vacuum centrifugation applied pressure · 2011-07-29 · e centrifugafaocom aplicaao de pressao...
TRANSCRIPT
prGlOCO TcclnricrlArticle
Desaguamento de polpa Draft branqueaclade fibra curia refinada por gravidade vacuo
e centrifugafao com aplicaao de pressao
Dewatering of refined bleached hardwood
kraft pulp by gravity vacuum and
centrifugation with applied pressure
utores to rhrrrsIvlartin1 Hubbe
4arkPanclc
N0
O
W
O
PalavraschaeDesaguamento drenagem refinarao
lelentKCtlRl21 aCUOtillAen7
RESUMO
Foram efetuados trey tipos cle testis de desaguamentocom suspensoes de polpa kraft branqueada de fibra curta
refinada Foi empregado um teste modificado de valor de
retenraode aguaN1WRV modified water retention valuecom pressao aplicada Para umedecer plugues de fibras du
rante sua centrifugaraoOs niveis de refine e as condiCOesde secagem tiveram efeitos dramaticos e consistentes sobre
as taus de desaguamento por gravidade testes de freenesscom aplicaaode vacuo e tambem nos testes de IvIWRV
Os efeitos da secagem foram mais oumenos equivalentes a
inversao dos efeitos da refinaraoEmbora as mudanasno pHe CO1CelltraCdO de Sal daSlUa0BlUOSa telllalIl tld0 a111p10Sefeitos sobre o desaguamento por gravidade ou vacuo essas
condiroes quimicas nao afetaram os resultados do MWRV
de mode significative
INTRODUAOA taa e extensao cla reanocao cle agua chuante a for
marao do papel o desaguamento a vacuo e a prensagem
iunida podem impactar os indices da produao de papel e
Keywords Devvatering drainage drying refiningfUlO17 llIINI rCINT7lrUTl
ABSTRACT
T1T t 1111cSrifclltc7717 rtSLS lf7CpcYt077MCCltiaritl7 efinecl bleached hardwood kraft szrspensionsAmoded water retention alue 111ZRV test was
7sedwith pressure applied to damp plargs offibersdaring their centrugation Refini7sg levels and dry177gol7hT7017S 7Gt7c7l77c1f7 U71d Co77SIS11TffctS 77
dewaterinng rates biz gravity freeness tests with the
applicat7on ofvacuurrr and cxlso theMlRhtests Ef
fects ofdrying were roughlyecuivcxlent to a reversal
ofrelining effects Thougl2 changes in thepH and
salt concentration of tleacueoas solution had largeeffects on dewatering by gravity or vaeuurn these
chemical conditions did not affectlllltRVresults to a
significant extent
INTRODUCTIONThe rate and extent ofwater removal dar
ing paperformation vacuum dewcxtering and
wEtpressing ccniaapact paper7rodz7ctionr7tes
and the amoarnts of energy regariredfor drying
Referencias has Aufares Auilrors references
1 Qepartamento de Ciencia da Madeira e do Papel Universidade Estadual da Carolina do Norte Caixa Postal do Campus 8005 Raleigh NC 276958005 EUA
i iiIUOC iGL CLr r f Ll rL il r7iL c Clbrt
Email hubheancsuedu
2 Institute de Tecnalayia de Nova Jersey Universidade Heights Neirark NJ 071021982
EUA
a quantidade de energia requerida para a secagem Devido
aos altos custos para a reforma de tuna se4ao de forma4aoou de prensas de umamaquina de papel objetivando a me
lhoria na desaguamento os papeleiros buscam maneiras de
aperfeicoar as texas de desaguamento atraves do ajuste do
ambiente quim ico da parts umida da m equine e tambem por
sua seleao do tipo de fibre e condioes de processamento das
fibras A motivaaodo presents trabalho foi a de comparar
os efeitos de diferentes condiCes de fabrica4io de papelpertinentes a remoraode agua em tres estagios criticos do
processor desaguamento por gravidade aplicaraode vacuo
e prensagem umida Um tests baseado na centrifugaaode
plugues umidos de fibras a presence de pressao aplicada e
1lrOpOStO COlnO Ulna lllallelra d0 SC estllnar at telldenClas lla
umidade cla folha continua epos a prensagem umida
Falta de correlacao entre o desaguamento porgraidadee O ilSSlStldO p01 ilCUO
Uma taximais alta de desaguamento initial nao resultanecessariamente em solidus mais altos da folha de papel no
rolo de sucraocouch ou apcSs a prensagem Britt e Unbehend
1985 realizaram umaserie de testes de laboratorio compa
rando as taxis de clrenagem por gravidade tom as taxis do
desaguamento assistido por vacuo Os testes de gravidadedemonstraram a efetividade de aditivos baseados em polietilenoimina seja porsuapropria aaoouquando seguidos por
um agents de retenaocopolimero ani8nico de acrilamida
bias os mesmos aditivos quando submeticlos a testes de
desaguamento assistido por vacuo deram como resultado
a permanencia de niveis de umidade substancialmente
mais altos na folha umida de papel Resultados superioresforam alcanados tanto para o desaguamento por graidade
quanto o assistido por vacuo desde que as suspensoes de
fibras fossem agitadas vigorosamente apps o tratamento
polimerico Os polimeros induziram flocos de fibras fortes
porem sensiveis ao cisalhamento Durante o desaguamentopor gravidade a agua pods passar facilm ente em torno desses
flocos resultando em drenagem rapida Mas sob aplicaaode
vacuo o ar e capaz de passar em torno dos flocos de fibrase a agua e deixada no interior desses flocos
O desafio de prever o desempenho da prensa umida
E dificil determiner experimentalmente se mudanra nas
variaveis da masse na parts umida de uma maquina de papeltem efeito significativo na remorao de agua no nip da prensa
umida Caulfield et cal 1982 E esperado que condioes mo
dificadas nos quimicos da parts umida afetem a quantidadede agua na folha de papel entrzracto no nip da prensa umida
E dificil determiner a quantidade de agua em um feltro de
prensa antes e depois donip da prensa visto que os feltros das
prensas sao repetidamente ezostos a chuveiros de limpeza e
desaguamento por vacuo nas caixaslavafeltro Uhle boxes
Because ofhigh costs recaaired to rehuild a paperniaInait forariagscticin or press section to ar
prove dewatering papermalzers seek ways to en
hance dewatering rates b adjusting the chemical
environment of the wetend and also by their
selection offiber type and processing conditions
forfibers The motivation of the present work
was to compare the effects of different papermaking conditions relative toremoving water at three
critical stages in theproeess gravity dewateringvucrurnapplication andwetpressing A test
based on centrifugation ofwet plugs offibasthe presence of applied pressure is proposed as
a cxy to estimate trends in paperuebmoisture
afterwet pressing
Lack ofCOPreIrtZO1r bcteerr grlnitard rncrrrnrr
CISSLSIe1CIE11CItE7I71y
highsr rate fmrtial detircaterrrag clues riot
necessailyresult in higher solids of the paperweb at the couch or after pressing Britt and LIn
behend 1980 carried out a series of laborutorbased tests comparing gravity drainage rates to
vacauraaassisted dewatering rates The gravitytests demonstrated the effectiveness of additivesbased on polyethyleneimine either by themselves
or tial2en followed by an anionic acrylamide co
polyrner retention aid But the same additiveswhen subjected to vacuumassisted dewateringtests yielded substantiall higher moisture lev
els rera2aining in the wet sheet ofpaper Superiorresults were achieved for both gravitz and vac
uumassisted dewatering if the fiber suspensionswere vigorordsly agitated after polymer treatraent
The polmers induced strong but shearsensitive
fiber flocs During gravity devatering water can
easily pass rorcnd such flocs resulting in rapiddrainage But under vacrtatrn application air is
able to pass around thefiber flocs and water is
leftvithin theflocs
The ehlrllergecfpredictnrg fretyressperfinruarrceIt is difficrlt to determine experirnentallvwhcther a
change infurnzsh variables at the wet endfapaperrraachine has a significant ofEct on water removal in a
uetpress nip Caraeld et al 1982 Changed wetend
chemical conditions can be expected to affect the amount
of water in the wetweh ofpaper enteringthewetpress
nip It is difficult to aecountfor the cartounts ofwaterin apress fabric before and after a press nip since szACda
press fabrics are reeatedly exposed to cleaning show
ersand vczcaaavn devatering czt uhle boxes Also some
0
0
aW
O
Alem disso certa quantidade de agua pode passar do feltro da
prensa para a folha de papel apos esta deixar o nip Alguns pes
quisadores usaram simuladores de prensa tiun ida em laboratorio
Zotterman e Wahren1978Strattonl982Davis 1983 Wegner
1987 Springer tal 1989 Bums et crl 1989 Ainda quetnis
experimentos tenham sido uteis ao revelar aspectos mecanisti
cos do desaguamento em prensas eles requerem equipamentoespecializado que geralmente nao se encontra disponivel nas
instalaroes de testes da fabricaao de papel
1Ietodospara medic5odosalor de retencao de igu ARV
abordagem usada no presente trlbalho para ularos provaveis efeitos das eariaveis da parte umida sobre a
quantidade de agua que pode ser removida por prensagem
iiuiida se baseia na cenhifugaaode plagues iuuidos de
fibras te a determinarao de um valor de retencaode aguatVRV Swerin et al 1990 observaram alta correlaraoentre os resultados do teste de WRV e os niveis de solidos
que foram obtidos por prensagem iuniclZ sob tun corljuntofixo de condiroes Com teste de tVRV Jayme 1944 Thode
et nl 1960 Jayme e Biittel 1968 Scallan e Caries 192Abson e Gilbert 1980 Strom eIunnas 1991 Maloney et
rl 1999 Anon 1912000 podese aualiar a massa relativa
de agua remanescente em um plague de fibras umidas depoisde centrifugado por determinado periodo de tempo e sob
aceleraCao definida
Os metodos tradicionais de teste de WRV Anonimo
1981 2000 nao sao ideais do ponto de vista de se tentar es
timar as quantidades de agua que poderiam potencialmenteser removidas de uma folha um ida por meio da prensagem
tiunida Calculase que tais testes sofram porcausa de a a
existe7icia de um graliente cle pressao quase linear dealtro
das diferentes camadas no interior de um plague de fibras
durante a centrifugaCao essenciahnente sem nenhumapressao aplicada a camada superior de fibras b a oportunidadepara reumidecimento significativo do plague de fibras pelaaguaexpelida depois de terminada a centrifugaaoecumcaminho relativamente indefinido em que o plague de fibras
se forma levando a suspeita de que os resultados podem
depender de fatrrestail como tuiiformrdade na compactaaoe orientarao das fibras Foi mostrado que umapressao mais
uniforme sabre o plague de fibras durante a centrifugaaopode ser obtida pela colocaaode uma massa fixa sobre o
plague umido de fibras Maloney e Paulapuro 1999 Ma
loney t crl 1999 Ahrens t al 1999 O reumedecimento
pode ser minimizado pela colocarao de um disco de vidro
sinterizado fritted glass de poros finos abaixo do plague de
fibras antes do inicio da centrifugacao Ahrens et al 1999Finalmente nossos experimentos preliminares mostraram
que poderiam ser obtidos resultados mais reproduziveis se
os plagues de fibras fossem lormados por filtragem de uma
massapreselecionada de solidos de umasuspensao
water maypass from auetdress felt back into the paperweb after leaving the nip Sorzze researchers have used
laboratorybasedwetpress simulators otterman and
Ybahren 198 Stratton 1982 Dais 1983 Wegner198 Springer et al 1989 Burns etal 1989 While
such etiperiments have been helpful irz revealing mecha
nistic aspectsofpressdegaiering theyreguire specializedecziprzzent that is zrsually unavailable in paperrzzaking testfacilities
1irtcyfterrtionrdire1RI mEtlrorls
The approach used in the present work tojudgethe likely effects ofweterrdvariables on the amounts
ofuater that can be removed b wetpressing is based
orzcentrrrgation ofdampfiber plugs ie deternzi
natzon ofawater retention value wTfRL SStierin et
crl 1990 observed a lriglz correaation between YMV
test results and the solids levels that were achieved
bvwctpressing under afiaed set ofconditiorsIn a
WRV test Jayme 1949 Thode et al 1960 JcxyrzzeandBiittel 1968 Scallczn and Cczrles 192Abson
and Gilbert 1980 Stromand Kunnas 1991 Maloneyet al 1999 Anon 1981 2000 one evalzrates the
relative mass oftivater rernairzirzg in aplug of dampfibers after it has been centxifugedfor afixed lengthoftirzze at a definedacceleration
Traditional WRV test methods Anon 1981
200Jarenot idealfrom the standpoint ftrying to
estimate the amounts ofwater that couldpotentiallybe removedfrom awet web by uetressing asch
tests areepeeted to suerfrom a the existence ofa nearly linear gradient ofpressure within differentlayers within cx fiber plug during centrxgation with
essentially no pressure being applied to the zcpperrarostlaver offibPrs b the opportunityfor sign cant
rewetiing ofthe fiber plug by expelled water aftercentrifzrgation has stopped arzd c a relatively
undefinedway in which the fiber plug isforrnedleading to aszrapiciorr that the results may dependon such factors as packing uniformity andfiberorientation It has been shown that amore uniformpressure on thefiber plug throughoart centrfugationcan be achieved bplacement ofafixed mass above
the damp plug offibers1llalonesandPaulaparro199911Ialoney et al 1999 Ahrens et al 1999
Rewetting can beminirnized by placing awater
saturatedfineporeglassfritted disc belrnti the fiberplug before tlze start ofcentrifugation Ahrens et crl1999 Finall ourprelirrzinaryy experirnents shrraedthat rzzorereproducible results cordld be uchieved iffiber plugs ivereforrzzed byfiltering apreselectedrzass ofsolids from a saasperzsiorz
MATERIALS E METDDDS
liassa de papel prontaA massa pronta foi obtida de manta de polpa kraft bran
queada e seca de fabrica local Sul dos Estados Unidos As
fibres foram imersas em ague comum dispersal 5 minutos
de acao de refinador sem nenhuma taiga aplicada e refina
das poi 20 minutos usandoserefinador de laboratorio tipoHolandesa Valley Machinery Co Appleton WI metodo
Tappi T 200 O grau de refino CSF Canadian Standard
Freeness resultante foi 288 mL metodo Tappi T 227 Uma
batelada alternative de fibres foi preparada de modo similar
porem com 45 minutos de refinaao dando Como resultado
tun grau de refino de 88 mL Foi preparada uma terceira
batelada de fibres dispersandose clelicadamente as fibres
kraft de folhosa branqueadas sem refinaaoSubbateladas de suspensoes de fibres refinadas ou
naorefinadas tinham consistencies de cde156Exceto
onde assinalado diferentemente acondutividade eletrica
das suspensoes foi ajustada em 1000 ltScm pela adiao de
solurao de sulfato de sodio
Os quimicos usados nos experimentos cramgrau de reagente
Testes do grau de refino
Os valores do grau de refino CSF Canadian Standard
Freeness foram determinados de acordo com o Metodo
TAPPI T 227 Em cada caso a massa pronta de fibres foi
cliluida mecliante solurao com concentracaode bicarbonato
de sodio de 104M e condutividade eletrica de 1000 Scm
devido aoNaZSO4 Cade testecomeoucom suspensao de
solidos de05e as consistencies finais chegaram a cerca
de 5 dependendo do tempo e de outros fatores
Testes modificados de Valor de RetenaodeAgua N1WRVNa prepararaode cada teste deMrR 100 mL de pol
pa branqueada de folhosa com aproximadamente 156 de
consistencia com o nivel desejado de condutividade eletrica
geralmente 10005cm exceto se indicado diferentemen
te foram transferidos pare uma garrafa plastica de 200
mL Foram aplicados tratamentos quimicos opcionais aos
conteudos da garrafa Apos cada tratamento quim ico v isto
que algumas vezes houve doffs quimicos em sucessao como
mostrado adiante foi colocada uma tampa na garrafa e os
conteudos agitados vigorosamente durante 15 segundos A
agitaCao foi suficiente pare se alcanar boa mescla de cada
aditivo e pare reduzir os niveis de flocularao visivel
Os conteudos da garrafa plastica foram despejadosno topo de um aparelho de filtragem A parte superior do
aparelho cle filtragem consistia de um cilindro plastico
graduado de 100 mL cam diametro interno de 25 mm
o fundo do qual tinha lido removido proximo a marca
de 0 mL O fundo do cilindro graduado foi moclificado
MATERIALS AND METHODS
Fiber furnish
Thefiberfurnish wasfiamdrylap bleached
Southern 5hardwood1raftpulp obtained at a
local mill The fibers were immersed in tap water
dispersed ve mimtites of refiner action with no
weightappliedj and refinedfor 20 rnimtes using a
Hollander type laboratory refiner ValleylIachirrerCo Appleton IY7TPPIMethod T 200 The result
ing Canadian Standard Freeness value tivas 2S8mL
T1PPLllethod T 227 An alternative batch offiberswas similarly prepared butnith 45 minutes ofrefining yielding afieeness of88rrL A third batch offiherswasprepared bygerrtly dispersing tlrehleached
HYijkraftfibers tivithout refiningSubbatches of refined or unrefined fiber suspen
sions had consistencies ofca156Exceptwherenotedotherwise the eaectrical conductivity of the sus
pensionswas adjusted to 10001tScnrbtthe additron
ofsodium sulfate solution
Chenziectls used in the experirentswere ofregentgracle
1ieesress tests
Canadian Standard Freeness CSF values were
determined according to TAPPIIvlethod T 227 In
each case thefiberfr4rniilrwas diluted with solution
having asodiuraz bicarbonate concentration of10
Mandan electrieal conductivity of10t0ltScm fGluerolczSO Each test started with aslurry solids of05and the final solids was as high as about 5
depending on the tiraae and other factors
Modified iLater RetertinValue tess 11jIWZLIn preparation for each11IlVRT test 100rrL of
approximately156consistence bleached hard
woodpulp stock at the desired electrical conductiv
ity level usually 1000 cmunless noted other
wise was transferred to a 200 mL plastic bottle
Optional chemical treatrnents were applied to the
contents of the bottle4fter each chemical treatrarent
since sometimes there tivere two chemicals in suc
cession cis shown later acap wasplaced on the
bottle and the contents wereshaken vigoroaslyfor15 seconds The slralzing was srafficient to achieve
goodmiaing refeach additieacrd to reduce the lev
ls of risible flocculationContents ofthe plastic bottle werepoured into the
top ofafilterapparatas The top part ofthe filterapparatraconsisted ofa 1OOrnL plastic grcxduatedcylinder inside duxmeter 25 minfrom tivlrich the bot
tom had been reraaoved near to the 0 mL mcrrl The
0
a
O
aW
O
colandose a ale um quadrado de 50 mm de Ledo e 5 mm
de espessura de PPMA e oncle foi recortado em seu Cen
tro um furo de 29 mm Um pedaco quadrado de borracha
Camaradearde bicicleta foi cortado Para Cesar com a
base do conjunto do filtro e colado no Lugar usandose
pare isso adesivo de encanador Foi modificada a parte
externa de uma seringa plastica descartavel de 60mL
da marca BectonDickinson colandoseuma tale de aro
inox de malha 100 a sue superficie superior Antes de Cada
experimento o cilindro graduado modificado foi preso na
secrao da seringa que foi inserida dentro da mange de
borracha de um aparelho de vacuo Imediatamente eposo enchimento do aparelho de filtragem com a amostra da
suspensao fibrosa foi aplicado vacuo de 375 mm Hg e
simultaneamente ligado um temporizador O temporizadorera parado quanelo a mistura na secao do cilindro gra
duado tivesse atingido a marca dos 20 mL Cada taste de
drenagem por gravidade envolveu aumento de consistencia
de 156 pare 75Logo depois um tarugo de madeira de fibre curta en
vernizado com 24 mm de diametro e comprimento de 255
mm foi colocado no topo da seccaodo cilindro graduadoPara compactar delicadamente o topo da camada de fibras
deixandoaplena Posteriormente foi aplicada pressaomoderada ao tarugo suficiente Para fazer com que a aguasubisse de 20 a 50 mm dentro da coma anular antra o tarugoe o cilindro graduado O vacuo foi parado abruptamente no
volume de 8 mL o que implica em consistencia de 173Cada almofada de fibras foi carregada em um tuba cen
trifugador Fisherband 50 mL com tampa rosqueada de
acordo com o esquema mostrado na Figure 1
bottorrr oftlegradriatecl cylinder was moclifiecl hil
gluing it to a0main square of7 mm tlriclP1llfA
from which a29 mm diameter hole had been cut in its
center square piece ofrubber bictrcle tubing was
cutto match the base of the frlter assembly andgluedin place using plumbers adhesive The outer part ofaBectonDickinson brand 6QrnL plastic disposablesyringe was modifred by glaiing a section oflOQrt2esh
stainless steel screen to its upper surface Beforeeach experiment the modedgraduated cylinder was
clamped onto the ayringe section which was inserted
into therubber sleeve ofa vacuum cxpparatus bazrze
diatelvafter filling the filter apparcitars with the slurrysample a vacurrrrr of35rnrrt Hg was applied anda timer was startedsimultaneously The tirrrer was
stoppednhen the mixture in the graduated cylindersection had rEached the 20 mL mark Each gravidrainage test involved an increase infiber solidsfromLbsolids to solids
Soon thereafter cx 24 mri2 diameter varnished hard
wood dcnvel having a length of25 mm was placedinto the top of the graduatedclinder section andiised
to gently pat the topfthefiber pad surface making it
flat Thereafter moderate pressure was applied to the
dowel srffrcient to cause water to rise by 2Q to SQ mrn
within theannulishettiveen the dowel and the grciduatedellinder The vacuum was stopped abriptlyat 8
mL Volume which lrnplies a consistency of1730
Eachfiber pad was loaded into acentrifuge tube
Fisherbrand J mL with screw cad according to the
scheme shown in Figure 1
Tubo centrifugador de 50 mL
6t rnL cenfrifalye tube
Tampa rosqueada t Screw caia
Peso dVlass
Tela malha 200 tZ33rrzsiascreen
Plugue iamido de fibras I3arnp tiiaerptrg
Disco de vidro sinterizado Fatted yiass disc
Tubo reforado com taleeiraforced tcrbira with gcreera
i
Figure 1 Diagrama esquematico do tubo centrifugador e ordem de enchimento pare o testa de valor de retengao de agua modrficado
Para proporcionar espacoa agua expelida foi inserida
no centrifugador uma secaode tubo Tygon reforadoe com ajuste apertado de 31 lnm de colnprimento com
pega circular de tela inox malha 100 colada a seu topo
Foi adicionado a seguir um disco de vidro sinterizado
formado a partir de fibras de vidro cat N 584835tamanho de poros D da Ace Glass Inc O tamanho
nominal dos poros era de 10 a 20 m Os discos foram
armazenados em agua deionizada entre um use e outro
O proposito do vidro sinterizado de poros finos foi mini
mizer os efeitos do reumedeoinlento Ahrens etil1999O plugue de fibras foi colocado no tubo centrifugadorsem se alterar seu formato L7ma peCa circular de tela
inox m alha 200 foi colocada sobre o plugue de fibras para
minimlzar qualquerretellcaode menisco de agua naquelaposirao como consegiiencia do vacuo Por file foi inse
rido um peso de 1S7S g consistindo de tuba Tygoncom
peca de taruode madeira de folhosa bem ustada no seu
interior A altura de coda peso erade 30mm sem contar
a alga com olhal rosqueada e a massa total incluindo a
alga foi de 1575 g Depois de unir as tampas rosqueadasaos tais seis tubos centrifugadores os conteudos foram
acelerados a 2500 revolucaesdurante 301ninutos a uma
temperatures controllda de 25Cusandose centrifugesCentra CL3R des International Equipment Co com
Rotor Horizontal tipo 958 6x50 mL Coda teste envolveu
aumento de consistences de 173io veja anteriormentepara algo entre 23 e SO dependenclo dos condioesdes refinaao e tratam ento
A aceleraaoagindo sobre a agua napolpa foi calculada como
1zR2atiRvzR4azRvz
onde U e a aelocidade linear na posiraoradial R e v sao
as rotaroes por unidade de tempo Em vista do fato de que
as almofadas de fibras estavam se compactando durante o
processo de centrifugadoo de ulna espessura de cerca de 17
mm para espessura too baixa como 8 mm em alguns casos
e porque o valor de R variou conforme a posiraono interior
des almofadade polpa a aceleraao calculadaA variou names
faixa de 6440 a 7610 msz
preSSd aClllllu121di1 elll dllerzllteS Ca1118di1S delltro d0
disposititro de NIuRfoi calculada deacordo com P
J1 pyzRdronde
adensidadepdepende dese a caluada consideradae
parte des massa aplicada parte des almofada defibras e ate que
ponto a almofada defibras se tornou densificada nomo mento
em que a equa aoeaplicadaA densidadedomaterial celulosico
foiassumida como sendo15gcmPor questoes desimplicidade foram considerados somente os pontos To
provide spaceforfloe expelled lhateraclosefittnig1mfrclTIon0bing section 31 rnraa inlength andhavingacircular section of 100meshstainless steelscrE
englued to its top wcrs inserted into the tr4be frit tedglassdzsc formedfioraglass fiberseatn 5848 35pore
size D frornAce Glasslncwas added nextThe
narninal pore size was 10 to20 m The discs were stored
in deionizeduesterbetween uses Tlae prrposeof
the fineporefritted glasswas to minimizere wettingeffectsdhrensetal 1999 The fiberplugwasplacedinthe centr fuge tube withoaat disturbing its shapeA circular
sectionof 20rneshstainless steelscreen wasplaced
ahove thefber plugto miniraaize c7savretention of
ameniscusof waterinthat positionasa result ofvacuumFinally a1S 7 5gweight was inserted cora sisting
of a25 Smraa outside diameterTygon tube with aclosely
fittinghardwood dowel section passed inside ofitThe height ofeach weight was30 raarraIlithoutcount ing
the eye screwhandle and the total mass irachrding thehandle wcxs 155gAfter
attaching thescrew caps tosix saa chcen trifuge
tubes the contents were acceleratedat2500r
evolrationsperrninrate for 3O minutes ata controlled temperature
of25Casinga Centra CL3R centri fuge
froraa Inter nationcxlEquipmentCowith a958 Horizontal
Rotor type 6x 50 mL Each 111tVIZVtest involved
anincrease infrhersolids from1 see earlierto soraaewhere between2and JOode pending
on refrnng and treatment conditions The
acceleration acting on water within the pulp padIl ascalculated asA
hlR2nRvR4ar Rv17
laerefis the linear velocityat radial positionRandvis the rotations perunit tune Tn view of the fact thatthe fiber pads were becoming compacted dur ing
the process ofcentrifugation fioma thicknessofabout1mm to a thickness as low as 8 mm insome cases
and because the vcxlue ofR varied 17itlaposition withinapzdp padthe calculated accelerationAvar ied
within the range 6440 to i610 mszThe
accumulated pressureatdifferent layers with inthe111lVRl devicewas calculated accordingto P
fPVzRdru
herthedenshpdepends on whether thelayerbeing consideredis pcxrtofthe applied rncxsspartofthefiberpad andtheextent to which thE fiberpadhas become densified atthe rn amentIl henthe egzration isapplied The densityofcellulosicmaterial was taken to bel5gcragFor sim0
A
0
a
wO
initial e final de cede ciclo de centrifugacao Por exemploa pressao maxima na base do plugue de fibras adjacente ao
vidro sinterizado proximo ao inicio da centrifugarao foi
oalculada pela seuinte sohiio para a integraio
P p plugue de fibras 2rt v R Rzpeso fixo 21tZ v
z IRz R32
onde R e a distancia radial do eixo do motor ate o fundo
do plugue de fibras RZ e a distancia correspondente ao topodo plugue de fibras e R3 e a distancia ate o topo do peso
fixo A pressao na camada inferior de uma almofada de
fibras no inicio da centrifugaao foi calculada como sendo
216 kPa esperandoseque o valor deveria cair ate 166 kPa
dependendo da extensao do desaguamento Enquanto issodurante um teste tipico a pressao aplicada na camada supe
rior da almofada de fibras foi calculada para subir de 866
kPa a 965kPa Apos a centrifugaaoo plugue de fibras foi
pesado em um recipiente dealuminio de massy conhecida O
plugue de fibras foi entao secado durante a noite a 105C e
pesado novamente O valor da retenaode agua foi calculado
de acordo tom
Ivi1uRV 100 x massy umida epos a centrifugaaomassa Seca massy Seca
plicit only tl2e starting point and the very end ofeach
centsgation cycle were considered For example tle
mcimann pressure at the base ofthefiberplug adjacentto thefiitted glass near the start of centrifugation was
calculated b the following solydtion to the integration
P p berplug 2ar v R R2 p fixedweight2tv R2 Rs
where R is the radial distance from the rotor axis
to the bottom ofthe fiberplug R s the orresporuling distance to the top of the fiber phrg andR is the
distance to the top of the fixed weight The pressureat the bottom layer oJaJiber pad at the startofcen
trifirgrztion was calculated to be 216 kPz and tle
valrce titias expected to fall as lojas about 166 kPa
depersdirrg on the extent ofdewateringlIeanwhilethe applied pressure at the top layer of theJibes padti1as calculated to rise from d66hPa to 96 kPa
during a typical test 4fter centrifugation thefiberplug was weighed on an alaaminzazpczn ofknown
mass TI2e fiberplug was them dried over night ut
It5C and weighed again The water retention
value was calerrlatedaccording to
IbfRV 100 x damp mass after cenlrifrgationdryraassdrvmass
RESULTADOS
Efeitos da refinaaoa secagem
Como sera mostrada na Parte 2 desta serie a adicaode varios quimicos diferentes a suspensao de fibras kraft
branqueadas de folhosa e refinadas afetou significativamente odesaguamento por gravidade como representadopelo teste dograu de refino CSF Canadian Standard Fre
eness Por contraste os resultados do valor de retencaode agua IvIWRV foram mais discretos Para prover um
contexto dentro do goal se pudesse comparar as grandezas relatives des mudanas induzidas por quimicos nas
propriedades do desaguamento as Tabelas 1 e 2 mostram
resultados de alguns experimentos suplementares nos
ltfSULTS
Effects ofrefining and dryingAs willhe shown in Part 2 ofthis series addition
ofvarious different chemicals to refined bleached
hardwoodrraftfiber suspension significantly affectedgravitrdewatering as represented by anadian
Standard Freeness CSF test By contrast modi
Jiedwater retention value11YVRV results werernore
subtle To provide a contextnithinnl2ich to comparethe relative magnitudes ofchericalinduced clrangesin dewatering attribrtes Tables 1 and 2 show results
ofsorne supplementary experiments in which the inde
Tabela 1 Efeitos da refinaao a subsegiiente secagem nos tempos de desaguamento a vacuo
3df d4vs31E11P11F1adSftleP11P d11Yallle1e6fissets3afPF
Freeness initial mL CSF Tempo de drenagem a vacuo s liacutm drtrnara tlmziilrrtaltretss juL CSF Initial lritra Secagem por 5 h 5huur drrd Secagem por 20 h 0hours clriNao
refinada lrrrefineci 6 8 24 5 288
106 10866 29 88
1300 1740720 F134
As
fibras foramsut metidasaurna ligeira reinayioquantlo o plugue seco foi redispersadob rsur adtogrr gig i r i rryc rrsd e PtCinco
horns nao foram suficiei tespara sear cornpletamente esta amostra Fi ehoursioasr otsuSicerTTTOcorroleTelydyiftssar7rple
Tabela2 Efeitos da refinaaoa subsegiiente secagem nos resultados dos testes de valor de retenade agua modificado
eea3 HLiPH8d8aafir aHsss@tHH fr HrifBHHWaHHsHisdHiiaHdv E2s
Freeness initial mL CSF Valor de retenaa de agua modificado l Modified wafer retention value aInitial trerlass rnrL SF Initial lnrtral Secagem por 5 h 5hours dtrd secagem por 20 h 0hours irred
Naa refinada Unretinccl 109 102 153 174
288 205179 164 199
88 332316 342 210
As fibras foram submeCidas a mna ligeira refinagao quando o pbigue seco foi retlispersatlo rars i jdleg t r l P r r s ed cd
Cinco horas nao foram suficieitesPara secar completmenteesti arnostra fnhours erasrotsulr t cr r leiydyrsarrrce
quaffs as variaveis independentes foram a extensao da
refinaaoCSF 88 mL 288 mL e amostrasnao refinadase a duraZO da secagem em estufa das fibras antes clo
experimento nao secadas horas e 20 horasComo mostrado na Tabela 1 tanto a refinarao Como
a subsegiiente secagem afetaram profundamente o de
saguamento por vacuo Para suspensoes nunca secadasos tempos de drenagem variaram por um fator de cerca
de 200 conforme a refinaao na Holandesa aumentasse
de zero a 45 minutos A secagem de fibras nao refinadas
afeta significativamente os resultados do IVItiRV A mas
sa nao refinada que foi secada por 5 horas teve aumento
no tempo de drenagem consistente tom a aplicarao de
cisalhamento hidrodinamico em misturador usado para
redispersar as fibras secas Decrescimos marcantes no
tempo de drenagem foram observados quando as amos
tras de fibras Kraft refinadas foram secadas e redispersadas em solurao aquosa padrao No nivel mais alto da
refinaCao o tempo de drenagem caiu por um fator maior
que 10 devido a 20 horas de secagem a 105C conforme
assinalado na tabela cinco horas nao foram suficientes
para secar completamente o plugue de fibras que haviam
sido refinadas para 88 mL CSF Nesse caso a presenrade umidade foi revelada por condensado no recipientede aluminio sob a amostra Numeros repetidos na tabela
indicam testes replicadosA Tabela 2 mostra as mudancascorrespondentes aos re
sultados dos testes de desaguamento centrifugo de MtVRV
No caso das fibras nao refinadas o efeito neta da drenageme redispersao das fibras foi de aumentar um pouco a quantidade de agua retida tom as fibras apos recentrifugacao sob
pressao Por contraste no nivel mais elevado derefinaaoas
fibras nuncaantes secadas comearam tom valor bem alto de
MtJRUma secagem cuidadosa 20horas a 105Ccausou
queda substantial na retenaoda agua Esses resultados
eralmente concordam tom aqueles de estudos anteriores
Jayme 1944 Stone e Scallan 1966 Jayme e Buttel 1968
Gottsching e Sturmer 1978 De Ruvo e Htun 1983 Ellis e
Sedlachek 1993 Bawden e Kibblewhite 1997
pendent variables were the extent of refining CSF b8
ml 388 rnl and rxnrefined samplesJ and the dacration
ofoven drying ofthe fibers before the experiment notdried 5 l2ours and 20 l2ours
As shown in Tcxble 1refining and subsequent drying both proforxndly affected vacuzrm dewaterirngForneverdriedfbersuspensions draincxge tunes
varied by cz factor of about 200 as Hollander beatingincreased from zero to 45 minr4tes Drying ofthe un
refinedfibers signeantly affect on thetIIbRVresults
Unrefined stock that had been driedfrr 5 horxrs experienced an increase indrainage time consistentwith
the application ofhudrocvnamicshear in a blender
that as used to redisperse tlae driedfibers 1vlarkeddecreases in drainage tirrre wereobserved when the
sara2ples ofrefinedkraftfibers tivere dried and redis
persed in the standard aqueous solutiontthe highest level ofrefining the drainage time fell by afcxctorgreater than 10 due to 20 hoairs ofdrving at lO5C
As noted in the table five hours wcxs notsufficienttocompletely dry theplug offibers that hadheen refinedto 88 mL CSF The presence ofmoisture was revealed
in that case by condensate ire thealrrminum pan under
the sample Repeatedrrzurbers in tlie table indicate
repliccxte tests
Table 2 shows corresponding changes isr the re
srrlts ofcentrifugalllYiRVdewatering tests In the
caseofunrefrrsed fibers the nei effect ofdrying and
resuspending the fibers was to somevhatincrease
the amount ofwater retained with thefibers crftercentrifugation under pressure By contrast at the
highest level of refining the neverdriedfibers started
outwith aver high level oflllTRh Thorough dring 2Jhours at 105C cazrsed a substantial drop in
water retention These resirlts generally agree with
those ofearlier studies Iayme 1944 Stone cxnd Scal
lan 19b6 Jayrne andButtel 1968Crttsching acrd
Stunner 1978 De Ruvo andHtun 1983 Ellis and
Sedlachek 1993 Bawden andIibblewhite 19971
0
A
O
aW
O
Efeitos do pHA Figure 2 mostra os resultados dos testes de freeness e
MWRV quando as soluoes de fibras restantes foram tratadas
com acido sulfurico ou hidr6xido de sodio Para ajustar o PH
para mais ou menos relativamente a valor nao ajustaclo de 8
O tratamento acido geralmente aumentou o freeness da mas
se especialmente quando o pH caiu ate 4 Se tal tratamento
acido fosse aplicado em umamaquina de papel poderiam ser
obtidos aumentos significativos nas texas de desaguamentotodavia o papel produzido estaria sujeito a uma rapida fra
gilizaraodevido a efeito de endurecimento Stone e Scallan191bLindstrom e Carlsson 1982 Nazhad e Paszner 1994
Weise 1998 e ahidrolise acida McComb e Williams 1981
Ilungness e Caulfield1982Welf et crl 2005 Oefeito do pHsobre o freenesspode ser atribuido a crescente protonaraodos
grupos carboxila nas fibras neutralizando cargas superficiaisnegatives e reduzindo seu inchamento Lindstrom e Carlsson
1982 Alem disso materia fine de carga neutra tern maior
tendencia de aderir as superficies desfibras Tais linos ligadosficam impedidos de migrar para posiroesinconvenientes onde
blodueariam canais de drenaaemna folha iuliida de papelHubbe e Heitmann 2007
Surpreendentemente nao houve mudanrasignificative nos
valores de retenCaode aqua dev ido a variaCao do pH nas condi
coes pressurizadas usadas na presente analise Este observaaoe consistente com o trabalho de Lindstrom e Carlsson 1982
que descobriram que efeitos des diferencasdo pH sobre grau de
inchamento des fibras eram relativamente menoresno caso de
fibras kraftbranqueadas Efeitos muito mais significativos do
pH e retenaoda ague foram obsenados em testes de amostras
de polpa com alto conteudo de grupos de acido carboxilico
Jayme 1944 Lindstrom e Carlsson 192
Effccs cfpHFigure 2 shows results offreeness and1l1YYRV tests
when the default fiber suspensions had been treated with
either sirfuric acid orsodium hydroxide to adjust thepHupor dcnvn relative to an zanadjzrsted value of acid treat
mentgenercxll increased stock freeness especially when
thepH beccxrrre lower than 4 Ifsuch acid treatment were
implemented on apaper machine significant increases
in dewatering rates cruld be czclaieved ho7ever thepro
dztced paperwould be srdbject to rapid embrittlement due
tohornification Stone andScallan 1966 Lindstrornand
Carlsson1982azhadandPaszner 1994 LVeise 199bandacidhydrolysis cCornb and illianzs191hhrgness and Ccrrrlfielc 1982 Tielfet ah 2005 Tleeffect ofpHon freeness can beattribrtedto inereasingprotonationofcarboxylgrcnsps on thyfibers neutralizing their negativesurface charges and decrecxsing theirstivelling LindstromandCarlsson 1982 lsq fine matter of neutral chargewill have a greater tendencrto cling to thefiber surfacesSuch bcnLndnespreventedfrrrnmigratingto inconvenient
positions where they block drainage channels in the 1tiet
web ofpaper Hubhe andHeitrnann 2001Rerrrarkably therewas nosigniZCantchange inwater
retention values due to pHvariation under thepressacrizedconditions zrsed in thepresentanalysis This observation
is consistent with the work ofLindstrom and Carlsson
198217hofounclthateffects ofpHdifferences on offectsrelated to fiber swelling were relatively rrrinor in the case
of bleachedlraftfibers Much more significant effects ofpH and water retention were observed in tests ofpulpsampleshcninga higher contentofcarboxflisacidgroupsJatina2e 1944 Lindstrorrr and Carlsson 1981
0 45Qa Grau de refino CSF mL
440GarraclirSarrrard
tF lrecrrrti
J v 350 1 Valor de retencao de
as ague rnodificacloD
u u 300t
MudfdivCF vtdSii
FefnF7eravalar
yo
o 254
i Z3 a 200
150a
104n
v c 50
D
fl 2 4 6 S 10 12 9 4
pH
Figure 2Efeito do pH no freeness a valor de retenaode ague modificado da polpa krait refinada a branqueada de madeira
de fibre carte
Fiae2 Effect ofpH on the freeness and modified water retention value ofretined bleached hardwood kraft pulp
o zoo
r r Retencao de aquair rr
dater retention
vu
2Ofl0 r Tempo de drenagem
o a 9 Q PrainaetimeE
a 150
n
o 100 O
m o m o
so
0oas 1 10 100 1000 100005
condutividade NStcm t Conductivity Slcm
Figure 3 Efeito da adiao de sulfatode sodio afetando a condutividade eletrica no valor de retenao de agua modificado
a os temposde drenagem a vacuo da polpa kratt de fibra curta branqueada a refinada
Figrire 3 Effect of scrclrunr sulfate addition affettfng electricalcordrrriivity cn terr7erdified water retention value and
vacuum drainage tune sJ of refined bleached hardwood kraft pulp
Efeitos da adicao de salfito de sodio
A Figura 3 mostra efeitos significativos de ions de sais
nos resultados do tempo de drenagem pot vacuo As conduti
vidades eletricas abaixo de 100Scm foram alcanadas pot
filtragem repetida de amostras de polpa em peneira inox de
malha 200 epolo reposiraoda Ease aquosa de duns a cinco
vezes com agua deionizada Os tempos de drenagem decres
ceram marcadamente com crescente condutividade eletrica
ate valor de aproximadamente 1000 ScmOs resultados dos testes do MrRtmostraram efeito
relativamente pequeno da adirao de sulfato de sodio na
faixa dos candices consideradas No nivel mais baixo da
condutividade eletrica toot de sal menor possivel as fibras
se mantiveram com menos agua Embora tal tendencia sejana clirecaoopasta a de algumas expectativns Eklund e Lin
dstrom 1991 resultados similares foram reportados pot Li e
Dai 2004 Um a explicaraotentativa e deque na ausencia de
ions de sal a espessura de camaclas eletricas duplas se torna
maiar que 100 nm de modo que camadas duplas nao mais
estao aptas a se format dentro dos linos poros dos paredescelulares dos fibras celulosicas Coma consegiiencia os poros
muito pequenos se tornam neutros em cargo e os efeitos da
pressao asmotica se tornam menos significativos Hubbe2006 Hubbe et al 2007b Outro ponto a se considerar e se
as efeitos observadas foram devidas ao tipo de sal utilizado
Bendzalova etcal 1996 abservaram valores de retenaode
agua significativamente mais altos no caso de bateladas de
polpa expostas a diferentes soluroessalinas t7aloresde reten
aa da agua muito mais altos foram observados na presena
Effects of sodirnrr strlfate addiriorr
Figure 3 shotivs significant effects ofsalt ions on
vacuum drainage time results Electrical conductivi
ties below IOOuSicrar were achievedhy repeatedlyfiltering the pulp samples on a200mesh stainless steel
screen ar2d replacing the agueousphase two to fivetimes with deionized water Drainage tunes decreased
markedly with increasing electrical conductiithup to
a valyde ofabout 1000 uSicrnResults oftheIIYirRV tests showed relatively little
effect ofsodirrrn sulfate addition over the range ofconditions considered At tl2e lowest electrical con
ductivit level lotivest salt tl2eJibers held onto less
water Although such a trendrrnsopposite to some
expectations Eklund andLindstrorn 1991 similarresrlts were reported brLi andDai 2004 A tenta
tive exploitation is that in the absence of salt ions the
thickness ofelectriccxl double kayers becomes greaterthan aboait 100 nnr so that dorible layers no longerare able to form within thefine pores ofcellulosic
fiber celltifalls As cr consegrence the very small
pores become neidtral in charge and osmotic pressure
effects become less sigrtificantIubbe 2006Iubbe
et al 200h Another issue to consider is whether
the observed effects were due to the hpefsult trseca
Benclzcxlova et al 1996 observed significantly higherwater retention2 values in the case ofpulp batches
thatuere exposed to deferent salt solutions 11Iuch
higher water retention values were observed in the
0
A
O
aW
O
de certos carbonatos inorganicos durante tratamentos sob alta
temperatura Com respeito a tail pontos os resultados atuais
podem ser considerados prelim inares e m ais pesquisas serao
necessaries Para reveler implicaoesmail amplas
aL
a
W
O
DISCUSSAO
Os presentes resultados apoiam descobertas anterioresdando suporte a validade do teste de MWR Por exemploa resistencia a remocaode agua aumentou com o aumento
da refinaraoJayme e Buttel 1964 Em concordancia com
trabalho anterior os efeitos da secagem de fibras kraftbran
queadas foram similares ao irnerso da aao de refinaraoSzwaresztajn e Przybysz 1976 Zhang et nl 2004 Ambos
us efeitosszo consistentes com a abertura de espaus entre
camadas celulosicas durante a refinaaoe o quase semi
irreversivel fechamento de tais espaos quando o material e
novamente secede Stone e Scallan 1966
Observioesintrigantes que comidam miispesquiss
Alguns dos efeitos das condioes ionicas inorganicasforam surpreendentes no que diz respeito a um trabalho
anterior O trabalho anterior mostrou aumento no WRV
com pH crescente Jayme e Buttel 1964 Em contrapartida no presente estudo houve um efeito significativono freeness da polpa devido ao pH mas nenhum efeito
significativo do pH no MWRV Propoese que as mu
danas do freeness foram devidas principalmente aos
efeitos da coagularaoemrolvendo fibrilas e finos Uma
vez coagulados juntos os materiais celulosicos finamente
divididos proporcionam menor resistencia ao fluxo da
agua Visto que os testes do MWRV envolveram 30 mi
nutos de centrifugaaonao se espera que a velocidade
do fluxo de agua atraves do material celulosico seja um
ponto significativo Como sugerido por Strom e Kunnas
1991 mudanas na retencaode agua podem ser devidas
tanto a agua retida dentro das Paredes celulares quanto a
retida nas superficies das fibras Os presentes resultados
sugerem que o pH teve um efeito pequeno sobre a quan
tidade de equilibrio da agua retida pelas fibras kraft de
madeira de fibre curta branqueadas e refinadas
A maioria dos pesquisadores que estudZram os efeitos
da adicao de sal no inchamento das fibras concluiu ao
contrario daFigure 3 que a agua da parede celular dim inui
com a adicaocrescente de sal Eklund e Lindstrom 1991Tal tendencia seria consistente com as consicleragoes sobre
a pressao osmotica Scallan e Tigerstrom 1992 A maior
parte de tais estudos emrolveu a remocaoprevia de cations
divalentes das fibras deixandoas em estado de certa
forma artificial purificado no inicio dos testes Eklund e
Lindstrom 1991 Strom e Kunnas 1991 Li e Dai 2004Par contraste os presentes testes emolveram fibras nao
modificadas que ainda assim teriam cations divalentes
presence of certain inorganic carbonates dzlring highternperature treatments Titlzrespect to such issues
the present results can be consideredprelira2inar and
further research will be needed uncover their wider
implications
DISCUSSIONThe present reszrlts szrpport earlier findings lend
ing support to the validity of tl2e 1vITiRV test or
instance resistance to water removal increased with
increased refining Jayme arzdButtel 1964 In agreementnith prior wor1ti effects ofdrving of blecxched
kraftfiberswere sirrzilar to a reversal of therfrrzingaction Szearcsztajn andPrzbsz 19i6 hcrng et
al 2QQ4 Both of these effects are consistent with
the opening zrp of spaces bettiveen celhrlosic layersduring refining and the seraaiirreversible closure ofsarch spaces when the material is again dried Stoneand Scallan 1966
hltrrarltJla obserrrrtions PIIrx llrYlrEfrrrtlrer reserneh
Some of the effects of inorganic ionic conditions
weresurprising relative to previousnorTz Previous
work has shown an increase inIRLwith increasingpH Jayme and Buttel 19154 Bcontrast in the
present stzzdv there was a signifrcant effect ofpulpfreeness due to pH but no significant effectofpHonltlYtRU It is proposed that the freeness changesweremainlydrae to coagrlation effects involvingfibrils andfines Cnce coagulated together the finelydivided cellulosic materials provide less resistance
to thefiowofwater Becaarse theIIWRitests in
volved 30 minutes ofcentrifugation the speed ofwa
ter flow through the cellulosic material is no longerexpected to be asign cant issue Assrggested byStrom and Kunnas 1991 changes ire water reten
tion may be due to either water held within the cell
walls or at the surfaces of thefibers Thepresent re
sults suggest that the pHhad little effect on the ecuilihriazrrt amount ofwater held by the refined bleachhardwood kraftfibers
tVlost researchersnho have studied effects ofsalt
addition on the swealing offibers have concluded
contrary to Figure 3 that cellnall water decreases
with increasing salt addition Eklund andLindstrom
1991 Such a trendtiould be consistent with osmot
ic pressure considerations Scallan and Tigerstrom1992 Most ofsuch studies have involvedpriorrernoval ofdivalent cationsfromthe fibers leavingthem in a sornewhat artcial prrred state at the
start of the testing Eklund cxncl Lindstrom 1991Strom and k rrnnas 1991 Li and Dai 2J04
By
equilibrando as cargas devido a alguns dos grupos car
boxilato naquelas superficies O NaOH pode ser capaz de
der inicio a uma reaaode trots ionica semelhante ao queacontece em um dispositivo de abrandamento de aguaCoen a adicaoprogressive de NaOH os cations divalentes
podem ser liberados des fibres levando a niveis mais ele
vados de inchamento O fato de que resultados deIItRV
mais baixos foram observados nos niveis mais baixos de
condutividade testados apoia um novo conceito de Como as
cargas ionicas been no interior des Paredes celulares des
fibres podem ser ligadas e desligadas dependendo de
os ions de sal estarem presentes na suspensao Hubbe t i
nl 2007x Somente quando ha concentrarao suficiente de
ions presentes na soluao e as cam adas duplas ionicas na
superficie carregada comprim ides em grandeza suficientee que a ionizacao pode ocorrer em tais locais carboxila
interiores Testes de acampanhamento mostraram que os
resultados observados nao poderiam ser atribuidas a perchde finos durante o ajuste da condutividade eletrica
CONCLUSOES
Um teste do valor de retencao de agua modificado
IvftVRV foi demonstrado e comparado com os efeitos do de
saguamentoporgravidadeefiltragem assistidaporvacuoOstestes deNIVRV empregaram um novo metodo de formaraode plugues de fibres iunidas NapreparacaoPara os testes foi
a utihzacao de peso durante a centnfugaaopara aplica4aode pressao uniforme sobre o plugue e o use de discos ele
vidro sinterizado Para evitar o reumedecimento des fibres
do plugue epos centrifugarao Mediante o metodoMtRV
foi possivel mostrar efeitos marcantes devido a refinarao e
secagem de fibres de polpa branqueada de folhosas Aum ento
da refinaCao tornou mais dificil a remoaocle agua des fibresde acordu com todos os tres procedimentos de teste aplicados Quando as fibres cram secedes e depois redispersadaso efeito era igual a um inverso partial dorefino
Embora mudanas no pH e na concentraraode sulfato
do sodio ou seja condutividade eletrica tenham provocado
grandes mudanras no desaguamento por gravidade ou por
vacuo estas variavees nao resultaram em alteraoesimportantes noMVRV Os resultados foram consistentes cam a
densidade relativamente baixa de grupos com carga em polpakraft branqueada
AGRADECIMENTO
Os autores expressam seu agradecimento pelo apoio re
cebido da National Science Foundation Fundacao National
da Ciencia que forneceu os fundos a Mark Panczyk durante
o verso de 2006 atraves de um programs de Experiencia de
Pesquisa Para Nao Graduados Sustentabilidade Energiae Engenharia preen io N 0552750 fs
contrast the present tests involvedzlnmodified fiberswhich would still have divalent cations balancingthe charges due to some of the carboxylate groupson those surfaces NaDH can be expected to initiate
an ion exchange reaction sirarilar to tihcxt hcxppens in
awater softening device tith tlxe progressive addi
tion ofNcxOH divalent cations may be released fromthe fibers leading to higher levels ofswelling The
fact that lawerIiIIRhresirlts wereobserved tit the
lowest tested levels ofconductivity supports anew
cancttot7uu the oriic harges dtc1rtlnn the e11
walls offibers rncxy be turnedoff arxd on depending on whether salt ions are present in the suspending solution Hubbe et al 2007x Onlytihen there
is asrcient concentratiorofions present in solu
tion are the ionic double layers at charged surfacecompressed to asufcient extent that ionization is
able to ta1eplace at such interior carboxyl sites
pollowup tests showed that the observed resrilts
could not be attxibuted to loss offines during adjustment of electrical condaictivitu
CONCLUSIONS
1rnod edwater retention value RU test wcrs de
r19ii1J5trc7fclUT7cl COil9partCltthetffkCrof lE i11tering
by grafitand vacuum assistedfiltrationTheIITRLtestserrxployedanew methodofformingdamp fiberplugsin preparationforthe teststhe use of aweightduring centrifugation to apply an even pressuretothe fiberplug and the use offiittedglass discs to avoid
rewettirsgofthe fiberplugsafter centr ifzxgationBythellIlRImthodittiaspossible to show raaarked
effects due to refining and drying of bleached hardwood
pulpfibers Increased refiningmadeitrfirore difficult
toremove waterfionrthe fibers aeeor dingtoall
three of the test procedures ernployea YlThen fiberseredried and then resuspended the effect was simi lar
toa partial reversalofrefining Thoughchanges in pH and sodium sulfate eon centr
ationie electrical conductivity yielded large changesm dewater ingbgravity orb vacrcrcrn these
variables did not result iniinpor tantchanges inMiRIResaxlts were conststerrt withthe relatively lowdensitzofcharged groiipsinbleached lzraftpulpThe
auth orsappreciate support fromthe National5
cienceFoundation wbich fadndedIIarkPanelduringthe summer of 2006 tlxroaigha Research Expe riencefor Undergr adriatesprogiamSv stainabilityEnergand Engineering award n055700
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durante afcibricac7odopcipel BioRecursos 2 3Hubbe MARojas OJ Lucia L Jung TM2007b Consequences of the nanoporosity of cellulosic fibers on the
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