ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ОТБЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ В ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Н.П. Белов, В.Т. Прокопенко, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов
1 ОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ. ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 535.346.1; 535.345.1
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ОТБЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
В ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Н.П. Белов, В.Т. Прокопенко, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов
Рассмотрены оптические методы и средства контроля и диагностики отбельных производств, применяющих хлорсодержащие белящие реагенты, в целлюлозно-бумажной промышленности. Приводятся результаты лабораторных исследований в видимой области длин волн коэффициента диффузного отражения R и параметра белизны B целлюлозы в зависимости от расхода хлорсодержащего белителя и длительности процесса отбелки. Данные по спектрам диффузного отражения сопоставлены с ультрафиолетовым поглощением в водных растворах остаточных лигнинов. Обоснованы алгоритмы использования оптико-спектральных технологий для оптимизации отбельных производств целлюлозы. Представлены результаты промышленных испытаний оптико-спектрального датчика белизны в отбельном производстве Котласского целлюлозно-бумажного комбината. Ключевые слова: коэффициент диффузного отражения, параметр белизны, ультрафиолетовое поглощение, остаточные лигнины, концентрация активного хлора.
Введение
Оптические методы и средства промышленной диагностики и контроля находят все более широкое применение в современных химических производствах [1–5], где могут быть эффективно использованы для оптимизации параметров технологического потока. Конкретным примером успешного применения оптических контрольно-диагностических технологий являются отбельные производства в целлюлозно-бумажной промышленности, использующие хлорсодержащие белящие реагенты, такие как водные растворы хлора и диоксид хлора. Принятые в таких производствах нормы жестко регламентируют трудои природоохранные мероприятия, так что проблема оптимизации параметров отбельного технологического потока остается здесь актуальной.
Известные оптические датчики для целлюлозно-бумажных производств [2–5] используют от одного до трех каналов измерения отражения на длинах волн, близких к λ = 457, 630 и 1100 нм. Канал измерений на 457 нм определяет приращение коэффициента отражения R в процессе хлорирования и последующей промывки целлюлозной массы. Выбор используемой в этом канале рабочей длины волны связан с определением параметра белизны В, который представляет собой коэффициент диффузного отражения в полосе пропускания стандартного оптического фильтра λ = 440–480 нм [6].
В условиях реального отбельного производства целлюлозы фотометрический сигнал в канале измерений датчика на 457 нм определяется не только оптическими свойствами целлюлозы, связанными с расходом белителя и длительностью процесса отбелки. Другими влияющими факторами здесь могут быть излишние концентрации белимой массы, снижение прозрачности оптического окна в погружаемом зонде из-за осаждения на его внешней поверхности смол и других нерастворимых компонентов, а также абразивность пульпы. Влияние упомянутых факторов может быть частично скомпенсировано за счет организации дополнительных каналов измерения на 630 нм и 1100 нм. Оптимизация расхода белящего реагента может осуществляться, исходя из отношения R457/R630 [2]. В канале измерений на 1100 нм сигнал слабо меняется в процессе хлорирования и промывки целлюлозы и определяется в основном концентрацией пульпы, что позволяет оценить соответствующий вклад в коротковолновый коэффициент отражения.
Представляет интерес оптимизация трехканальных оптических датчиков с целью упрощения их конструкции, а также повышения эффективности алгоритма хлорирования. В связи с этим в задачи этой работы входило получение необходимых количественных данных по оптическим свойствам целлюлозы в зависимости от расхода хлорсодержащего белителя и длительности процесса отбелки. В известной научно-технической литературе, опубликованной до начала выполнения настоящего проекта [1–5], такие данные практически отсутствуют; имеющиеся результаты по спектрам отражения белимой хлором целлюлозы в видимом диапазоне длин волн представлены на качественном уровне и, в лучшем случае, могут рассматриваться как оценочные.
Согласно сложившимся представлениям [1], спектры ультрафиолетового поглощения в жидкофазных продуктах отбелки целлюлозы при λ = 200–400 нм формируются остаточными лигнинами и определяют коэффициент отражения целлюлозы в видимой области спектра при λ = 380–760 нм и параметр ее белизны В. Сопоставительный анализ спектров ультрафиолетового поглощения жидкофазных продуктов
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 2 (78)
1
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ …
отбелки и коэффициентов отражения беленой целлюлозы в видимой области длин волн, а также обобщение этих данных в рамках теории Кубелки–Мунка могут представлять интерес для диагностики и прогнозирования результатов промышленного отбельного процесса по параметру белизны В.
Использованные образцы. Методы и средства лабораторных исследований и промышленных испытаний
Для лабораторного моделирования процесса отбелки были использованы образцы сульфатной и сульфитной целлюлозы, предоставленные Сыктывкарским лесопромышленным комплексом (г. Эжва) и Котласским целлюлозно-бумажным комбинатом (г. Коряжма). Параметр жесткости в исследованных образцах (перманганатное число Бьеркмана G), определяющий содержание лигнинов в исходной целлюлозе, находился в пределах Gвх = 27–56.
Для анализа экспериментальных данных, полученных при хлорировании целлюлозы, были использованы специально разработанные и изготовленные спектральные приборы лабораторного назначения.
Коэффициент диффузного отражения сухих отливок хлорированной целлюлозы измерялся на спектрометре, имеющем интегрирующую сферу с входным портом для установки образцов [7]. Особенность сферы состояла в использовании расположенной в ее полости миниатюрной криптоновой лампы накаливания и внутреннего экрана, блокирующего прямое попадание потока от излучения на образец. Как показал выполненный в рамках данной работы анализ [8], применение такого экрана не влияет на погрешность измерений коэффициента диффузного отражения, так что получаемый здесь результат остается практически без изменений в сравнении с интегрирующей сферой, имеющей внешнее расположение источника излучения и фотодетектора.
Жидкофазные продукты хлорирования исследовались в ультрафиолетовом диапазоне спектра при λ = 200–400 нм [9], где применялся спектрофотометр для измерения коэффициента оптического пропускания Т(λ) жидкостной пробы в кювете. В осветителе этого прибора использовались дейтериевая лампа ДДС-30 со стандартным блоком питания и конденсор из плавленого кварца КУ-1. Внешний вид применявшихся в лабораторных исследованиях приборов показан на рис. 1.
аб Рис. 1. Внешний вид применявшихся в лабораторных исследованиях приборов: спектрометр с интегрирующей сферой для измерения коэффициентов диффузного отражения в видимой области
спектра (а); спектрофотометр для ультрафиолетовой области спектра (б)
Блок спектрометра в этих приборах был построен на базе классической вогнутой дифракционной решетки (постоянная N = 600 штр/мм, радиус кривизны r = 62,5 мм). Регистрация спектра производилась ПЗС-линейкой, сигнал с которой обрабатывался электронной системой сбора и предварительной обработки данных. Программное обеспечение позволяло выводить результаты измерений в виде графиков и числовых массивов, а также хранить и распечатывать данные.
Для проведения промышленных испытаний был разработан оптико-спектральный датчик белизны целлюлозы [10] (рис. 2). Зонд имел внешний защитный кожух (диаметр 25 мм, длина 570 мм), изготовленный из титанового сплава ВТ1. Зонд через шаровой затвор, обеспечивающий возможность его монтажа и демонтажа без остановки технологического потока, погружался в поток отбеливаемой целлюлозной массы. Через входное оптическое окно из лейкосапфира поступало зондирующее и отраженное от хлорируемой целлюлозы излучение. В осветителе применялась галогенная лампа накаливания КГМ 12, установленная непосредственно перед оптическим окном. Отраженное излучение передавалось через трехколлекторный волоконно-оптический жгут с оптическими фильтрами на λ = 457, 630 и 1100 нм на фотодиоды серии ФДУК для видимой области длин волн и ФД-4АГ для ближнего инфракрасного диапа-
2 Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,
2012, № 2 (78)
Н.П. Белов, В.Т. Прокопенко, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов
зона. Измеренные сигналы в оптических каналах подавались с первичного электронного блока (сбора и обработки данных) на пульт управления отбельным цехом.
аб Рис. 2. Оптико-спектральный датчик белизны целлюлозы: структурная схема (а); внешний вид
погружаемого зонда (б)
Влияние хлорирования на коэффициенты диффузного отражения целлюлозы Вид спектров диффузного отражения R(λ) хлорированной целлюлозы, измеренных на сухих отливках с жесткостью G = 47 и параметром белизны В = 59,1% в диапазоне длин волн λ = 380–760 нм при концентрации активного хлора в белителе в пределах kCl = 0–10% и длительности хлорирования 40 с, показан на рис. 3, а. Спектральные зависимости R(λ) для таких же по параметрам жесткости и белизны образцов целлюлозы при различной длительности процесса хлорирования t = 0–720 с и концентрации активного хлора kCl = 2,5% представлены на рис. 3, б. Качественно сходный вид спектры отражения R(λ) имели и для других образцов целлюлозы с параметрами жесткости в приведенных выше пределах для сульфатной и сульфитной целлюлозы. Как видно на рис. 3, хлорирование приводит к существенному снижению коэффициента диффузного отражения R(λ) в фиолетово-синей области спектра, тогда как при λ > 530 нм величина R(λ) относительно слабо зависит от расхода хлора и длительности хлорирования.
аб Рис. 3. Спектры коэффициента диффузного отражения сульфатной целлюлозы при различной концентрации активного хлора в белителе kCl = 0–10% (а); при различной продолжительности хлорирования t = 0–720 с (б)
Оптимизация расхода хлора и длительности процесса хлорирования
На рис. 4 показаны зависимости параметра белизны целлюлозы В и спектрального отношения R457/R630, полученные из спектров отражения R(λ) (рис. 3). Как видно на рисунке, эти зависимости качественно сходны. Монотонное и близкое к линейному убывание В и R457/R630, наблюдаемое при повышении уровня хлорирования в области низких концентраций активного хлора kCl = 0–2,5% (рис. 4, а), может быть сопоставлено с недостатком содержания хлорного реагента по отношению к концентрации лигнинов в исследуемой целлюлозе. После промывки хлорированной массы, обеспечивающей здесь растворение и удаление хлорлигнинов, целлюлоза остается «недобеленной». При недостаточном хлорировании остаточные лигнины, сохраняющиеся и в сухих отливках целлюлозы, придают ей желтый или желтооранжевый оттенки цвета.
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 2 (78)
3
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ …
аб Рис. 4. Зависимость белизны В (1) и спектрального отношения (R457/R630)100% (2): от концентрации
активного хлора при длительности хлорирования 40 с (а); от продолжительности хлорирования при концентрации активного хлора 2,5% (б). Точки – экспериментальные данные, сплошные линии –
результаты линейной аппроксимации
При дальнейшем повышении уровня хлорирования в область концентраций kCl = 2,5–10% активного хлора исследуемые параметры В и R457/R630 остаются практически без изменений (рис. 4, а). Такой характер зависимости позволяет считать, что здесь концентрация хлора в составе реагента избыточна по
отношению к содержанию лигнинов в исследуемой целлюлозной массе. Избыточный хлор в белителе не
участвует в образовании хлорлигнинов, а выделяется в окружающую среду, что создает очевидные тру-
до- и природоохранные проблемы.
Таким образом, оптимальный уровень хлорирования, определяемый содержанием лигнинов, зада-
ется здесь точкой перехода от области быстрого убывания белизны В или спектрального отношения
R457/R630 к области, где эти параметры остаются без изменений. На рис. 4, а, такой точке соответствует концентрация активного хлора kCl,опт = 2,5% для образца целлюлозы с жесткостью G = 47. Концентрационная зависимость B(kCl), также как и R457/R630(kCl), дает одно и то же значение оптимальной концентрации активного хлора. При варьировании входной жесткости исследуемой целлюлозы в приведенных
выше пределах (G = 27–56) определяемый уровень оптимального хлорирования изменялся от kCl,опт = 1,8% до kCl,опт = 4,0%.
Отметим очевидные преимущества предлагаемого здесь оптико-спектрального алгоритма дози-
ровки хлорного белителя, основанного на определении особой точки в зависимостях параметров В и
R457/R630 (рис. 4, а) от концентрации активного хлора, соответствующей переходу от области недостаточного хлорирования к области избыточного содержания хлора в белителе. Действие упомянутых выше
факторов (изменение концентрации или скорости хлорируемой пульпы, «зарастание» оптического окна
датчика и т.п.) приводит только к смещению по оси ординат этих зависимостей, тогда как точка опти-
мального хлорирования остается без изменений.
Зависимость параметра белизны В от длительности процесса хлорирования для того же образца
целлюлозы с жесткостью G = 47 при оптимальной концентрации хлора в белителе kопт = 2,5% приведена
на рис. 4, б. Также как и для концентрационных зависимостей В и R457/R630 (рис. 4, а), временные зависи-
Нмоасртиис.эт4и, хб,пэатроамвретермоявсоисмтеаювлтяхетарtаопктт~ер4н0уюс,
точку, определяющую время оптимального хлорирования. так что при t < tопт реакция хлорирования остается незавер-
шенной, а при t > tопт, где реакция хлорирования с формированием хлорлигнинов завершена, параметры
В и R457/R630 сохраняются неизменными. Для образцов сульфатной целлюлозы с различной жесткостью
(G = 27–56) оптимальное время хлорирования, определяемое из экспериментальных данных, находилось
в пределах tопт = 30–60 с [11].
Промышленные испытания оптико-спектрального датчика и их результаты
В ходе промышленных испытаний, проводившихся в течение шести месяцев, операторами цеховых смен фиксировались и протоколировались в рабочих журналах данные по жесткости целлюлозы на входе и выходе ступени хлорирования, расходу белителя, а также выводимые с оптического датчика на пульт управления цехом значения белизны В и концентрации пульпы kп, откалиброванные по данным цеховой лаборатории. Для дальнейшего анализа результатов промышленных испытаний датчика из полученного массива данных были отобраны точки с регламентируемой действующими техническими условиями выходной жесткостью Gвых = 10–25. При этом по параметру входной жесткости выбранные точки делились на четыре группы с Gвх = 27–30; Gвх = 40,5–41; Gвх = 47–48; Gвх = 52–56. Результаты анализа
4 Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,
2012, № 2 (78)
Н.П. Белов, В.Т. Прокопенко, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов
полученных данных представлены на рис. 5 в виде графика зависимости показаний оптикоспектрального датчика по белизне В от расхода хлора Cl и концентрации активного хлора kCl.
Общий характер зависимостей В(kCl) (рис. 5) аналогичен полученным в ходе лабораторного моделирования хлор-отбельного процесса. На рисунке могут быть отчетливо выделены три участка, которые соответствуют недостаточному хлорированию целлюлозной пульпы (участок 1), оптимальному дозированию хлорсодержащего реагента для различных параметров жесткости Gвх (участок 2), а также перехлорированию целлюлозной массы (участок 3). Вертикальными стрелками отмечены оптимальные уровни хлорирования для целлюлозы с различной входной жесткостью Gвх.
Рис. 5. Зависимость показаний оптико-спектрального датчика по белизне от расхода хлора и концентрации активного хлора для целлюлозной массы с различной входной жесткостью Gвх
В ходе промышленных испытаний оптико-спектрального датчика были исследованы упомянутые выше фотометрические технологии оптимизации дозировки хлорсодержащего белящего реагента. Было подтверждено, что метрологические и диагностические возможности оптического канала на λ = 457 нм, определяющего параметр белизны В, ограничены как характеристиками технологического потока (концентрация пульпы, скорость потока и др.), так и передаточной функцией оптического тракта (временное изменение световых характеристик излучателя, «зарастание» оптического окна зонда и др.). Использование дополнительных оптических каналов на λ = 630 и 1100 нм позволяет частично скомпенсировать действие некоторых внешних факторов, таких как изменение концентрации пульпы (оптический канал на λ = 1100 нм). При этом во всех фотометрических алгоритмах применения рассматриваемого датчика, в том числе использующих спектральное отношение R457/R630, остается нескомпенсированным продолжительный временной дрейф параметров оптических каналов, что дает зависящую от времени постоянную, входящую в числитель и знаменатель спектрального отношения R457/R630.
Предлагаемый здесь алгоритм, основанный на определении особой точки в зависимости В(kCl) (рис. 4, а; рис. 5), позволяет не только полностью исключить действие различных внешних факторов, но и конструктивно упростить датчик, сохранив в нем только один оптический канал на λ = 457 нм, а также отказаться от дополнительных перекалибровок измерительного тракта [10].
Ультрафиолетовое поглощение в жидкофазных продуктах отбелки и спектры диффузного отражения целлюлозы
Результаты измерений ультрафиолетового поглощения света при λ = 200–400 нм в фильтратах жидкофазных продуктов хлорной отбелки для трех образцов сульфатной целлюлозы с параметрами белизны В = 37; 52; 64%, также как и коэффициентов диффузного отражения R(λ) для сухих отливок тех же образцов в видимой области длин волн λ = 380–760 нм, показаны точками на рис. 6. Представляет интерес сопоставить и обобщить приведенные на рис. 6 экспериментальные данные на основании теории Кубелки– Мунка, в рамках которой коэффициент отражения рассеивающих сред описывается выражением
R
1
K S
K2 S2
2K S
,
(1)
где S – коэффициент рассеяния; K – коэффициент поглощения объекта. В выражении (1) предполагается,
что толщина исследуемого образца достаточно велика, чтобы не учитывать влияние его внешней по-
верхности на результаты измерений или расчетов R.
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 2 (78)
5
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ …
Рис. 6. Спектральные зависимости коэффициентов поглощения K(λ) фильтратов водных растворов остаточных лигнинов и спектральные зависимости коэффициентов диффузного отражения R(λ) для трех
образцов целлюлозы с параметрами белизны В = 37; 52; 64%
Коэффициент рассеяния света в целлюлозе, где размеры формирующих ее волокон значительно
превышают длины волн оптического диапазона, определяется, в основном, соотношением слабо завися-
щих от длины волны показателей преломления волокон и разделяющих их воздушных промежутков, так
что в первом приближении здесь можно считать S(λ) = const. Таким образом, коэффициент отражения
R(λ) может быть найден из спектра поглощения K(λ).
При увеличении длины волны излучения ультрафиолетовый коэффициент поглощения монотонно
убывает, каких-либо выраженных особенностей в спектрах K(λ), за исключением максимума поглощения
на 275 нм, не выявляется.
Для аппроксимации спектральной зависимости K(λ) на длинноволновом крае ультрафиолетовой
полосы поглощения может быть использовано выражение
K
(λ)
/
A
0 2
1
,
(2)
где А – максимум эффективной полосы поглощения, а λ0 – положение максимума поглощения по шкале длин волн. Параметры А и λ0 рассматривались как подгоночные и определялись из экспериментальных данных по ультрафиолетовому поглощению в водных растворах остаточных лигнинов.
Анализ экспериментальных данных показал, что параметр λ0 остается практически постоянным для всех исследованных образцов целлюлозы и составляет λ0 = 183±5 нм. Амплитуда А в максимуме ультрафиолетовой полосы поглощения зависит линейно от белизны материала. Результаты расчетов
спектров K(λ) и R(λ), выполненных по формулам (1) и (2) в рамках принятых выше приближений, пока-
заны на рис. 6 сплошными линиями. Можно отметить не только полную качественную, но и вполне
удовлетворительную количественную сходимость экспериментальных и расчетных данных, которая для
коэффициента отражения R(λ) находится на уровне ΔR = ± 1,5%, близком к погрешности измерений, а для коэффициента поглощения ΔK = ± 0,04 мм–1.
Исходя из приведенных выше данных можно ожидать, что ультрафиолетовая спектрофотометрия
может быть эффективным средством контроля и диагностики для варочных и отбельных производств
целлюлозно-бумажной промышленности. Основным достоинством рассмотренных ультрафиолетовых
оптико-спектральных технологий является возможность прогнозирования конечных результатов на ос-
нове данных, получаемых на промежуточных ступенях технологического процесса. При этом обеспечи-
вается корректировка технологических параметров для достижения нормируемых результатов [12].
Заключение
В результате анализа расчетных и экспериментальных данных по влиянию хлорирования на оптические свойства целлюлозы был разработан новый алгоритм дозировки хлорсодержащего реагента для отбельных производств целлюлозно-бумажной промышленности. Лабораторные и промышленные испыта-
6 Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,
2012, № 2 (78)
Н.П. Белов, В.Т. Прокопенко, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов
ния показали, что использование данного алгоритма, основанного на определении особой точки перехода от области недостаточного хлорирования к области перехлорирования, позволяет исключить влияние на результаты дозировки белителя внешних факторов, а также упростить конструкцию оптического датчика.
Применение метода ультрафиолетовой спектрофотометрии в варочных и отбельных производствах целлюлозно-бумажной промышленности позволяет прогнозировать оптические характеристики (в том числе параметр белизны В) выходной целлюлозы, а также корректировать параметры технологического потока для оптимизации выходных оптических параметров получаемого материала.
Литература
1. Миловидова Л.А., Комарова Г.В., Королева Т.А. Отбелка целлюлозы. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. – 130 с.
2. Pat. US 7812947 B2. Apparatus and method for measuring and/or controlling paper pulp properties / T.T. Shakespeare (Fi), J.F. Shakespeare (Fi); Honeywell International Inc. (US). – Appl. No. 12/017,092; Filed 21.01.2008; Date of Patent 12.10.2010; Prior Publication Data 23.07.2009, US 2009/0185162 A1. – 13 p.
3. Advanced control and sensor technology in mechanical pulping [Electronic resource] / M.S. Sidhu, A. Lahouaoula, M. Schijf et al. // TAPPSA Journal. – Southern Africa, cop. 2009. – Mode of access: http://www.tappsa.co.za/archive2/Journal_papers/Advanced_control_and_sensor/advanced_control_and_sen sor.html (date of access: 21.09.2010).
4. Pat. US 6273994 B1. Method and device for measuring bleach requirement, bleachability, and effectiveness of hemicelluloses enzyme treatment of pulp / B. Creber (CA), B. Foody (CA), P.J. Foody (CA) et al.; Iogen Corporation (CA). – Appl. No. 09/016,425; Filed 30.01.1998; Date of Patent 14.08.2001. – 32 p.
5. Kajaani [Electronic resource] // Metso. – Finland, cop. 2008. – Mode of access: http://www.metso.com/automation/ru/index.nsf/FR?ReadForm&ATL=/automation/ru/content_ru.nsf/WebWI D/WTB-051220-22570-F05D1 (date of access: 21.09.2010).
6. ГОСТ 30113-94. Бумага и картон. Метод определения белизны. – Введ. 01.01.1997. – Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, 1996. – 7 с.
7. Белов Н.П., Грисимов В.Н., Яськов А.Д. Лабораторный спектрометр для исследования коэффициента отражения и определения параметров цветности диффузно отражающих объектов // Изв. вузов. Приборостроение. – 2010. – № 7. – С. 74–78.
8. Шерстобитова А.С. Влияние конфигурации интегрирующей сферы на фотометрическую погрешность измерения коэффициентов отражения // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. – 2011. – № 4 (74). – С. 16–19.
9. Белов Н.П., Гайдукова О.С., Панов И.А., Патяев А.Ю., Смирнов Ю.Ю., Шерстобитова А.С., Яськов А.Д. Лабораторный спектрофотометр для ультрафиолетовой области спектра // Изв. вузов. Приборостроение. – 2011. – Т. 54. – № 5. – С. 81–87.
10. Белов Н.П., Покопцева О.К., Шерстобитова А.С., Яськов А.Д. Оптико-спектральный датчик белизны и его использование для контроля процесса хлорной отбелки целлюлозы // Оптический журнал. – 2010. – Т. 77. – № 4. – C. 75–79.
11. Белов Н.П., Покопцева О.К., Шерстобитова А.С., Яськов А.Д. Влияние хлорсодержащих отбеливателей на диффузное отражение света целлюлозой // Журнал прикладной спектроскопии. – 2010. – Т. 77. – № 3. – C. 470–473.
12. Белов Н.П., Шерстобитова А.С., Яськов А.Д. Диффузное отражение света целлюлозой и поглощение водных растворов остаточных лигнинов // Журнал прикладной спектроскопии. – 2011. – Т. 78. – № 1. – C. 150–152.
Белов Николай Павлович
Прокопенко Виктор Трофимович
Шерстобитова Александра Сергеевна Яськов Андрей Дмитриевич
– Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, старший научный сотрудник, ttoe@hotmail.ru
– Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, prokopenko@mail.ifmo.ru
– Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, ассистент, ashev87@mail.ru
– Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор технических наук, профессор, ttoe@hotmail.ru
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 2 (78)
7
1 ОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ. ОПТИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
УДК 535.346.1; 535.345.1
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ ОТБЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ
В ЦЕЛЛЮЛОЗНО-БУМАЖНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Н.П. Белов, В.Т. Прокопенко, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов
Рассмотрены оптические методы и средства контроля и диагностики отбельных производств, применяющих хлорсодержащие белящие реагенты, в целлюлозно-бумажной промышленности. Приводятся результаты лабораторных исследований в видимой области длин волн коэффициента диффузного отражения R и параметра белизны B целлюлозы в зависимости от расхода хлорсодержащего белителя и длительности процесса отбелки. Данные по спектрам диффузного отражения сопоставлены с ультрафиолетовым поглощением в водных растворах остаточных лигнинов. Обоснованы алгоритмы использования оптико-спектральных технологий для оптимизации отбельных производств целлюлозы. Представлены результаты промышленных испытаний оптико-спектрального датчика белизны в отбельном производстве Котласского целлюлозно-бумажного комбината. Ключевые слова: коэффициент диффузного отражения, параметр белизны, ультрафиолетовое поглощение, остаточные лигнины, концентрация активного хлора.
Введение
Оптические методы и средства промышленной диагностики и контроля находят все более широкое применение в современных химических производствах [1–5], где могут быть эффективно использованы для оптимизации параметров технологического потока. Конкретным примером успешного применения оптических контрольно-диагностических технологий являются отбельные производства в целлюлозно-бумажной промышленности, использующие хлорсодержащие белящие реагенты, такие как водные растворы хлора и диоксид хлора. Принятые в таких производствах нормы жестко регламентируют трудои природоохранные мероприятия, так что проблема оптимизации параметров отбельного технологического потока остается здесь актуальной.
Известные оптические датчики для целлюлозно-бумажных производств [2–5] используют от одного до трех каналов измерения отражения на длинах волн, близких к λ = 457, 630 и 1100 нм. Канал измерений на 457 нм определяет приращение коэффициента отражения R в процессе хлорирования и последующей промывки целлюлозной массы. Выбор используемой в этом канале рабочей длины волны связан с определением параметра белизны В, который представляет собой коэффициент диффузного отражения в полосе пропускания стандартного оптического фильтра λ = 440–480 нм [6].
В условиях реального отбельного производства целлюлозы фотометрический сигнал в канале измерений датчика на 457 нм определяется не только оптическими свойствами целлюлозы, связанными с расходом белителя и длительностью процесса отбелки. Другими влияющими факторами здесь могут быть излишние концентрации белимой массы, снижение прозрачности оптического окна в погружаемом зонде из-за осаждения на его внешней поверхности смол и других нерастворимых компонентов, а также абразивность пульпы. Влияние упомянутых факторов может быть частично скомпенсировано за счет организации дополнительных каналов измерения на 630 нм и 1100 нм. Оптимизация расхода белящего реагента может осуществляться, исходя из отношения R457/R630 [2]. В канале измерений на 1100 нм сигнал слабо меняется в процессе хлорирования и промывки целлюлозы и определяется в основном концентрацией пульпы, что позволяет оценить соответствующий вклад в коротковолновый коэффициент отражения.
Представляет интерес оптимизация трехканальных оптических датчиков с целью упрощения их конструкции, а также повышения эффективности алгоритма хлорирования. В связи с этим в задачи этой работы входило получение необходимых количественных данных по оптическим свойствам целлюлозы в зависимости от расхода хлорсодержащего белителя и длительности процесса отбелки. В известной научно-технической литературе, опубликованной до начала выполнения настоящего проекта [1–5], такие данные практически отсутствуют; имеющиеся результаты по спектрам отражения белимой хлором целлюлозы в видимом диапазоне длин волн представлены на качественном уровне и, в лучшем случае, могут рассматриваться как оценочные.
Согласно сложившимся представлениям [1], спектры ультрафиолетового поглощения в жидкофазных продуктах отбелки целлюлозы при λ = 200–400 нм формируются остаточными лигнинами и определяют коэффициент отражения целлюлозы в видимой области спектра при λ = 380–760 нм и параметр ее белизны В. Сопоставительный анализ спектров ультрафиолетового поглощения жидкофазных продуктов
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 2 (78)
1
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ …
отбелки и коэффициентов отражения беленой целлюлозы в видимой области длин волн, а также обобщение этих данных в рамках теории Кубелки–Мунка могут представлять интерес для диагностики и прогнозирования результатов промышленного отбельного процесса по параметру белизны В.
Использованные образцы. Методы и средства лабораторных исследований и промышленных испытаний
Для лабораторного моделирования процесса отбелки были использованы образцы сульфатной и сульфитной целлюлозы, предоставленные Сыктывкарским лесопромышленным комплексом (г. Эжва) и Котласским целлюлозно-бумажным комбинатом (г. Коряжма). Параметр жесткости в исследованных образцах (перманганатное число Бьеркмана G), определяющий содержание лигнинов в исходной целлюлозе, находился в пределах Gвх = 27–56.
Для анализа экспериментальных данных, полученных при хлорировании целлюлозы, были использованы специально разработанные и изготовленные спектральные приборы лабораторного назначения.
Коэффициент диффузного отражения сухих отливок хлорированной целлюлозы измерялся на спектрометре, имеющем интегрирующую сферу с входным портом для установки образцов [7]. Особенность сферы состояла в использовании расположенной в ее полости миниатюрной криптоновой лампы накаливания и внутреннего экрана, блокирующего прямое попадание потока от излучения на образец. Как показал выполненный в рамках данной работы анализ [8], применение такого экрана не влияет на погрешность измерений коэффициента диффузного отражения, так что получаемый здесь результат остается практически без изменений в сравнении с интегрирующей сферой, имеющей внешнее расположение источника излучения и фотодетектора.
Жидкофазные продукты хлорирования исследовались в ультрафиолетовом диапазоне спектра при λ = 200–400 нм [9], где применялся спектрофотометр для измерения коэффициента оптического пропускания Т(λ) жидкостной пробы в кювете. В осветителе этого прибора использовались дейтериевая лампа ДДС-30 со стандартным блоком питания и конденсор из плавленого кварца КУ-1. Внешний вид применявшихся в лабораторных исследованиях приборов показан на рис. 1.
аб Рис. 1. Внешний вид применявшихся в лабораторных исследованиях приборов: спектрометр с интегрирующей сферой для измерения коэффициентов диффузного отражения в видимой области
спектра (а); спектрофотометр для ультрафиолетовой области спектра (б)
Блок спектрометра в этих приборах был построен на базе классической вогнутой дифракционной решетки (постоянная N = 600 штр/мм, радиус кривизны r = 62,5 мм). Регистрация спектра производилась ПЗС-линейкой, сигнал с которой обрабатывался электронной системой сбора и предварительной обработки данных. Программное обеспечение позволяло выводить результаты измерений в виде графиков и числовых массивов, а также хранить и распечатывать данные.
Для проведения промышленных испытаний был разработан оптико-спектральный датчик белизны целлюлозы [10] (рис. 2). Зонд имел внешний защитный кожух (диаметр 25 мм, длина 570 мм), изготовленный из титанового сплава ВТ1. Зонд через шаровой затвор, обеспечивающий возможность его монтажа и демонтажа без остановки технологического потока, погружался в поток отбеливаемой целлюлозной массы. Через входное оптическое окно из лейкосапфира поступало зондирующее и отраженное от хлорируемой целлюлозы излучение. В осветителе применялась галогенная лампа накаливания КГМ 12, установленная непосредственно перед оптическим окном. Отраженное излучение передавалось через трехколлекторный волоконно-оптический жгут с оптическими фильтрами на λ = 457, 630 и 1100 нм на фотодиоды серии ФДУК для видимой области длин волн и ФД-4АГ для ближнего инфракрасного диапа-
2 Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,
2012, № 2 (78)
Н.П. Белов, В.Т. Прокопенко, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов
зона. Измеренные сигналы в оптических каналах подавались с первичного электронного блока (сбора и обработки данных) на пульт управления отбельным цехом.
аб Рис. 2. Оптико-спектральный датчик белизны целлюлозы: структурная схема (а); внешний вид
погружаемого зонда (б)
Влияние хлорирования на коэффициенты диффузного отражения целлюлозы Вид спектров диффузного отражения R(λ) хлорированной целлюлозы, измеренных на сухих отливках с жесткостью G = 47 и параметром белизны В = 59,1% в диапазоне длин волн λ = 380–760 нм при концентрации активного хлора в белителе в пределах kCl = 0–10% и длительности хлорирования 40 с, показан на рис. 3, а. Спектральные зависимости R(λ) для таких же по параметрам жесткости и белизны образцов целлюлозы при различной длительности процесса хлорирования t = 0–720 с и концентрации активного хлора kCl = 2,5% представлены на рис. 3, б. Качественно сходный вид спектры отражения R(λ) имели и для других образцов целлюлозы с параметрами жесткости в приведенных выше пределах для сульфатной и сульфитной целлюлозы. Как видно на рис. 3, хлорирование приводит к существенному снижению коэффициента диффузного отражения R(λ) в фиолетово-синей области спектра, тогда как при λ > 530 нм величина R(λ) относительно слабо зависит от расхода хлора и длительности хлорирования.
аб Рис. 3. Спектры коэффициента диффузного отражения сульфатной целлюлозы при различной концентрации активного хлора в белителе kCl = 0–10% (а); при различной продолжительности хлорирования t = 0–720 с (б)
Оптимизация расхода хлора и длительности процесса хлорирования
На рис. 4 показаны зависимости параметра белизны целлюлозы В и спектрального отношения R457/R630, полученные из спектров отражения R(λ) (рис. 3). Как видно на рисунке, эти зависимости качественно сходны. Монотонное и близкое к линейному убывание В и R457/R630, наблюдаемое при повышении уровня хлорирования в области низких концентраций активного хлора kCl = 0–2,5% (рис. 4, а), может быть сопоставлено с недостатком содержания хлорного реагента по отношению к концентрации лигнинов в исследуемой целлюлозе. После промывки хлорированной массы, обеспечивающей здесь растворение и удаление хлорлигнинов, целлюлоза остается «недобеленной». При недостаточном хлорировании остаточные лигнины, сохраняющиеся и в сухих отливках целлюлозы, придают ей желтый или желтооранжевый оттенки цвета.
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 2 (78)
3
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ …
аб Рис. 4. Зависимость белизны В (1) и спектрального отношения (R457/R630)100% (2): от концентрации
активного хлора при длительности хлорирования 40 с (а); от продолжительности хлорирования при концентрации активного хлора 2,5% (б). Точки – экспериментальные данные, сплошные линии –
результаты линейной аппроксимации
При дальнейшем повышении уровня хлорирования в область концентраций kCl = 2,5–10% активного хлора исследуемые параметры В и R457/R630 остаются практически без изменений (рис. 4, а). Такой характер зависимости позволяет считать, что здесь концентрация хлора в составе реагента избыточна по
отношению к содержанию лигнинов в исследуемой целлюлозной массе. Избыточный хлор в белителе не
участвует в образовании хлорлигнинов, а выделяется в окружающую среду, что создает очевидные тру-
до- и природоохранные проблемы.
Таким образом, оптимальный уровень хлорирования, определяемый содержанием лигнинов, зада-
ется здесь точкой перехода от области быстрого убывания белизны В или спектрального отношения
R457/R630 к области, где эти параметры остаются без изменений. На рис. 4, а, такой точке соответствует концентрация активного хлора kCl,опт = 2,5% для образца целлюлозы с жесткостью G = 47. Концентрационная зависимость B(kCl), также как и R457/R630(kCl), дает одно и то же значение оптимальной концентрации активного хлора. При варьировании входной жесткости исследуемой целлюлозы в приведенных
выше пределах (G = 27–56) определяемый уровень оптимального хлорирования изменялся от kCl,опт = 1,8% до kCl,опт = 4,0%.
Отметим очевидные преимущества предлагаемого здесь оптико-спектрального алгоритма дози-
ровки хлорного белителя, основанного на определении особой точки в зависимостях параметров В и
R457/R630 (рис. 4, а) от концентрации активного хлора, соответствующей переходу от области недостаточного хлорирования к области избыточного содержания хлора в белителе. Действие упомянутых выше
факторов (изменение концентрации или скорости хлорируемой пульпы, «зарастание» оптического окна
датчика и т.п.) приводит только к смещению по оси ординат этих зависимостей, тогда как точка опти-
мального хлорирования остается без изменений.
Зависимость параметра белизны В от длительности процесса хлорирования для того же образца
целлюлозы с жесткостью G = 47 при оптимальной концентрации хлора в белителе kопт = 2,5% приведена
на рис. 4, б. Также как и для концентрационных зависимостей В и R457/R630 (рис. 4, а), временные зависи-
Нмоасртиис.эт4и, хб,пэатроамвретермоявсоисмтеаювлтяхетарtаопктт~ер4н0уюс,
точку, определяющую время оптимального хлорирования. так что при t < tопт реакция хлорирования остается незавер-
шенной, а при t > tопт, где реакция хлорирования с формированием хлорлигнинов завершена, параметры
В и R457/R630 сохраняются неизменными. Для образцов сульфатной целлюлозы с различной жесткостью
(G = 27–56) оптимальное время хлорирования, определяемое из экспериментальных данных, находилось
в пределах tопт = 30–60 с [11].
Промышленные испытания оптико-спектрального датчика и их результаты
В ходе промышленных испытаний, проводившихся в течение шести месяцев, операторами цеховых смен фиксировались и протоколировались в рабочих журналах данные по жесткости целлюлозы на входе и выходе ступени хлорирования, расходу белителя, а также выводимые с оптического датчика на пульт управления цехом значения белизны В и концентрации пульпы kп, откалиброванные по данным цеховой лаборатории. Для дальнейшего анализа результатов промышленных испытаний датчика из полученного массива данных были отобраны точки с регламентируемой действующими техническими условиями выходной жесткостью Gвых = 10–25. При этом по параметру входной жесткости выбранные точки делились на четыре группы с Gвх = 27–30; Gвх = 40,5–41; Gвх = 47–48; Gвх = 52–56. Результаты анализа
4 Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,
2012, № 2 (78)
Н.П. Белов, В.Т. Прокопенко, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов
полученных данных представлены на рис. 5 в виде графика зависимости показаний оптикоспектрального датчика по белизне В от расхода хлора Cl и концентрации активного хлора kCl.
Общий характер зависимостей В(kCl) (рис. 5) аналогичен полученным в ходе лабораторного моделирования хлор-отбельного процесса. На рисунке могут быть отчетливо выделены три участка, которые соответствуют недостаточному хлорированию целлюлозной пульпы (участок 1), оптимальному дозированию хлорсодержащего реагента для различных параметров жесткости Gвх (участок 2), а также перехлорированию целлюлозной массы (участок 3). Вертикальными стрелками отмечены оптимальные уровни хлорирования для целлюлозы с различной входной жесткостью Gвх.
Рис. 5. Зависимость показаний оптико-спектрального датчика по белизне от расхода хлора и концентрации активного хлора для целлюлозной массы с различной входной жесткостью Gвх
В ходе промышленных испытаний оптико-спектрального датчика были исследованы упомянутые выше фотометрические технологии оптимизации дозировки хлорсодержащего белящего реагента. Было подтверждено, что метрологические и диагностические возможности оптического канала на λ = 457 нм, определяющего параметр белизны В, ограничены как характеристиками технологического потока (концентрация пульпы, скорость потока и др.), так и передаточной функцией оптического тракта (временное изменение световых характеристик излучателя, «зарастание» оптического окна зонда и др.). Использование дополнительных оптических каналов на λ = 630 и 1100 нм позволяет частично скомпенсировать действие некоторых внешних факторов, таких как изменение концентрации пульпы (оптический канал на λ = 1100 нм). При этом во всех фотометрических алгоритмах применения рассматриваемого датчика, в том числе использующих спектральное отношение R457/R630, остается нескомпенсированным продолжительный временной дрейф параметров оптических каналов, что дает зависящую от времени постоянную, входящую в числитель и знаменатель спектрального отношения R457/R630.
Предлагаемый здесь алгоритм, основанный на определении особой точки в зависимости В(kCl) (рис. 4, а; рис. 5), позволяет не только полностью исключить действие различных внешних факторов, но и конструктивно упростить датчик, сохранив в нем только один оптический канал на λ = 457 нм, а также отказаться от дополнительных перекалибровок измерительного тракта [10].
Ультрафиолетовое поглощение в жидкофазных продуктах отбелки и спектры диффузного отражения целлюлозы
Результаты измерений ультрафиолетового поглощения света при λ = 200–400 нм в фильтратах жидкофазных продуктов хлорной отбелки для трех образцов сульфатной целлюлозы с параметрами белизны В = 37; 52; 64%, также как и коэффициентов диффузного отражения R(λ) для сухих отливок тех же образцов в видимой области длин волн λ = 380–760 нм, показаны точками на рис. 6. Представляет интерес сопоставить и обобщить приведенные на рис. 6 экспериментальные данные на основании теории Кубелки– Мунка, в рамках которой коэффициент отражения рассеивающих сред описывается выражением
R
1
K S
K2 S2
2K S
,
(1)
где S – коэффициент рассеяния; K – коэффициент поглощения объекта. В выражении (1) предполагается,
что толщина исследуемого образца достаточно велика, чтобы не учитывать влияние его внешней по-
верхности на результаты измерений или расчетов R.
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 2 (78)
5
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ КОНТРОЛЯ …
Рис. 6. Спектральные зависимости коэффициентов поглощения K(λ) фильтратов водных растворов остаточных лигнинов и спектральные зависимости коэффициентов диффузного отражения R(λ) для трех
образцов целлюлозы с параметрами белизны В = 37; 52; 64%
Коэффициент рассеяния света в целлюлозе, где размеры формирующих ее волокон значительно
превышают длины волн оптического диапазона, определяется, в основном, соотношением слабо завися-
щих от длины волны показателей преломления волокон и разделяющих их воздушных промежутков, так
что в первом приближении здесь можно считать S(λ) = const. Таким образом, коэффициент отражения
R(λ) может быть найден из спектра поглощения K(λ).
При увеличении длины волны излучения ультрафиолетовый коэффициент поглощения монотонно
убывает, каких-либо выраженных особенностей в спектрах K(λ), за исключением максимума поглощения
на 275 нм, не выявляется.
Для аппроксимации спектральной зависимости K(λ) на длинноволновом крае ультрафиолетовой
полосы поглощения может быть использовано выражение
K
(λ)
/
A
0 2
1
,
(2)
где А – максимум эффективной полосы поглощения, а λ0 – положение максимума поглощения по шкале длин волн. Параметры А и λ0 рассматривались как подгоночные и определялись из экспериментальных данных по ультрафиолетовому поглощению в водных растворах остаточных лигнинов.
Анализ экспериментальных данных показал, что параметр λ0 остается практически постоянным для всех исследованных образцов целлюлозы и составляет λ0 = 183±5 нм. Амплитуда А в максимуме ультрафиолетовой полосы поглощения зависит линейно от белизны материала. Результаты расчетов
спектров K(λ) и R(λ), выполненных по формулам (1) и (2) в рамках принятых выше приближений, пока-
заны на рис. 6 сплошными линиями. Можно отметить не только полную качественную, но и вполне
удовлетворительную количественную сходимость экспериментальных и расчетных данных, которая для
коэффициента отражения R(λ) находится на уровне ΔR = ± 1,5%, близком к погрешности измерений, а для коэффициента поглощения ΔK = ± 0,04 мм–1.
Исходя из приведенных выше данных можно ожидать, что ультрафиолетовая спектрофотометрия
может быть эффективным средством контроля и диагностики для варочных и отбельных производств
целлюлозно-бумажной промышленности. Основным достоинством рассмотренных ультрафиолетовых
оптико-спектральных технологий является возможность прогнозирования конечных результатов на ос-
нове данных, получаемых на промежуточных ступенях технологического процесса. При этом обеспечи-
вается корректировка технологических параметров для достижения нормируемых результатов [12].
Заключение
В результате анализа расчетных и экспериментальных данных по влиянию хлорирования на оптические свойства целлюлозы был разработан новый алгоритм дозировки хлорсодержащего реагента для отбельных производств целлюлозно-бумажной промышленности. Лабораторные и промышленные испыта-
6 Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики,
2012, № 2 (78)
Н.П. Белов, В.Т. Прокопенко, А.С. Шерстобитова, А.Д. Яськов
ния показали, что использование данного алгоритма, основанного на определении особой точки перехода от области недостаточного хлорирования к области перехлорирования, позволяет исключить влияние на результаты дозировки белителя внешних факторов, а также упростить конструкцию оптического датчика.
Применение метода ультрафиолетовой спектрофотометрии в варочных и отбельных производствах целлюлозно-бумажной промышленности позволяет прогнозировать оптические характеристики (в том числе параметр белизны В) выходной целлюлозы, а также корректировать параметры технологического потока для оптимизации выходных оптических параметров получаемого материала.
Литература
1. Миловидова Л.А., Комарова Г.В., Королева Т.А. Отбелка целлюлозы. – Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005. – 130 с.
2. Pat. US 7812947 B2. Apparatus and method for measuring and/or controlling paper pulp properties / T.T. Shakespeare (Fi), J.F. Shakespeare (Fi); Honeywell International Inc. (US). – Appl. No. 12/017,092; Filed 21.01.2008; Date of Patent 12.10.2010; Prior Publication Data 23.07.2009, US 2009/0185162 A1. – 13 p.
3. Advanced control and sensor technology in mechanical pulping [Electronic resource] / M.S. Sidhu, A. Lahouaoula, M. Schijf et al. // TAPPSA Journal. – Southern Africa, cop. 2009. – Mode of access: http://www.tappsa.co.za/archive2/Journal_papers/Advanced_control_and_sensor/advanced_control_and_sen sor.html (date of access: 21.09.2010).
4. Pat. US 6273994 B1. Method and device for measuring bleach requirement, bleachability, and effectiveness of hemicelluloses enzyme treatment of pulp / B. Creber (CA), B. Foody (CA), P.J. Foody (CA) et al.; Iogen Corporation (CA). – Appl. No. 09/016,425; Filed 30.01.1998; Date of Patent 14.08.2001. – 32 p.
5. Kajaani [Electronic resource] // Metso. – Finland, cop. 2008. – Mode of access: http://www.metso.com/automation/ru/index.nsf/FR?ReadForm&ATL=/automation/ru/content_ru.nsf/WebWI D/WTB-051220-22570-F05D1 (date of access: 21.09.2010).
6. ГОСТ 30113-94. Бумага и картон. Метод определения белизны. – Введ. 01.01.1997. – Минск: Межгос. совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, 1996. – 7 с.
7. Белов Н.П., Грисимов В.Н., Яськов А.Д. Лабораторный спектрометр для исследования коэффициента отражения и определения параметров цветности диффузно отражающих объектов // Изв. вузов. Приборостроение. – 2010. – № 7. – С. 74–78.
8. Шерстобитова А.С. Влияние конфигурации интегрирующей сферы на фотометрическую погрешность измерения коэффициентов отражения // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. – 2011. – № 4 (74). – С. 16–19.
9. Белов Н.П., Гайдукова О.С., Панов И.А., Патяев А.Ю., Смирнов Ю.Ю., Шерстобитова А.С., Яськов А.Д. Лабораторный спектрофотометр для ультрафиолетовой области спектра // Изв. вузов. Приборостроение. – 2011. – Т. 54. – № 5. – С. 81–87.
10. Белов Н.П., Покопцева О.К., Шерстобитова А.С., Яськов А.Д. Оптико-спектральный датчик белизны и его использование для контроля процесса хлорной отбелки целлюлозы // Оптический журнал. – 2010. – Т. 77. – № 4. – C. 75–79.
11. Белов Н.П., Покопцева О.К., Шерстобитова А.С., Яськов А.Д. Влияние хлорсодержащих отбеливателей на диффузное отражение света целлюлозой // Журнал прикладной спектроскопии. – 2010. – Т. 77. – № 3. – C. 470–473.
12. Белов Н.П., Шерстобитова А.С., Яськов А.Д. Диффузное отражение света целлюлозой и поглощение водных растворов остаточных лигнинов // Журнал прикладной спектроскопии. – 2011. – Т. 78. – № 1. – C. 150–152.
Белов Николай Павлович
Прокопенко Виктор Трофимович
Шерстобитова Александра Сергеевна Яськов Андрей Дмитриевич
– Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, старший научный сотрудник, ttoe@hotmail.ru
– Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой, prokopenko@mail.ifmo.ru
– Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, ассистент, ashev87@mail.ru
– Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, доктор технических наук, профессор, ttoe@hotmail.ru
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 2012, № 2 (78)
7