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Gestion des métaux pour un blanchiment optimal

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Tel que discuté lors d'une précédente chronique, on assiste à l'émergence de plusieurs grades de papiers à plus haute brillance. Qui dit haute brillance dit blanchiment. Afin d'assurer une efficacité optimale de blanchiment et de réduire les coûts, on doit franchir une étape importante : la gestion des métaux indésirables qui se retrouvent dans le système et qui nuisent à l'efficacité du blanchiment ou provoquent une réversion de brillance. Examinons quelques méthodes qui sont utilisées pour atteindre cet objectif.

Le blanchiment efficace de la pâte, que ce soit par le biais de la réduction (ex : hydrosulfite de sodium) ou par l'oxydation (ex : le peroxyde d'hydrogène), exige que l'on élimine certains métaux de la pâte ou tout au moins qu'on les rende non-réactifs afin d'assurer une efficacité optimale de la réaction de blanchiment. En effet, les métaux tels le fer, le cuivre et le manganèse catalysent une réaction secondaire du peroxyde d'hydrogène qui diminue son efficacité à blanchir. De même, la présence de fer, d'aluminium ou de cuivre peut nuire au blanchiment à l'hydrosulfite et provoquer une réversion de blancheur en raison de l'oxydation des métaux (en particulier le fer) qui se retrouve dans le papier et qui prendra alors une teinte jaunâtre, soit lors du séchage du papier ou pire, lors de l'entreposage chez le client.

Pour ces raisons, il est essentiel de d'abord s'assurer que la concentration de ces métaux nuisibles ne dépasse pas un niveau qui pourrait nuire. La règle du pouce veut que plus de 10-20 ppm de fer et/ou de manganèse soit nuisible au blanchiment au peroxyde alors que la même quantité de fer ou d'aluminium nuise au blanchiment à l'hydrosulfite. Il est aussi utile de mesurer le cuivre, bien que sa quantité soit rarement à des niveaux nuisibles. Même chose pour l'aluminium, sauf pour une usine utilisant des produits tels que l'alun, le PASS, le PAC ou bien des pigments de charges synthétiques contenant de l'aluminium.

Quoi qu'il en soit, lorsqu'on mesure une quantité élevée de ces métaux indésirables, on doit implanter un programme de gestion de ces métaux. La méthode la plus couramment utilisée consiste à « paralyser » ces métaux chimiquement afin de les empêcher de réagir avec les agents de blanchiment ou bien avec l'oxygène qui pourrait les oxyder pendant ou après le passage dans la machine à papier. Pour ce faire, on utilise des agents chélatants qui vont justement se lier avec les métaux pour les rendre non réactifs. Qui plus est, lorsque lesdits métaux sont chélatés, ils ont tendance à se retrouver dans la phase aqueuse du système, ce nous permet de les sortir de la phase solide de la pâte qui s'en va se faire blanchir.

beaulieu9-photo2Il existe dans le marché plusieurs types d'agents chélatants, les plus populaires étant le sel d'acide Di-ethylène Triamine Penta Acétique (DTPA), le sel d'acide d'Ethylène Diamine Tetra Acetique (EDTA), ainsi que plusieurs composants à base d'organo phosphonates. Les deux premiers permettent de gérer les métaux de façon très économique dans la plupart des situations, alors que les organophosphonates sont utilisés lors de cas particuliers. Cependant, les coûts d'application de ces derniers sont souvent plus élevés, ce qui fait que la très grande majorité des utilisateurs préconisent le DTPA ou l'EDTA.

beaulieu9-photo3Mais entre les deux, lequel choisir ? En fait la réponse n'est pas toujours simple. Il faut d'abord comprendre que le complexe qui est formé entre l'agent chélatant et le métal doit être « solide » afin d'empêcher ledit métal de se libérer de « l'emprise » du chélatant pour aller nuire au blanchiment. De façon générale, le complexe EDTA-métal est solide lorsque les conditions de pH sont acides. Lorsqu'on soumet ce complexe à un pH alcalin, comme c'est le cas lors du blanchiment au peroxyde (pH d'environ 10), le complexe perd de sa solidité. Voici pourquoi dans ces conditions alcalines, on préconisera l'utilisation de DTPA qui résiste mieux à cet environnement alcalin.

Dans notre prochaine chronique, nous traiterons des dosages à utiliser ainsi que des points d'addition pour un traitement efficace.

Vous avez des expériences qui corroborent nos dires ? Vous avez des précisions ou des corrections à apporter ? N'hésitez pas... Notre but est toujours le même : Aider les papetiers à améliorer la qualité de leur produits ou bien à en réduire les coûts de fabrication. Alors, fournisseurs, gens de la R&D et consultants, faites-nous part de vos idées... et papetiers, faites-nous part de vos défis !!


Gilles-Beaulieu
Collaboration spéciale de Gilles Beaulieu, Directeur technique,
chimie de la partie humide, Pâtes et papiers, chez Quadra Chimie, Québec, QC.

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