Electrodo de pH para obtener un mejor papel

El efecto del pH en la fabricación del papel influye en las propiedades del producto final. El tratamiento de la fibra a diferentes niveles de pH da lugar a diferentes valores de retención de agua, índice de tensión, de compresión y de diferentes grados de resistencia al arrugamiento. Regular el pH antes de la formación de la hoja del papel es algo muy importante para lograr los valores deseados.

El proceso de fabricación del papel inicia con la preparación de la madera que se introduce a un equipo cortador de donde sale como troncos o astillas, que se les corta a una longitud deseada, seguido de un molido y filtrado, para después transportarlos en una banda para almacenarlos.

El pulpeo consiste en convertir las astillas de madera en fibras individuales de celulosa retirando la lignina (el cual es el material intercelular que mantiene unidas las fibras de la celulosa) del resto de la madera. Los tipos de procesos de pulpeo son: químico, mecánico, semiquímico, reciclado, y otros. De todos estos, el proceso químico es el más común.

El tratamiento químico involucra un proceso con hidróxido de sodio, sulfitos, que prácticamente cocinan la materia prima usando soluciones químicas acuosas a una elevada presión y temperatura para extraer las fibras de la pulpa. El proceso kraft de pulpeo usa un licor alcalino de hidróxido de sodio (NaOH) y sulfuro de sodio (Na₂S) para digerir la madera. Este licor (licor blanco) se mezcla con las astillas de madera en un recipiente de reacción (digestor).

En una etapa posterior se lleva a cabo una remoción del color de la pulpa mediante un blanqueo con cloro, dióxido de cloro, peróxido de hidrógeno, oxígeno o hipoclorito de sodio. Esto se lleva a cabo en torres de blanqueo, después de las cuales se realiza un lavado y se retiran estos químicos, donde el efluente se colecta en tanques para recuperación de los químicos o para enviarlo a la planta de tratamiento de agua residual.

Por razones de economía y ambientales, los químicos se recuperan mediante una concentración del licor negro, combustión de los compuestos orgánicos, reducción de los compuestos inorgánicos, y una reconstitución del licor original para su reuso.

En función del producto final, se agregan diferentes aditivos y materiales de tratamiento, antes de entrar a la caja de alimentación de la máquina de fabricación propiamente del papel. En este momento la pulpa está compuesta de un 99% de agua y de materiales de acondicionamiento, y un 1% lo representan las fibras. En este lugar se debe evitar el fenómeno de la floculación o tendencia de las fibras a unirse entre sí. Para esto se crea una turbulencia y un flujo controlado.

Un vez formada la hoja de papel mediante grandes rodillos, la sección de presión de la máquina permite retirar los remanentes de agua. Después pasa a la sección de secado en la cual el papel pasa una serie de cilindros calentados con vapor, de forma que las dos caras de la hoja entren en contacto con las superficies a alta temperatura. Finalmente los grandes rollos de papel son almacenados como producto terminado.

Esta máquina ha usado hasta el momento cerca del 90% del agua usada en toda la planta, y sólo el 30% de la pulpa originada en el proceso se recupera como licor blanco. Este licor o agua blanca es considerada como rica o pobre en concentración de fibra, lo cual determinará si se le emplea como agua de repuesto para la pulpa original antes de entrar de forma reciclada a la caja de alimentación. El reciclaje del agua blanca tiene una gran influencia en los costos de producción, ya que es más económico reutilizar la fibra y los aditivos presentes que procesarlos en la planta de tratamiento de aguas. El pH de esta corriente se debe medir ya que esto definirá también el que se le canalice para diversos usos. Por ejemplo, se debe ajustar el pH para precipitar los aditivos y otros materiales no fibrosos que se encuentran como materia suspendida.

Durante el proceso de cocido del papel, el pH está entre 7 y 10. Después el valor disminuye a 5-6. Se debe controlar el proceso a un pH neutro para preservar la integridad de la hemicelulosa tanto como sea posible, ya que esto determina la resistencia o rigidez de las fibras.

HANNA® instruments diseña y fabrica los electrodos de membrana plana para medición en líquidos abrasivos y a alta temperatura, como los encontrados en los procesos de este tipo de industria.

Los electrodos AmpHel de punta plana de HANNA® instruments soportan un alto grado de acción abrasiva de sólidos suspendidos y fibras, además de los químicos más abrasivos y una temperatura de hasta 100 grados Celsius.

Electrodo de pH para proceso

Referencias

The pulp and paper making process. Disponible en:

https://www.princeton.edu/~ota/disk1/1989/8931/893104.PDF

Svenska Cellulosa Aktiebolaget SCA, Fabrication du papier, SCA publication papers, SUNDSVALL, Sweden, 2010