Nghiên cứu công nghệ tẩy tráng bột sun phát từ nguyên liệu gỗ cứng theo phương pháp ECF (elemertal chlorine free) rút gọn

1

BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ
************************



BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2008

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TẨY TRẮNG BỘT GIẤY
SUNPHÁT TỪ NGUYÊN LIỆU GỖ CỨNG THEO PHƯƠNG
PHÁP ECF RÚT GỌN

Cơ quan chủ quản : Bộ Công Thương
Cơ quan chủ trì : Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô
Chủ nhiệm đề tài : ThS. Cao Văn Sơn







7121
17/02/2009

Hà nội 12/2008

2
MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


Trang

MỞ ĐẦU
1
CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VÈ CÔNG NGHỆ TẨY TRẮNG ECF VÀ ECF
RÚT GỌN
3
I.1 Tẩy trắng bột giấy bằng công nghệ ECF 4
I.1.1 Tách loại lignun bằng oxy trong môi trường kiềm (O) 5
I.1.2 Tẩy trắng bột giấy bằng đioxyt clo (D) 8
I.1.3 Giai đoạn trích ly kiềm (E) 10
I.1.4 Tẩy trắng bột giấy bằng peroxyt hydro (P) 12
I.1.5 Tẩy trắng bột giấy bằng ozon (Z) 14
I.1.6 Một số quy trình ECF đang được sử dụng trong các nhà máy 15
I.1.7 Ảnh h
ưởng của axit hexauronic đối với quá trình tẩy trắng bột giấy 15
I.2 Tẩy trắng bột giấy bằng công nghệ ECF rút gọn 19
CHƯƠNG II
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

22
II.1 Đối tượng nghiên cứu 22
II.2 Hóa chất 22
II.3 Thiết bị nghiên cứu 22
II.4 Phương pháp nghiên cứu 23
CHƯƠNG III
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

III.1 Thành phần hóa -lý của nguyên liệu 37
III.2 Nấu bột giấy và tách loạ
i lignin bằng oxy – kiềm 38
III.3 Nghiên cứu thăm dò một số quy trình ECF rút gọn 39
III.4 Xác định điều kiện tối ưu cho quy trình tẩy (DQ)(PO) 46
III.4.1 Nguyên liệu là keo tai tượng 47

III.4.2 Nguyên liệu là bạch đàn 51
III.5 Xác định điều kiện tối ưu cho quy trình tẩy D
0
(EO)D
1
56
III.5.1 Nguyên liệu là bạch đàn 57
III.5.2 Nguyên liệu là keo tai tượng 62

3
III.6 Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và môi trường 68
KẾT LUẬN 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO

4
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ECF Elemental chlorine – free,
Công nghệ tẩy trắng bột giấy không dùng clo nguyên tố
TCF Totally chlorine – free,
Công nghệ tẩy trắng bột giấy không sử dụng clo
O Oxygen-alkali deligninfication stage,
Giai đoạn tách loại lignin bằng oxy trong môi trường kiềm
A Acid stage. Giai đoạn axit hóa nhằm tách loại các kim loại chuyển tiếp,
axit HexA hoặc cả hai. Axit thường dùng là H
2
SO
4

C Chlorination stage
Giai đoạn tẩy trắng bằng khí Clo (clo hóa)
H Hypoclorite stage,
Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch muối natri hypoclorit
D Chlorine dioxide stage,
Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch chứa nước đioxyt clo (ClO
2
)
D
h
High temperature Chlorine dioxide stage,
Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch đioxyt clo ở nhiệt độ cao
D
N
Chlorine dioxide stage followed by neutralization,
Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch đioxyt clo ở môi trường trung tính
E Alkaline extraction stage,
Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH

(EO) Alkaline extraction reinforced with oxygen,
Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH cùng với sự có mặt của oxy (O
2
)
(EOP) Alkaline extraction reinforced with oxygen and hydrogen peroxide,
Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH cùng với sự có mặt của O
2
và hydro
peroxyt (H
2
O
2
)
(EP) Alkaline extraction reinforced with hydrogen peroxide,
Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH cùng với sự có mặt của H
2
O
2


5
(OP) Pressurised stage using H
2
O
2
with O
2
(low peroxide charge),
Giai đoạn tẩy trắng ở áp suất cao sử dụng H
2

O
2
và O
2
(mức dùng H
2
O
2

thấp)
P Hydrogen peroxide stage,
Giai đoạn tẩy trắng bằng H
2
O
2
(ở áp suất thường)
Paa Peracetic acid (CH
3
COOOH) stage,
Giai đoạn tẩy trắng bằng peracetic axit (CH
3
COOOH)
Pxa Stage with mixture of peracids,
Giai đoạn tẩy trắng bằng hỗn hợp peraxit
Q Chelation stage,
Giai đoạn chelat hóa nhằm tách loại các ion kim loại chuyển tiếp
X Xylanase treatment stage,
Giai đoạn xử lý bột bằng enzym
Z Ozone stage,
Giai đoạn tẩy trắng sử dụng khí ozon (O

3
)
AOX Absorbable organic halides,
Hợp chất halogen hữu cơ (chủ yếu là hợp chất clo hữu cơ sinh ra trong
quá trình tẩy trắng bột bằng Clo và các hợp chất của Clo)
HexA Hexenuronic acid, Axit hecxauronic
ADt Tấn khô gió (air dry tonne)
BDt Tấn khô tuyết đối (bone dry tonne)
ISO International Organization for Stadardization











6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ


Hình 3.1 Độ trắng của bột sau tẩy trắng ứng với các quy trình tẩy khác nhau
Hình 3.2 Độ nhớt của bột sau tẩy trắng ứng với các quy trình tẩy khác nhau
Hình 3.3 Tổng mức dùng clo hoạt tính ứng với các quy trình tẩy trắng khác nhau
Hình 3.4 Chỉ số hồi màu của bột sau tẩy trắng của các quy trình tẩy khác nhau
Hình 3.5 Hiệu suất bột sau tẩy trắng ứng với các quy trình tẩy khác nhau

7

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Một số điều kiện công nghệ tách loại lignin bằng oxy – kiềm đối với
bột kraft

Bảng 1.2 Hàm lượng HexA có trong bột của các nhà máy nấu theo các phương
pháp khác nhau
Bảng 1.3 Các thông số kỹ thuật của giai đoạn A
h
và (AD)
h
Bảng 1.4 Các thông số kỹ thuật của giai đoạn D
h
Bảng 2.1 Các điều kiện công nghệ cho quy trình D
0
(EO)D
1

Bảng 2.2 Các điều kiện công nghệ cho quy trình D
0
(EOP)D
1

Bảng 2.3 Các điều kiện công nghệ cho quy trình (AQ)
h
(PO)D
Bảng 2.4 Các điều kiện công nghệ cho quy trình (AD)
h
(EO)D
1
Bảng 2.5 Các điều kiện công nghệ cho quy trình (DQ)
h
(PO)
Bảng 2.6 Các điều kiện công nghệ cho quy trình D
h

(EO)D
1

Bảng 2.7 Các điều kiện công nghệ cho quy trình ECF thông thường D
0
E
0
D
1
E
1
D
2

Bảng 2.8 Chọn nồng độ dung dịch đo độ nhớt
Bảng 2.9 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp Box – Wilson
Bảng 3.1 Thành phần hóa học nguyên liệu keo tai tượng và bạch đàn
Bảng 3.2 Kết quả phân tích sau nấu đối với nguyên liệu keo tai tượng và bạch
đàn
Bảng 3.3 Kết quả phân tích sau tách loại lignin bằng oxy - kiềm
Bảng 3.4 Chỉ số độ bền cơ lý của bột sau tẩy ứng với các quy trình t
ẩy khác nhau
Bảng 3.5 Mã hóa các biến thí nghiệm thực nghiệm theo quy trình (DQ)(PO)
Bảng 3.6 Kết quả tẩy trắng của các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu keo tai
tượng theo quy trình (DQ)(PO).
Bảng 3.7 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, đối với nguyên liệu keo tai tượng
theo quy trình (DQ)(PO)


8

Bảng 3.8 Các số liệu tính toán trên mô hình, đối với nguyên liệu keo tai tượng
theo quy trình (DQ)(PO)
Bảng 3.9 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên
liệu keo tai tượng theo quy trình (DQ)(PO)
Bảng 3.10 Kết quả tẩy trắng của các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu bạch đàn
theo quy trình (DQ)(PO).
Bảng 3.11 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, đối với nguyên liệu bạch đàn
theo quy trình (DQ)(PO)
Bảng 3.12 Các số liệu tính toán trên mô hình, đối v
ới nguyên liệu bạch đàn theo
quy trình (DQ)(PO)
Bảng 3.13 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên
liệu bạch đàn theo quy trình (DQ)(PO)
Bảng 3.14 Mã hóa các biến thí nghiệm thực nghiệm theo quy trình D
0
(EO)D
1
Bảng 3.15 Kết quả tẩy trắng của các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu bạch đàn
theo quy trình D
0
(EO)D
1

Bảng 3.16 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, đối với nguyên liệu bạch đàn
theo quy trình D
0
(EO)D
1

Bảng 3.17 Các số liệu tính toán trên mô hình, đối với nguyên liệu bạch đàn theo

quy trình D
0
(EO)D
1

Bảng 3.18 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên
liệu bạch đàn theo quy trình D
0
(EO)D
1

Bảng 3.19 Kết quả tẩy trắng của các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu keo tai
tượng theo quy trình D
0
(EO)D
1

Bảng 3.20 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, đối với nguyên liệu keo tai tượng
theo quy trình D
0
(EO)D
1

Bảng 3.21 Các số liệu tính toán trên mô hình, đối với nguyên liệu keo tai tượng
theo quy trình D
0
(EO)D
1

Bảng 3.22 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên

liệu keo tai tượng theo quy trình D
0
(EO)D
1


9
Bảng 3.23 Các điều kiện công nghệ cho quy trình ECF rút gọn (DQ)
*
(PO)
Bảng 3.24 Các điều kiện công nghệ cho quy trình ECF rút gọn D
*
(EO)D
1

Bảng 3.25 So sánh một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các quy trình ECF rút gọn
với quy trình ECF thông thường
Bảng 3.26 Chỉ số độ bền cơ lý của bột khi ứng dụng quy trình ECF rút gọn mới
Bảng 3.27 Hàm lượng AOX trong nước thải của các quy trình tẩy khác nhau

10
Mở đầu

Trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy, vấn đề ô nhiễm môi trường do

sử dụng tác nhân tẩy trắng là clo, các hợp chất có chứa clo đã gây nhiều khó khăn
cho quá trình xử lý nước thải. Các hợp chất hữu cơ chứa clo sinh ra trong quá trình
tẩy trắng hầu hết là độc hại và có khả năng tồn tại bền vững trong môi trường. Do
vậy, từ lâu các nghiên cứu nhằm cải tiến công nghệ
tẩy nhằm giảm một phần clo,
đặc biệt là loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng clo nguyên tố đã được các nhà khoa học
tiến hành không ngừng. Hiện nay hơn 70% sản lượng bột giấy hóa học tẩy trắng đều
sử dụng công nghệ mới không dùng clo nguyên tố (ECF) và ngày càng tăng với
những cải tiến vượt bậc. Bột sau tẩy có chất lượng tốt, độ trắng cao, có thể lên tới
90%ISO.
Nhìn chung các quy trình tẩy trắng ECF là tổ hợp của từ 4 đến 6 giai đoạn
ghép lại. Ứng với mỗi giai đoạn là một giai đoạn rửa. Quy trình càng nhiều giai
đoạn thì tiêu tốn càng nhiều nước rửa, nhiều năng lượng và lượng nước thải thải ra
môi trường tăng lên. Mặt khác chi phí đầu tư ban đầu cũng tăng, do vậy xu hướng
trong gần thập kỷ qua là song song với việ
c cải tiến thiết bị thì các nhà sản xuất
cũng như các nhà nghiên cứu đều có xu hướng tối ưu từng giai đoạn tẩy trắng và rút
ngăn các quy trình tẩy trắng.
Ngành giấy Việt Nam đang có hàng loạt dự án xây dựng và mở rộng nhà
máy thì các công nghệ mới, đặc biệt là các quy trình tẩy trắng mới, hiệu quả, tiết
kiệm đầu tư, thân thiện với môi trường sẽ được các chủ
đầu tư lựa chọn. Với lý do
đó, năm 2008 Bộ Công thương đã giao cho Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô
thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ tẩy trắng bột giấy sunphátt từ nguyên liệu
gỗ cứng theo phương pháp ECF rút gọn”.
Mục tiêu của đề tài: Thiết lập chế độ công nghệ tẩy trắng bột giấy sunphát
từ nguyên liệu gỗ cứng cho độ trắng lớn h
ơn 86%ISO theo công nghệ ECF rút gọn
(từ 2 -3 giai đoạn) nhằm giảm
mức dùng đioxyt clo và giảm thiểu lượng AOX trong

nước thải so với công nghệ ECF thông thường.

11
Nội dung nghiên cứu bao gồm:
* Tổng hợp tài liệu, nghiên cứu kiểm chứng một số quy trình tẩy trắng rút
gọn như: D(EO)D; D(EOP)D; (AQ)
h
(PO)D; (AD)
h
(EO)D… tới tính chất của bột
nấu từ nguyên liệu là gỗ keo tai tượng, bạch đàn gồm :
+ Độ trắng của bột sau tẩy, %ISO
+ Hiệu suất tẩy, %
+ Độ nhớt của bột, ml/g
+ Độ hồi mầu, %
* Trên cơ sở đó chọn ra một quy trình khả quan nhất để nghiên cứu ảnh
hưởng của các yếu tố công nghệ (nhiệt độ, thời gian và mức dùng hoá chấ
t) tới hiệu
quả của các giai đoạn tẩy trắng bằng đioxyt clo (D) và đưa ra quy trình tẩy với các
điều kiện kỹ thuật tối ưu nhất.
* Đánh giá sơ bộ hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và lượng thải AOX trong nước
thải khi tẩy bằng quy trình mới đã chọn

12
CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
TẨY TRẮNG ECF VÀ ECF RÚT GỌN

Cho tới thời điểm này, không ai có thể phủ nhận clo và các hợp chất của nó
là những tác nhân tẩy trắng bột giấy hiệu quả nhất trong ngành công nghiệp và được
sử dụng rộng rãi, liên tục trong suốt khoảng thời gian từ 1900 đến 1990 ở hầu hết
các nhà máy sản xuất bột giấy trên thế giới với các quy trình tẩy trắng truyền thống
khá hiệu quả như: CEH
1
H

2
; CEDED; (C+D)EHDED…Nhìn chung các loại bột sau
tẩy thường có độ trắng và độ bền cơ lý cao do tác động khử lignin có tính chọn lọc
tốt của clo và các hợp chất của nó [29, 30].
Mặc dù vậy, nước thải của quá trình tẩy trắng chứa rất nhiều các hợp chất
độc hại với môi trường và sức khỏe con người. Năm 1985, các nhà môi trường đã
khẳng định nước thải của hầu hết các nhà máy sả
n xuất bột giấy tẩy trắng sử dụng
tác nhân tẩy là clo nguyên tố đều chứa các hợp chất: 2,3,7,8-tetra-chloro-dibenzo-p-
dioxin (2,3,7,8-TCDD), 2,3,7,8 – tetra -chloro-dibenzo-furan (2,3,7,8-TCDF)…, với
tải lượng AOX từ 1 ÷ 8kg/ADt. Các hợp chất này rất độc, khó phân hủy sinh học và
có thể gây ra bệnh ung thư ở người. [30].
Trước các yêu cầu ngày càng khắt khe về môi trường sinh thái dẫn tới việc
cần thiết phải hạn chế, loại bỏ các giai đoạn tẩy tr
ắng bột giấy sử dụng clo nguyên
tố.
Đầu thập kỷ 70 của thế kỷ trước, đánh dấu một bước thay đổi lớn trong công
nghệ tẩy trắng bằng việc lần đầu tiên giai đoạn clo hóa được thay thế hoàn toàn
bằng giai đoạn tách loại lignin bằng oxy-kiềm. Với sự thay thế này đã làm giảm
đáng kể tính độc hại cũng như lượng thả
i của các hợp chất AOX có trong nước thải.
Bắt đầu từ năm 1985, với những tiến bộ trong công nghệ nấu bột, bột có trị
số kappa khá thấp mà chất lượng vẫn đảm bảo. Bột sau nấu được khử lignin bằng
oxy-kiềm và kết hợp với một số giai đoạn tẩy bằng đioxyt clo hình thành lên một số
quy trình mới: quy trình tẩy trắng không sử dụng clo nguyên t
ố (ECF).
Tuy nhiên mãi tới năm 1990, dây chuyền tẩy trắng sử dụng công nghệ ECF
lần đầu tiên được triển khai xây dựng và được khởi chạy vào năm 1993 tại Alberta

13

Pacific – Canada. Cho tới nay, công nghệ ECF đã trở thành công nghệ được phổ
biến rộng rãi trên thế giới với nhiều quy trình tiên tiến và hiệu quả. Lượng thải
AOX từ các công đoạn tẩy chỉ còn 0,2 – 1,0kg/ADt và sau xử lý có thể giảm 40-
60% lượng AOX. Theo thống kê tính tới năm 2004, sản lượng bột kraft tẩy trắng
theo công nghệ ECF chiếm tới 75% sản lượng bột hóa tẩy trắng trên thế giới. [30]
Hiện tại và tươ
ng lai công nghệ ECF vẫn giữa vai trò chủ đạo trong công
nghiệp bột giấy, song sẽ có nhiều cải tiến hơn về công nghệ, thiết bị nhằm làm giảm
tới mức tối đa lượng thải AOX ra môi trường, đáp ứng được các yêu cầu ngày càng
khắt khe về bảo vệ môi trường như: các nhà máy tẩy trắng bột giấy xây mới sau
năm 2001 yêu cầu: ở Úc, lượng AOX trong nước thải là nhỏ h
ơn 0,25kg/ADt; ở
Pháp là nhỏ hơn 1,0kg/ADt; ở Đức là nhỏ hơn 0,25kg/ADt…hay theo tiêu chuẩn
của liên minh châu Âu, tiêu chuẩn BAT: hàm lượng AOX tối đa cho phép là
0,25kg/ADt hay 5,0mg/l…
I.1. TẨY TRẮNG BỘT GIẤY BẰNG CÔNG NGHỆ ECF
Quá trình nấu bột giấy không thể tách loại hoàn toàn lượng lignin trong gỗ
do nếu kéo dài thời gian hoặc tăng nhiệt độ, áp suất nấu bột sẽ phá hủy xenlulôza.
Sự phân hủy này sẽ làm giảm hiệu suất và tính chất cơ lý củ
a bột sau nấu. Vì vậy
quá trình nấu thường kết thúc với lượng lignin còn dư từ 2% đến 3%. Lượng lignin
dư này sẽ tiếp tục được tách loại bằng các tác nhân tẩy trắng có tính chọn lọc cao
trong quá trình tẩy trắng.
Công nghệ tẩy trắng ECF thường sử dụng các tác nhân tẩy trắng chính:
đioxyt clo (ClO
2
), ôxy (O
2
), hyđro peroxyt (H
2

O
2
) và đôi khi cả ôzôn (O
3
)…Quá
trình tẩy thường được tiến hành qua nhiều giai đoạn với các tác nhân và điều kiện
tiến hành khác nhau, độ trắng của bột sau tẩy có thể đạt tới 90%ISO với chất lượng
khá cao, chi phí hợp lý và giảm thiểu lượng AOX có trong nước thải, thải ra môi
trường.



14
I.1.1. Tách loại lignin bằng ôxy trong môi trường kiềm (O).
Trước sức ép về bảo vệ môi trường sinh thái đối với ngành công nghiệp bột
và giấy trên thế giới thì giai đoạn tách loại lignin bằng ôxy – kiềm là một giải pháp
hữu hiệu nhằm thay thế một phần Clo và các hợp chất có chứa Clo trong quá trình
tẩy trắng.
Khả năng tách loại lignin bằng oxy được khám phá khá sớm. Lần đầu tiên
vào năm 1867 do Joy và Campbell khi hai ông tiến hành gia nhiệt khố
i bột sau nấu
với sự có mặt của không khí chuyển qua. Patent đầu tiên được công bố đầu tiên vào
năm 1915 là của Mueller với sự khẳng định khả năng tách loại lignin của ôxy trong
điều kiện áp lực và môi trường kiềm. Công trình của Hanris và Manshall về vấn đề
này cũng được công bố vào năm 1954. Trong suốt khoảng thời gian từ 1956 đến
1960 hàng loạt các công trình của Nikitin và Akim với các điều kiện tiến hành và
hiệ
u quả khác nhau đã được công bố. Tuy nhiên mãi tới năm 1970 dây chuyền tẩy
trắng bột hóa học đầu tiên có sử dụng công đoạn tách loại lignin bằng ôxy - kiềm
mới chính thức được khởi chạy tại Nam Mỹ. [29,30]

Hiện tại và trong tương lai, giai đoạn tách loại lignin đã trở thành giai đoạn
quan trọng, không thể thiếu trong hầu hết các dây chuyền tẩy ECF và tính đến hết
năm 2004 đã có trên 255 dây chuyề
n tẩy trắng bột giấy trên thế giới sử dụng giai
đoạn oxy – kiềm (90% là bột kraft). [30]
Về mặt hóa học, ở trạng thái bình thường phân tử ôxy có hai điện tử không
cặp đôi thuộc lớp ngoài cùng. Khi bị kích thích các điện tử này có thể chuyển lên
trạng thái năng lượng cao hơn nên dễ dàng tham gia các phản ứng hóa học.
Trong quá trình tiến hành phản ứng, ôxy tham gia vào quá trình biến đổi các
chất hữu c
ơ. Mặt khác oxy có thể bị khử thành các gốc tự do: peroxy (HOO
*
), hydro
peroxit (H
2
O
2
) và gốc tự do peroxyl (HO
*
) và cuối cùng là H
2
O. Do xuất hiện nhiều
loại cấu tử hoạt động nên quá trình phản ứng của oxy diễn ra rất phức tạp, tuy nhiên
do có cặp điện tử không cặp đôi nên chúng chủ yếu tham gia phản ứng dây chuyền
theo cơ chế gốc. Với R là gốc hữu cơ, phản ứng của oxy được đưa ra bởi các
phương trình sau: [30]

15
Phản ứng khơi mào:
RO

-
+ O
2
→ RO
*
+
-
O-O
*
(I.1)
RH + O
2
→ R
*
+ HO
2
*
(I.2)
Phản ứng phát triển mạch:
R
*
+ O
2
→ RO
2
(I.3)
RO
2
*
+ RH → RO

2
H + R
*
(I.4)
Phản ứng ngắt mạch:
RO
*
+ R
*
→ ROR (I.5)
Trường hợp chất hữu cơ là lignin, gốc tự do có thể được hình thành khi
electron (điện tử e) tách ra từ dạng phenolat của lignin tạo thành gốc tự do phenoxy
ổn định nhờ cộng hưởng.
Do quá trình tách loại lignin bằng ôxy thường được tiến hành trong môi
trường kiềm, ở đó phản ứng phân hủy lignin chủ yếu diễn ra theo cơ chế ion.
Trong điều kiện tiến hành các dạng cấu trúc củ
a lignin được biến đổi: đơn vị
phenyl propan của lignin chuyển về cấu trúc chứa cacbannion ở các vị trí khác nhau
cũng như cấu trúc chứa nhóm cacbonyl và hệ thống nối đôi liên hợp. Quá trình
chuyển hóa này sẽ làm xuất hiện trong phân tử lignin các vị trí hút hoặc đẩy điện tử.
Nếu ở dạng phenol và enol trong đơn vị phenyl propan. Là tác nhân
electrophil, oxy sẽ tấn công vào các vị trí có mật độ điện tích cao. Trong khi đó
anion peroxyl (HO
*
) – tác nhân nucleophil sẽ tấn công vào vị trí giầu điện tích
dương. Ngoài ra các gốc hình thành khi oxy tách hydro của lignin cũng có thể phản
ứng với các phân tử oxy khác. Nhìn chung sản phẩm của quá trình tách loại lignin –
kiềm sẽ là các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng thấp chứa nhiều nhóm mang màu
có khả năng hòa tan do phá hủy đại phân tử lignin
Bên cạnh phản ứng với lignin, trong điều kiện môi trường kiềm nếu không

có chất bảo vệ
các polysacarit cũng bị tấn công bởi các gốc tự do. Các gốc tự do này
được tạo thành do ôxy hóa trực tiếp các chất hữu cơ hoặc do phân hủy peroxit dưới
tác dụng của các kim loại chuyển tiếp.

16
Quá trình phản ứng của polysacarit chủ yếu là bị bào mòn, sản phẩm của quá
trình này là các axit hữu cơ (oxyaxit) dạng dị vòng, hoặc mạch thẳng. Ban đầu
đơn vị cuối mạch polysacrit có dạng andehit bị đồng phân hóa thành dạng xeton
trong đó liên kết glycozit ở vị trí β so với nhóm cacboxyl. Dưới tác dụng của kiềm
một hydro (H) được tách ra từ cacbon thứ 3 và hình thành dạng ion diol, tách mắt
xích đó ra và cuối cùng là tạo ra axit glucoisosacarinic…Quá trình này chỉ dừng lại
khi nhóm andehit ở
mắt xích cuối cùng bị chuyển thành nhóm cacboxyl.
Để giảm mức độ ảnh hưởng đến chất lượng bột, quá trình tách loại lignin chỉ
dừng lại ở mức độ dưới 50%, trong điều kiện tiến hành tương đối ôn hòa. Chất bảo
vệ polysacrit thường sử dụng trong giai đoạn ôxy – kiềm cũng như hạn chế sự phân
hủy của O
2
và peroxit bởi các kim loại chuyển tiếp có trong bột thường dùng là
MgSO
4
với mức dùng từ 0,05 – 0,10% so với bột khô tuyệt đối (KTĐ).
Các yêu tố công nghệ ảnh hưởng tới quá trình tách loại ligin bao gồm: trị số
kappa bột ban đầu, mức dùng xút, nhiệt độ, nồng độ, thời gian và áp suất ôxy. Các
kết quả nghiên cứu và các kết quả thực nghiệm tại các nhà máy đã kết luận một số
chế độ tối ưu cho giai đoạn này (bảng 1.1). [30]
Bả
ng 1.1. Một số điều kiện công nghệ của quá trình tách loại lignin bằng oxy-
kiềm đối với bột kraft.

Điều kiện công nghệ Nồng độ trung bình Nồng độ cao
Nồng độ, % 10- 15 25 -28
Thời gian phản ứng, phút 50 - 60 30
Nhiệt độ phản ứng,
0
C 85 – 105 100 – 115
Áp lực ban đầu, kPa 700 – 800 415 – 600
Áp lực ra, kPa 450 – 550 415 – 600
Hiệu quả tách lignin, % 40 – 45 45 - 55
Hơi áp suất thấp, kg/tấn 40 – 110 30 – 50
Hơi áp suất trung bình, kg/tấn 40 – 180 75 – 175
Điện tiêu thụ, kWh/tấn 35 - 45 40 – 50
Mức dùng kiềm, kg/tấn 18 – 24 18 – 23
Mức tiêu thụ ôxy, kg/tấn 20 - 24 15 – 24
Trị số kappa bột vào 16 - 18 16 -18

17
Quá trình tách loại lignin bằng ôxy – kiềm có thề tiến hành một hoặc hai giai
đoạn nối tiếp nhau. Tính đến năm 2005, số dây chuyền sử dụng 2 giai đoạn ôxy –
kiềm chiếm 24% và có xu hướng không tăng, do những cải tiến kỹ thuật trong công
nghệ tẩy trắng tập trung vào tối ưu các điều kiện công nghệ và rút gọn, kết hợp các
giai đoạn tẩy trắng nhằm giảm chi phí đầu tư, chi phí vận hành và tiết kiệm năng
lượng…
I.1.2. Tẩy trắng bột giấy bằng đioxytclo (D)
Đioxyt clo được phát hiện rất sớm, tuy nhiên mãi tới năm 1946 nó mới được
dùng lần đầu tiên trong các giai đoạn tẩy trắng ở Canada và Thủy điển thay thế cho
một phần clo. Mặc dù vậy do chi phí sản xuất đioxyt clo tương đối đắt nên trong
suốt từ 1946 đến 1980 tác nhân này vẫn không được chú trọng mà ch
ỉ dùng thay thế
một phần Clo trong giai đoạn tẩy trắng đầu tiên.

Trước sức ép về bảo vệ môi trường, hầu hết phần lớn các nhà máy đều
chuyển sang công nghệ ECF với tác nhân tẩy chủ lực là đioxytclo và nó ngày càng
thể hiện là một tác nhân tẩy trắng có độ chọn lọc và hiệu quả cao. Hơn thế nữa một
số thuận lợi khi sử dụng đioxytclo là:
+ Quá trình tẩ
y trắng ở nhiệt độ cao hơn (60 -70
0
C), nồng độ tẩy trắng được
nâng cao (10%), tương ứng với các giai đoạn tẩy tiếp sau do đó cho phép giảm năng
lượng và mức dùng nước, hạn chế lượng nước thải.
+ Đioxyt clo phản ứng với lignin tạo thành các hợp chất hoà tan trong nước
nên giảm được lượng kiềm sử dụng trong giai đoạn trích ly kiềm tiếp sau.
+ Nước thải của quá trình tẩy trắng bằng đ
ioxyt clo có hàm lượng AOX thấp
hơn nhiều khi tẩy bằng clo
+ Tẩy trắng bằng đioxyt clo cho chất lượng bột tốt hơn: độ trắng cao, độ nhớt
cao, độ hồi màu thấp, tính chất cơ lý của bột được cải thiện và hiệu suất bột tẩy
trắng khá cao.
Nhìn chung phản ứng oxy hoá của đioxyt clo trong quá trình tẩy trắng diễn ra
rất phức tạp. Nhiều cấu tử ch
ứa clo xuất hiện trong hệ phản ứng như: axithypoclorơ
(HOCl), Clo (Cl
2
), ion Clorat (ClO
3
-
)…Nhiều nhà nghiên cứu đã khẳng định, đioxyt

18
clo khi phản ứng với lignin đã nhận một điện tử tạo thành ion clorit (ClO

2
-
). Ion này
không phản ứng trực tiếp với các hợp chất chứa trong bột. Mặt khác một phần
đioxyt clo khi phản ứng với các hợp chất có trong bột giấy tạo thành HOCl, một
phần HOCl sẽ chuyển hoá thành Cl
2
bởi quá trình thuỷ phân. Axithypoclorơ và clo
sẽ phản ứng với lignin và các hợp chất trong bột giấy tạo ra các hợp chất hữu cơ
chứa clo và ion Cl
-
. Ion clorit (ClO
2
-
) kết hợp với clo (Cl
2
) hoàn nguyên ClO
2
.
Axithypoclorơ phản ứng với ion clorit tạo thành ion clorat (ClO
3
-
). Trong môi
trường axit, ion clorit (ClO
2
-
) bị phá huỷ tạo thành ClO
2
và ion Cl
-

…
Nhìn chung các cấu tử ClO
2
, HOCl, Cl
2
sẽ là các tác nhân chính trong quá
trình tẩy trắng. Các cấu tử này, đặc biệt là đioxyt clo sẽ tấn công mạnh, phá hủy
nhanh các cấu trúc phenol tự do. Ngoài ra các cấu trúc phenol thế và các cấu trúc
chứa nối đôi cũng bị phân hủy. Sản phẩm của quá trình tạo ra là các axit oxalic,
maleic, fumaric và các sản phẩm hữu cơ có chứa clo. Do bị phân cắt, giải trùng hợp
thành các mảnh chứa nhóm thế cacboxyl nên các sản phẩm phân hủy lignin này tan
vào trong môi trường tẩy, còn lại một số s
ẽ được tách loại trong giai đoạn kiềm hóa
tiếp theo.
Do đioxyt clo có tính chọn lọc khá cao nên ảnh hưởng tới các polysacrit
không nhiều. Đối với các hợp chất trích ly, đioxyt clo phản ứng cũng rất hạn chế và
chậm, tuy nhiên nó vẫn có thể oxy hóa một số cấu tử nhựa, phản ứng cộng với các
hợp chất không no. Quá trình phản ứng làm xuất hiện các nhóm chức cacboxyl mới,
các nhóm này làm tăng khả nă
ng hòa tan các dẫn xuất vào môi trường tẩy.[30]
Trong các quy trình tẩy ECF, đioxyt clo được dùng làm giai đoạn tẩy đầu
tiên cũng như các giai đoạn tẩy khác trong quy trình tẩy với các điều kiện tiến hành
khác nhau. Đối với giai đoạn đầu tiên (D
0
) thường được tiến hành với:[31]
+ pH ban đầu: 1,5 – 2,5
+ Nhiệt độ,
0
C: 40 – 60
+ Nồng độ tẩy, %: 10 – 15

+ Thời gian, phút: 30 - 80

19
+ Mức dùng, kg clo hoạt tính/tấn: tùy thuộc vào trị số kappa của bột sau oxy
– kiềm. Thông thường từ 1 – 2 lần trị số kappa.
Đối với giai đoạn đioxyt clo sau (D
1
, D
2
): [31]
+ pH ban đầu: 3,5 – 5,0
+ Nhiệt độ,
0
C: 55 – 85
+ Nồng độ tẩy, %: 10 – 15
+ Thời gian, phút: 120 - 240
+ Mức dùng, kg clo hoạt tính/tấn: tùy thuộc vào trị số kappa của bột sau giai
đoạn trích ly (E). Thông thường từ 4 – 6 lần trị số kappa. Tỷ lệ D
1
/D
2
là 2/1 - 3/1.
I.1.3. Giai đoạn trích ly kiềm (E)
Việc sử dụng giai đoạn trích ly kiềm trong các quy trình tẩy trắng xuất hiện
từ năm 1789. Trong hơn 200 năm qua, giai đoạn trích ly kiềm ngày càng được cải
tiến, hoàn thiện và đóng vai trò rất quan trọng, đặc biệt trong các quy trình tẩy hiện
đại, thân thiện với môi trường.
Mục đích của giai đoạn này là sử dụng dung dịch NaOH phản ứng với lượng
dư lignin còn trong bột. Các phản ứng xẩy ra trong giai đoạn trích ly này thông
thường gồm:

Phản ứng trung hòa các nhóm có tính axit: Đây là phản ứng quan trọng nhất
của NaOH với lignin trong suốt giai đoạn trích ly, nó trung hòa các mảnh hợp chất
có tính axit được sinh ra do quá trình phá vỡ đại phân tử lignin hoặc có tự nhiên.
Xúc tác bazơ cho quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ bị clo hóa: Natri
hydroxyt đóng vai trò là xúc tác bazơ cho quá trình phân hủy các hợp chất vòng
thơm, các hợp chất béo có chứ
a clo có trong lignin. Có khoảng 60 – 70% các hợp
chất hữu cơ có chứa clo được tách ra từ bột trong giai đoạn trích ly.
Phản ứng ngưng tụ: Bên cạnh các phản ứng tách loại, hòa tan lignin, dưới
các điều kiện phản ứng của giai đoạn trích ly còn xẩy ra phản ứng ngưng tụ giữa các
mảnh của phân tử từ lignin có chứa nhóm o - và p- benzoquinon. Kết quả là tạo
thành đime polyphenolic

20
Xúc tác bazơ cho quá trình sắp xếp lại cấu trúc o-quinonid: Về nguyên tắc,
cấu trúc hình thái của o-benzoquinon mang ban đầu là của lignin trong đầu giai
đoạn tẩy trắng. Trong môi trường kiềm, axit benzylic sẽ được biến đổi, sắp xếp lại
thành axit cyclopentadien α -hydroxycacboxylic. Sự sắp xếp này sẽ làm tăng khả
năng hòa tan trong môi trường kiềm của các hợp chất có phân tử lượng thấp bị phá
vỡ từ đại phân tử lignin ban đầ
u.
Nhìn chung qua giai đoạn trích ly kiềm được tiến hành trong điều kiện tương
đối ôn hòa nên ảnh hưởng của nó tới các polysacrit là không nhiều. Giai đoạn trích
ly kiềm này thường sử dụng xen kẽ sau các giai đoạn tẩy bằng đioxyt clo.
Các điều kiện tiến hành được các nhà khoa học và các nhà sản xuất tổng kết
như sau: [31]
Giai đoạn trích ly đầu tiên (E
0
):
+ pH ban đầu: 10,0 – 11,5

+ Nhiệt độ,
0
C: 60 – 90
+ Nồng độ tẩy, %: 10 – 15
+ Thời gian, phút: 60 – 90
+ Áp lực: 2,5 – 5,0 bar đối với tháp tẩy ngược và điều
kiện áp suất thường đối với tháp tẩy xuôi chiều.
+ Mức dùng NaOH: 2 – 5kg/tấn cộng với phần tính theo trị số kappa
như tính trong D
0
.
Giai đoạn trích ly tiếp theo (E
1
, E
2
):
+ pH ban đầu: 10,0 – 11,5
+ Nhiệt độ,
0
C: 60 – 90
+ Nồng độ tẩy, %: 10 – 15
+ Thời gian, phút: 60 – 90
+ Áp lực: áp suất thường
+ Mức dùng NaOH, kg/t: 3 - 5 lần trị số kappa của bột vào tẩy.
Ngoài việc sử dụng duy nhất NaOH, gần đây đã xuất hiện các quy trình tẩy
hiện đại, giảm bớt lượng dùng đioxyt clo, rút ngắn các giai đoạn tẩy và nâng cao

21
chất lượng bột giấy trong giai đoạn trích ly kiềm NaOH thường được sử dụng cùng
với oxy (EO), với hydro peroxyt (EP), hoặc cả 2 (EOP)…

I.1.4. Tẩy trắng bột giấy bằng peroxyt hydro (P)
Peroxyt hydrô trong môi trường kiềm là tác nhân hiệu quả để tẩy trắng các
loại bột hóa học và cơ học. Ưu điểm chính của tác nhân là tính chọn lọc khá cao, ít
gây ô nhiễm môi trường. Do vậy peroxyt hydrô được sử dụng ngay từ những năm
1940 cho t
ẩy trắng bột cơ học.
Trước đây, peroxyt hydrô thường được sử dụng ở giai đoạn cuối cùng của
quy trình tẩy nhằm tăng tính ổn định độ trắng của bột sau tẩy. Tuy nhiên với các
tiến bộ về công nghệ, trong các quy trình ECF hiện đại thì nó là tác nhân quan trọng
trong việc thay thế đioxyt clo.
Quá trình tẩy trắng bằng hydro peroxyt thường được tiến hành trong môi
trường kiềm. Dưới tác dụng kiề
m, H
2
O
2
tạo thành ion perhyđrôxyl HOO
-
theo
phương trình (I.6). Ion HOO
-
là tác nhân oxy hoá các nhóm mang mầu của các hợp
chất hữu cơ có trong ligin và một số hợp chất hữu cơ phân tử lượng thấp khác, đem
lại độ trắng cho bột.
H
2
O
2
+ OH
-

→ OOH
-
+ H
2
O (I.6)
Theo Martin [31] trong môi trường pH nhỏ hay nồng độ ion OH
-
thấp, không
đủ cho phản ứng tạo ion HOO
-
nên hiệu quả tẩy rất thấp (tại pH 10,5 chỉ có dưới
10% H
2
O
2
tạo thành OOH
-

trong khi tại pH là 12,5 thì lượng này là 95%). Tuy nhiên
nếu pH của môi trường tẩy quá cao sẽ phá huỷ ngay các ion HOO
-
ngay sau khi tạo
thành, mặt khác trong môi trường kiềm mạnh còn thúc đẩy phản ứng hoá học giữa
kiềm và lignin làm độ trắng của bột giảm, đặc biệt khi tiến hành tẩy trắng ở nhiệt độ
cao. Như vậy việc khống chế pH là rất quan trọng trong quá trình tẩy trắng bột hóa
học cũng như cơ học bằng peroxyt. Thông thường pH thường được giữ trong
khoảng 10,5 – 12,5 trong suốt quá trình tẩy.
Natri hy
đroxyt là nguồn cung cấp kiềm chính trong công nghệ tẩy H
2

O
2
.
Trong suốt quá trình tẩy, pH của môi trường giảm liên tục theo thời gian, để khắc

22
phục hiện tượng này natrisilicat được thêm vào dịch tẩy. Nó không chỉ là nguồn
kiềm bổ sung mà còn có vai trò làm ổn định pH môi trường tẩy.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy Na
2
SiO
3
thường được dùng ở mức 5% (so
với bột khô tuyệt đối) [31]. Một lượng nhỏ khoảng 0,05% muối MgSO
4
được thêm
vào cùng với Na
2
SiO
3
, chúng có tác dụng khử hoạt tính xúc tác phân huỷ H
2
O
2
theo
các phản ứng (I.7, I.8, I.9) của các ion kim loại chuyển tiếp như: Cu, Mn, Fe
[30,31]. Mặt khác nó còn hoạt hoá H
2
O
2

tạo ra phản ứng phân ly qua sản phẩm
trung gian là các peroxyt silicat HOO
-
.SiO
3
không bền trong nước có tác dụng oxy
hoá mạnh hơn nhiều so với peroxyt [5,18].
Bên cạnh việc sử dụng hỗn hợp Na
2
SiO
3
và MgSO
4
thêm vào trong dịch tẩy
để hạn chế tới mức tối đa ảnh hưởng của các kim loại chuyển tiếp trong quy trình
tẩy có thể bổ xung thêm hoặc kết hợp một giai đoạn xử lý bột (giai đoạn Q) trước
khi tẩy bằng một số hợp chất như: ethylen-diamin-tetra-acetic axit (EDTA),
diethylen-triamin-penta-acetic axit (DTPA), trisodium-2-hydroxyethyl-ethylen
triamin (HEDTA)
M + HOOH → M
+
+ HO
*
+ HO
-
(I.7)
M
+
+

HOO
_

+ HO
-
→ O
2
*
+ M + H
2
O (I.8)
M
+
+ O
2
*
→ O
2
+ M (I.9)
Các điều kiện công nghệ trong giai đoạn P thường sử dụng:
+ pH ban đầu: 10,5 - 11,0
+ Nhiệt độ,
0
C: 70 – 110
+ Nồng độ tẩy, %: 10 - 15
+ Thời gian, phút: 30 -180
+ Mức dùng H
2
O
2

, kg/tấn: 2 – 40
Với các quy trình ECF hiện đại, hydro peroxyt thường được sử dụng kết hợp
với kiềm, oxy hình thành các giai đoạn tẩy như : (EP), (EOP), (PO) [6, 11, 19, 20].

I.1.5. Tẩy trắng bột giấy bằng ôzon (Z)
Tác dụng tẩy trắng của ozon được phát hiện từ khá sớm, ngay từ những năm
1889. Tuy nhiên các điều kiện công nghệ ứng dụng công nghệ này mãi tới năm

23
1949 mới được Brabender và các cộng sự công bố. Hàng loạt các công trình nghiên
cứu trong suốt những năm 1960 – 1970 nhằm làm tăng chất lượng bột giấy cũng
như hạ chi phí nhằm thay thế cho Clo nhưng kết quả thu được rất hạn chế.
Mãi tới năm 1990, ozon mới thực sự được quan tâm khi xuất hiện nhu cầu về
bột giấy tẩy TCF. Tuy nhiên hiện nay, sản lượng bột TCF chỉ chiếm khoảng 5%
tổng sản lượng bột hóa học tẩy trắng nên giai đoạn tẩy trắng bằng ozon có xu hướng
chuyển sang dùng cho các quy trình tẩy ECF.
Quá trình tiến hành giai đoạn ozon cũng tương tự như quá trình tách loại
lignin bằng oxy – kiềm ở nồng độ cao, song tiến hành trong môi trường axit.
Phản ứng quan trọng của ozon với lignin là các phản ứng bẻ gẫy liên kết β-
O-4 giữa các đơn vị cấu tạo lignin. Nó cũng có thể
tấn công vào vòng thơm và
mạch nhánh làm gẫy vòng hoặc tạo ra cấu trúc cacboxyl và peroxit ở phân tử lignin.
Đối với polysacarit, ozon cũng tấn công làm đứt liên kết glucozit và ôxy hóa ở vị trí
C
2
và C
3
.
Các điều kiện tiến hành tổng quát của giai đoạn ozon được đưa ra:
+ pH ban đầu: 2 – 3

+ Nhiệt độ,
0
C: 30 – 50
+ Nồng độ bột,%: 35 – 45
+ Thời gian, phút: 1 – 2
Tuy nhiên hiện tại, tác nhân này được sử dụng hạn chế do giá thành sản xuất
khá đắt, thiết bị tiến hành tương đối phức tạp.
I.1.6. Một số quy trình ECF đang được sử dụng trong các nhà máy
Nhìn chung hầu hết các nhà máy hiện nay đều sử dụng một trong số các tác
nhân tẩy trắng: đioxyt clo, ôxy, peroxyt hydro, ozon…trong các giai đoạn tẩy của
mình. Các quy trình tẩy hiện đại đề
u cho độ trắng trên 90%ISO với chất lượng bột
khá cao, hàm lượng AOX có trong nước thải ngày càng có xu hướng giảm.
Các quy trình ECF hay được sử dụng ở Canada và Scandinavia thường có
dạng: O-D-(EOP)-D-D; O-D-(EOP)-D-P; O-D-(EOP)-D;O- Z-(EOP)-(D
N
D)… Còn
ở Thủy điển:

24
+ Nhà máy Aspa Bruk – Munksjo sử dụng quy trình : O-Q-(PO)-DD cho gỗ
cứng.
+ Nhà máy Stora Enso - Skoghall sử dụng quy trình: O-(PO)-(DQ)-(PO) cho
gỗ mềm.
Hay như ở Phần lan, tại nhà máy UPM - Kymmene Wisaforest- Pietarsaari, trong 3
dây chuyền bột sử dụng tới 3 quy trình tẩy khác nhau: O(ZD)(O/EO)(ZD)EP;
O(ZQ)(OP)ZP;
O(Z/D)(EOP)DP cho cả nguyên liệu là gỗ cứng và gỗ mềm.
Ngoài ra còn rất nhiều quy trình ECF đang được sử dụng có hiệu quả ở nhiều
nhà máy trên thế giới. Xu hướng của các quy trình tẩy ECF mới trang bị cho các

nhà máy mới xây dựng là rút ngắn các giai đoạn tẩy và sử dụng oxy và peroxyt
hydro trong các giai đoạn tẩy chính nhằm hạn chế sử dụng đioxyt clo.[19,20,30]
I.1.7. Ảnh hưởng của axit hexauronic đối với quá trình tẩy trắng bộ
t giấy
I.1.7.1. Axit hexauronic và ảnh hưởng của nó tới quá trình tẩy trắng
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã chứng minh được sự có mặt
của axit hecxaurônôic (HexA) trong bột giấy có gây ảnh hưởng đáng kể tới quá
trình tẩy trắng bột như: làm tăng mức dùng hóa chất, tăng độ hồi màu của bột sau
tẩy…[19, 28].
Sự tạo thành HexA trong môi trường kiềm từ axit 4-O-methylglucuronic (là
loại axit liên kết với m
ạch cơ bản của xylan trong bột sunphát gỗ cứng và gỗ mềm)
được phát hiện ngay từ năm 1950. Nhưng sự tồn tại của HexA trong bột sunphát gỗ
cứng thì mới được phát hiện vào những năm 1990.
Các kết quả nghiên cứu của một số nhà khoa học [28,29], cho thấy quá trình
nấu bột cũng ảnh hưởng khá nhiều tới hàm lượng HexA tồn tại trong bột giấy. Hàm
lượng HexA tăng lên khi giả
m nhiệt độ nấu từ 170
0
C xuống 150
0
C, hay khi giảm
mức dùng kiềm từ 24% xuống 17%, độ sunphua giảm từ 28% xuống 15% . Các
phương pháp nấu cải tiến với nồng độ kiềm ở giai đoạn nấu cuối cao sẽ cho phép
làm giảm lượng HexA có trong bột. Lượng HexA có trong gỗ cứng thường cao hơn
so với gỗ mềm.

25
Do có bản chất là hợp chất chưa no nên HexA có thể phản ứng hầu hết với
các tác nhân tẩy electrophyl: Cl

2
; ClO
2
; O
3
, trong quá trình tẩy các tác nhân sẽ tham
gia phản ứng với HexA này trước khi phản ứng với lignin. Đặc biệt HexA hấp thụ
mạnh KMnO
4
trong quá trình xác định trị số kappa của bột dẫn đến sai số trong
việc xác định hàm lượng lignin dư, các thí nghiệm cho thấy cứ 10mmol HexA/kg
bột thì sẽ làm tăng 0,85 – 1,05 đơn vị kappa (bảng 1.2) . Do vậy để biết chính xác
lượng dư của lignin có trong bột trước khi tính toán hóa chất cho các giai đoạn tẩy
thì cần thiết phải tách loại tốt đa lượng HexA. [29]
Bảng 1.2.Hàm lượng HexA có trong bột của các nhà máy nấu theo các phương
pháp khác nhau.
[28,29]
Phương pháp nấu Trị số
kappa sau nấu
Hàm lượng HexA,
mmol/kg bột
Trị số
kappa thực
Nấu gián đoạn cải tiến 26 32,2 23
Nấu liên tục 24 22,8 21
I.1.7.2. Một số biện pháp nhằm hạn chế ảnh hưởng axit hexauronic tới quá trình
tẩy trắng bột giấy
Axit HexA thường không bền trong điều kiện axit và thường tồn tại ở hai
dạng (do bị thủy phân): 90% ở dạng: 2- Furoic axit và 10%: ở dạng 5-cacboxy -2-
furandehyt. Chính việc thủy phân HexA thành các dạng trên mà sẽ giảm được lượng

dùng ClO
2
cho các giai đoạn tẩy tiếp theo.
Các nghiên cứu của Henricson (1997), Jiang (2000), Ragnar (2002),
Lachenal (2000), Eiras (2003), Lindstrom (2003) cho thấy có thể tách loại HexA ra
khỏi bột tương đối triệt để bằng một trong các giai đoạn: [30]
* Dùng axit (H
2
SO
4
) trong điều kiện nhiệt độ cao (A
h
)
* Kết hợp A
H
với D trong điều kiện nhiệt độ cao (AD)
h

+ Tiến hành giai đoạn D trong điều kiện nhiệt độ cao (D
h
)