При обработке измельченной в щепу древесины 4—6°/0-ми водными растворами едкого натра или смесью последнего с сернистым натрием в закрытых котлах, при температуре 170—175° и соответствующем давле­нии, почти весь лигнин и большая часть сопутствующих целлюлозе поли­сахаридов древесины могут быть переведены в раствор. В результате такой обработки, называемой в производстве натронной или сульфатной варкой целлюлозы, из древесины получают техническую небеленую натрон­ную или сульфатную целлюлозу.

Если в случае щелочной или натронной варки целлюлозы в так назы­ваемом «белом» варочном щелоке активным компонентом служит один NaOH, то при сульфатном способе варки активной частью белого варочного щелока является сумма NaOII + Na2S. Сравнивая натронный и сульфат­ный способы варки в отношении растворяющего действия активной ще­лочи на древесину, можно отметить, что принципиальной разницы между ними нет. Присутствующий в белом варочном щелоке сульфид натрия в водном растворе гндролизуется по уравнению

Na2S + Н20 NaOH + NaSH.

При этом образуются едкий натрий и гидросульфид натрия,[88] даль­нейший гидролиз которого протекает в очень слабой степени.

Гидросульфид натрия является также активным компонентом белого варочного щелока, участвующим в растворении лигнина. Так, например, Кульгрен I’ ] установил, что гидросульфид натрия по сравнению с NaOH значительно слабее действует на лигнин древесины, но легко присоеди­няется к нему в твердой фазе. При этом образуются продукты, легко растворимые даже в слабом (0.15 N) едком натре. Наблюдая за изменением концентрации гидроксильных ионов в процессе натронной и сульфатной варки, автор пришел к заключению, что начальная щелочность сульфат­ного щелока ниже, чем натронного, примерно на половинное количество сернистого натрия, присутствующего в растворе. При температурах же, близких к 150°, щелочность сульфатного щелока падает значительно быстрее по сравнению с натронным, благодаря чему при максимальной температуре в 170° сульфатный щелок оказывается гораздо слабее натронного; щелоч­ность последнего в конце варки составляет около одной седьмой началь­ного значения.[89]

Это наблюдение, с одной стороны, подтверждает гипотезу Класона [г] о состоянии Na2S в варочном щелоке: по мере расходования щелочи при варке уменьшается концентрация NaOH и увеличивается степень гидро­лиза Na2S, играющего роль как бы буфера, из которого все время обра­зуются новые количества едкого натра. Тогда активная щелочность смеси NaOH и Na2S всегда будет ниже эквивалентной молекулярной концентра­ции одного NaOH в растворе. С другой стороны, быстрое понижение ще­лочности сульфатного щелока, особенно при высоких температурах, указывает на более сильное делигнифицирукяцее действие его, вслед­ствие участия в реакции с лигнином гидросульфида натрия. Более низкая щелочность сульфатного щелока объясняет также меньшее разрушение и растворение целлюлозы, а следовательно, и больший выход ее при суль­фатном процессе по сравнению с чисто натронным.

Однако если в основном, растворяющем, действии щелочи на древесину между натронным и сульфатным процессом принципиальных различий нет, то этого безусловно нельзя сказать в отношении реакций лигнина, протекающих с участием гидросульфида натрия. В связи с наличием серы при сульфатном способе варки, кроме того, образуется целый ряд летучих сернистых соединений, обладающих чрезвычайно неприятным запахом. Невозможность полного устранения этого запаха представляет собой отрицательную сторону сульфатного процесса, несмотря на ряд его преимуществ по сравнению с натронным.