Brownstock washing is a critical unit operation in kraft pulping, responsible for removing dissolved lignin and other organic materials from the pulp prior to further delignification and bleaching. In the process, effective brownstock washing improves pulp quality and reduces chemical consumption, leading to better environmental and economic outcomes. A persistent challenge in modern kraft mills is lignin redeposition during washing, particularly under liquor recycling and process closure conditions. This work provides a mechanistic understanding of lignin removal, transport, and redeposition during brownstock washing of softwood kraft pulp. The work examines how physicochemical conditions, including liquor composition, ionic strength, pH, alkali addition, divalent cations, and storage conditions (storage time and temperature), significantly influence lignin diffusion, particularly in higher molecular weight lignin fractions. A combination of laboratory-scale washing experiments, filtrate analysis, pulp characterization, and lignin leaching studies was employed to isolate and examine these coupled mechanisms. The results demonstrate that lignin removal is frequently limited by diffusion from the fibre wall and that the stability of dissolved lignin is strongly influenced by ionic strength and ion-specific effects. Sulfate rich, high ionic strength liquors promote lignin aggregation and redeposition, whereas elevated pH and controlled alkali addition enhance lignin solubility and reduce redeposition within defined limits. Storage time and temperature were shown to significantly affect lignin diffusion, particularly for higher molecular weight lignin fractions. Overall, this work indicates that brownstock washing is governed by the interplay among diffusion-controlled transport, the thermodynamic stability of dissolved lignin, and surface-driven redeposition phenomena. The mechanistic insights gained provide a basis for optimizing washing strategies, reducing lignin carryover, and improving the sustainability and efficiency of kraft pulping operations.

Tvättning av blåsledningsmassa är en kritisk enhetsoperation i sulfatmassaframställning och avlägsnar lösligt lignin och andra organiska ämnen från massan före vidare delignifiering och blekning. En effektiv tvättning förbättrar massakvalitet och minskar kemikalieförbrukning, vilket bidrar till bättre miljömässiga och ekonomiska resultat. En utmaning i moderna kraftmassafabriker är ligninåteravsättning under tvättning, särskilt under förhållanden med lutåtervinning, processlutning och hög jonstyrka. Detta arbete ger en mekanistisk förståelse för ligninborttagning, transport och återavsättning vid tvättning av barrblåsledningsmassa. Studien undersöker hur fysikalisk-kemiska parametrar – inklusive lutsammansättning, jonstyrka, pH, alkalitillsats, tvåvärda katjoner samt lagringsförhållanden (lagringstid och temperatur) – påverkar lignindiffusion, särskilt för ligninfraktioner med högre molekylvikt, samt stabiliteten hos löst lignin i tvättvätskan och lignin– fiberyteinteraktioner. En kombination av tvättexperiment i laboratorieskala, filtratanalys, massakarakterisering och ligninlakningsstudier användes för att isolera och undersöka dessa samverkande mekanismer. Resultaten visar att ligninborttagning ofta är begränsad av diffusion från fiberväggen och att stabiliteten hos löst lignin påverkas starkt av jonstyrka och jonspecifika effekter. Sulfatrika lösningar med hög jonstyrka främjar ligninaggregering och återavsättning, medan förhöjt pH och kontrollerad alkalitillsats ökar ligninets löslighet och minskar återavsättning inom definierade gränser. Lagringstid och temperatur visade sig ha en signifikant effekt på lignindiffusionen, särskilt för ligninfraktioner med högre molekylvikt. Sammanfattningsvis visar detta arbete att tvättning av blåsledningsmassa styrs av samspelet mellan diffusionskontrollerad transport, termodynamisk stabilitet hos löst lignin samt ytdrivna återdeponeringsfenomen. De mekanistiska insikterna som erhållits utgör en grund för att optimera tvättstrategier, minska ligninåteravsättning samt förbättra hållbarhet och effektivitet i sulfatmassaframställning.