Sei stato reindirizzato alla versione locale della pagina richiesta

AN-PAN-1010

2025-06

Analisi online dell'acido solforico e del solfato di zinco nel processo della viscosa


Riassunto

La viscosa è un materiale versatile impiegato in diversi settori. Oltre al suo ampio utilizzo nel settore tessile, svolge un ruolo cruciale nei componenti automobilistici come pneumatici e cinture.

Per ottimizzare la produzione di viscosa e mantenere la qualità del prodotto, è essenziale un rigoroso controllo di processo. Un elemento fondamentale di questo controllo è la determinazione precisa dell'acido solforico (H₂SO4) e del solfato di zinco (ZnSO4) durante il processo di filatura a umido.

Questa nota applicativa di processo illustra l'utilizzo del 2060 TI Process Analyzer o del 2035 Process Analyzer fper la titolazione potenziometrica online e l'analisi colorimetrica rispettivamente di H₂SO4 e ZnSO4. Questi analizzatori di processo online monitorano costantemente l'acido solforico e il solfato di zinco per garantire concentrazioni ottimali nel processo di filatura a umido per la produzione di viscosa.


Configurazione


Introduzione

La viscosa, spesso chiamata rayon, è la fibra sintetica per eccellenza. Creata da materiali cellulosici rigenerati come la polpa di legno e gli scarti di cotone, si prevede che il suo mercato raggiungerà i 40,26 miliardi di dollari entro il 2032. [1,2].

La viscosa sta guadagnando popolarità grazie alla crescente domanda di moda sostenibile. Le sue qualità morbide, traspiranti e assorbenti la rendono un'alternativa comoda ed ecologica a cotone e poliestere.

Nella prima fase di produzione, la polpa di legno viene immersa in idrossido di sodio (NaOH) per convertirla in cellulosa alcalina (Figura 1). Dopo la pressatura e la sminuzzatura, la cellulosa alcalina viene sottoposta a depolimerizzazione. Viene aggiunta una soluzione di disolfuro di carbonio (CS2) per formare xantato di cellulosa. Le briciole risultanti vengono sciolte in NaOH per ottenere una soluzione viscosa chiamata viscosa.

ADopo la maturazione, la filtrazione e il degasaggio, la soluzione viscosa viene pompata sotto pressione attraverso filiere metalliche immerse in un bagno di centrifugazione. Il bagno di centrifugazione contiene acido solforico (H₂SO4) per acidificare lo xantato di cellulosa, solfato di sodio (Na₂SO4) per una rapida coagulazione e solfato di zinco (ZnSO4) per reticolare le molecole di cellulosa.

Molti tipi di fibre di viscosa possono essere prodotte modificando diverse condizioni di processo e aggiungendo sostanze chimiche. Le fasi finali sono la stiratura, il lavaggio e il candeggio.

Per ottimizzare il processo di filatura a umido (Figura 1, stella viola), è fondamentale misurare la concentrazione di acido e zinco 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Tradizionalmente, lo zolfo totale e lo zolfo dei sottoprodotti venivano quantificati attraverso un laborioso processo gravimetrico che prevedeva la precipitazione di solfati [3]. Tuttavia, la competenza tecnica, il tempo e lo spazio richiesti per questo metodo ne hanno limitato l'applicazione pratica. Pertanto, l'implementazione di tecniche analitiche rapide e affidabili è essenziale per un controllo efficace del processo.

Metrohm Process Analytics offre diverse opzioni per misurare i componenti chimici critici nel bagno di centrifugazione in viscosa. Il 2060 TI Process Analyzer (Figura 2) è integrato per misurare simultaneamente la concentrazione di acido solforico e zinco. Questo analizzatore svolge un ruolo fondamentale nel controllo a circuito chiuso. Ciò aumenta la produttività e la resa del prodotto, riducendo al minimo il consumo di sostanze chimiche.

Diagram of viscose (rayon) production
Figure 1. Diagramma illustrato del processo di produzione della viscosa (rayon) (adattato da [4]).

Applicazione

 2060 TI Process Analyzer
Figure 2. 2060 TI Process Analyzer per il monitoraggio delle sostanze chimiche critiche utilizzate nella produzione di viscosa/rayon.

L'acido solforico e il solfato di zinco vengono analizzati rispettivamente mediante titolazione potenziometrica e misurazione colorimetrica. Il 2060 TI Process Analyzer può eseguire entrambe le analisi simultaneamente: titolazione potenziometrica per H₂SO4 e misurazione colorimetrica per ZnSO4. I risultati vengono convalidati automaticamente rispetto a soluzioni standard note per garantire la conformità ai limiti di controllo preimpostati (vedi Tabella 1). Per l'analisi a parametro singolo, il 2035 Process Analyzerè disponibile in due versioni dedicate: potenziometrica per H₂SO4 e fotometrica per ZnSO4.


Range tipico

Tabella 1. Parametri del processo di filatura a umido della viscosa e intervalli di concentrazione.
Parameters [g/L]
H2SO4 0–180
ZnSO4 2.5–2.8

Note

Ulteriori tecniche analitiche possono essere impiegate per ottimizzare il processo di filatura a umido. Ad esempio, la fluorescenza a raggi X (XRF) può fornire il monitoraggio in tempo reale di oligoelementi come lo zinco nella soluzione di filatura. Una misurazione accurata della concentrazione di zinco è fondamentale, poiché può variare a causa di fattori quali la durata della misurazione, l'interferenza di fondo, la sensibilità del rivelatore e la preparazione del campione. Il 2060 XRF Process Analyzer di Metrohm Process Analytics è perfettamente in grado di eseguire questa analisi online.

 


Conclusione

Metrohm Process Analytics 2060 TI Process Analyzere 2035 Process Analyzer - Potentiometric possono determinare la concentrazione di acido solforico e solfato di zinco nel processo di produzione della viscosa. Ciò consente di ottimizzare la produzione, migliorare la qualità della viscosa/rayon e ridurre il consumo di prodotti chimici.


Riferimenti

[1] Fibre2fashion. Global viscose fibre market to grow 6.2% annually by 2026. https://www.fibre2fashion.com/news/textile-news/global-viscose-fibre-market-to-grow-6-2-annually-by-2026--283880-newsdetails.htm (accessed 2024-08-12).

[2Viscose Staple Fiber Market Size | Global Industry Report [2032]. https://www.fortunebusinessinsights.com/viscose-staple-fiber-market-105431 (accessed 2024-08-12).

[3] Lanieri, D.; Alberini, I. C.; Olmos, G. V.; et al. Rapid Estimation of Gamma Number of Viscose by UV Spectrophotometry. O Papel 2014, 75, 60–65.

[4] Mendes, I. S. F.; Prates, A.; Evtuguin, D. V. Production of Rayon Fibres from Cellulosic Pulps: State of the Art and Current Developments. Carbohydrate Polymers 2021, 273, 118466. DOI:10.1016/j.carbpol.2021.118466


Vantaggi dell'analisi dei processi online

  • Ottimizza la qualità del prodotto e aumenta i profitti con tempi di risposta rapidi alle variazioni di processo.
  • Diagnostica completamente automatizzata: allarmi automatici quando i campioni non rientrano nei parametri di specifica.
  • Evita costi inutili misurando simultaneamente più parametri nel flusso del tuo processo.
Metrohm Process Analytics, logo, icons, PAN, Automated analysis, Flexibility, Modularity, cost savings, reproducibility, reliability, productivity, efficiency, safety
Contatto

Metrohm Italiana Srl

Via G. Di Vittorio, 5
21040 Origgio (VA)

Contatto