder Mono-, Di- oder Trialkylphenolen mit 1 bis 100 Mol Ethylenoxid und anschließende Umsetzung mit Polyphosphorsäuren oder Phosphorsäureanhydrid, beispielsweise Laurylalkohol + 10 EO-Phosphat, Sulfobernstein­säurehalbester von C₈₋₂₄-Alkyl- oder C₃₋₂₄-Alkylphenolpolygly­coletheralkoholen, hergestellt durch Umsetzung von C₈₋₂₄-Alkyl- oder C₃₋₂₄-Alkylphenolpolyglycoletheralkoholen mit Maleinsäure­anhydrid und anschließende Sulfitierung mit Natriumhydrogensul­fit, beispielsweise Nonylphenol + 10 EO-Sulfosuccinat, Sulfobern­steinsäurehalbester von C₈₋₂₄-Alkanolen oder C₈₋₂₄-Alkylaminen, beispielsweise Laurylsulfosuccinat oder Talgaminsulfosuccinamat, Sulfobernsteinsäureester von C₄₋₁₈-Alkoholen, hergestellt durch Sulfitierung der entsprechenden Maleinsäurediester nach einem der in EP-PS 87 711 beschriebenen Verfahren, C₈₋₂₄-Alkylbenzolsul­fonate, hergestellt durch Sulfonierung von C₈₋₂₄-Alkylbenzolen mit konzentrierter Schwefelsäure, Oleum oder Schwefeltrioxid, bei­spielsweise n-Dodecylbenzolsulfonat, Sulfocarbonsäurealkylester und/oder Sulfocarbonsäuren mit 8 bis 24 C-Atomen im Carbonsäure­teil, wie beispielsweise in US 4 529 762 oder DE-OS 35 13 046 be­schrieben, C₃₋₈-Alkylnaphthalinsulfonate, hergestellt durch Um­setzung von C₃₋₈-Alkoholen mit Naphthalin in Gegenwart konzen­trierter Schwefelsäure oder Oleum, sekundäre Alkansulfonate, her­gestellt durch Sulfonierung oder Sulfoxidation von Paraffinkoh­lenwasserstoffen und/oder sulfatierte und/oder sulfonierte Tri­glyceride, beispielsweise sulfatiertes Rizinusöl. Die anionischen Tenside werden in Form ihrer wasserlöslichen Alkali- und/oder Ammoniumsalze, insbesondere in Form ihrer Natrium- und/oder Ammoniumsalze. Die Bezeichnung "Alkyl" steht für gerad- und/oder verzweigtkettige, gesättigte und/oder ungesättigte Alkylreste natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs.

Erfindungsgemäß werden die Papierkreislaufwässer mit vorzugsweise 0,05 bis 1 g, besonders bevorzugt mit 0,2 bis 0,5 g wasserlöslicher Salze dreiwertiger Metallionen pro Liter Papierkreislaufwasser bei 20 bis 60 °C versetzt, so daß sich ein pH-Wert zwischen 4,5 und 9, vorzugsweise zwischen 6 und 8 einstellt und nach Zugabe von 5 bis 100 g, vorzugsweise von 20 bis 40 g anionischer Tenside pro m³ Kreislaufwasser zwischen 20 °C und 95 °C, vorzugsweise zwischen 45 und 60 °C flotiert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können aus Papierkreislaufwässern mindestens 70 Gew.-% des gesamten Füllstoffgehaltes ausgetragen werden.

Beispiele

Ein Papierkreislaufwasser aus der Deinkinganlage mit einem Füllstoffgehalt von 1,2 g/l wurde bei 45 °C in Denver-Laborflotationszellen nach Zugabe von Natrium-C₁₂₋₁₈-alkylbenzolsulfonat als anionischem Sammler und AL₂(SO₄)₃ als Aktivator flotiert.

Die Ergebnisse sind der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen.

Beispiel

Sammler g/l Suspension

Al₂(SO₄)₃ g/l Suspension

Füllstoff-Austrag %

1

0,03

-

43

2

0,03

0,3

75