Мембранные процессы разделения жидких сред нашли свое применение в ряде базовых технологий целлюлозно-бумажной промышленности: очистка фильтратов после отбелки целлюлозы, меловальных растворов, побочных продуктов, создания малоотходных схем в технологиях переработки на многих заводах лидирующих компаний-производителей бумаги и картона.
Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности являются крупными потребителями чистой воды, энергоресурсов разных видов и большого спектра химических продуктов. На действующих предприятиях применяются модифицированные технологии и оборудование многих производителей различного периода выпуска. Для каждого из функционирующего сегодня предприятия свойственны свои специфичные производственные потоки.
Процесс выпуска сульфитной целлюлозы отличается широкой гибкостью по сравнению с технологией сульфатной целлюлозы, позволяя выпускать целлюлозу различных типов, что является преимуществом при построении маркетинговой политики компании-производителя бумажной продукции. Обратной стороной сульфитно-целлюлозного способа являются вопросы, связанные с охраной окружающей среды, затраты на охрану которой негативно сказываются на себестоимости производимой продукции.
Сульфитная варка на магниевом основании преобладает на производствах в странах Европы. И натриевое, и магниевое основание позволяют применять регенерацию химикатов. Регенерация варочных химикатов в объеме до 90 % положительно отражается на себестоимости производимой продукции. При этом, имеющиеся лигносульфонаты могут быть выделены из отработанного щелока и реализованы как отдельные коммерческие продукты.
Несмотря на коммерческую привлекательность лигносульфонатов и значительный объем переработки древесины в России потенциал по выпуску лигносульфонатов, образующихся в результате варки древесины в России, не находит в должной мере промышленного использования и создает экологические трудности для сульфит-целлюлозных предприятий. Это происходит на фоне растущего импорта лигносульфонатов в Россию из стран, предприятия которых перерабатывают древесину максимально комплексно, и, соответственно, выгодно. Стабилизация и улучшение качественных характеристик и потребительских свойств лигносульфонатов при их применении как поверхностно-активных добавок могут быть достигнуты их очисткой от минеральных примесей и фракционированием по молекулярной массе методом ультрафильтрации.
Выделение лигносульфонатов, их концентрирование и очистка производится на мембранных ультрафильтрационных установках, которые позволяют производить концентрат высокомолекулярной фракции лигносульфонатов и фильтрат с низкомолекулярной фракцией, который может быть дополнительно сконцентрирован на дополнительной мембранной установке. Используя коммерчески доступные мембранные элементы возможно довести концентрацию сухих веществ в концентрате до 25-28 %. Основная часть сухих веществ концентрата будет представлена высокомолекулярными лигносульфонатами с геометрическими размерами 80-100 нм. Низкомолекулярная фракция размерами менее 50 нм будет присутствовать в фильтрате. Кроме низкомолекулярных лигносульфонатов в фильтрат переходят оксикислоты, карбоновые кислоты и соли. При необходимости в иных фракциях лигносульфонатов по молекулярному весу проводится подбор мембраны с нужной отсечкой по размеру задерживаемых фракций.
Мембранные процессы в настоящее время интегрированы в технологии производства целлюлозы преимущественно сульфатным способом. Пионером в этой технологии выступила компания Metsäliitto (Финляндия), которая еще в 1975 году запустила в промышленную эксплуатацию мембранную установку по переработке сульфатного щелока. Сегодня более 50 подобных мембранных установок работает на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности технологически развитых стран.
