Nghiên cứu ảnh hưởng của nước sản xuất đến chất lượng giấy cách điện

VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ







BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC SẢN XUẤT
ĐẾN CHẤT LƯỢNG GIẤY CÁCH ĐIỆN


CNĐT : HY TUẤN ANH












8236

HÀ NỘI – 2010

MỤC LỤC
Trang
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
MỞ ĐẦU 1
PHẦN I TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY CÁCH ĐIỆN
VÀ ỨNG DỤNG
3
1.1 Giấy cách điện, các lĩnh vực sử dụng và triển vọng phát
triển
3
1.2 Cấu tạo xenluylô và ảnh hưởng của nhóm chức lên tính
chất cách điện của xenluylô
3
1.3 Tính chất cách điện của giấy 4
1.3.1 Điện trở cách điện 5
1.3.2 Hằng số điện môi 7
1.3.3 Sự phân cực, tổn thất điện môi và độ dẫn điện của giấy 7
1.4 Ưu, nhược điểm của giấy cách điện 8
1.4.1 Ưu điểm 8
1.4.2 Nhược điểm 8
1.5 Công nghệ sản xuất giấy cách điện 9
1.5.1 Yêu cầu kỹ thuật đối với xenluylô để sản xuất giấy cách điện. 9
1.5.2 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với giấy và cáctông cách điện 10
1.5.3 Công nghệ sản xuất bột giấy cho sản xuất giấy cách điện 11
1.5.4 Quá trình sản xuất giấy 12
1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cách điện của giấy 13

1.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và tần số điện trường 13
1.6.2 Ảnh hưởng của điện thế 13
1.6.3 Ảnh hưởng của độ ẩm 13
1.6.4 Ảnh hưởng của tỷ trọng 14
1.6.5 Ảnh hưởng của nước sản xuất 14
1.7
Quá trình khử khoáng làm mềm nước

15
1.7.1
Làm mềm nước bằng hóa chất
15
1.7.2
Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt
15
1.7.3
Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion
16
PHẦN II NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20
2.1 Nguyên liệu 20
2.2 Thiết bị và hóa chất dùng trong nghiên cứu 20
2.2.1 Thiết bị 20
2.2.2 Hóa chất 21
2.2.3 Nước sử dụng trong quá trình nghiên cứu và sản xuất thử
nghiệm
21
2.3 Phương pháp nghiên cứu 21
2.3.1 Xử lý bột giấy 21
2.3.2 Nghiền bột giấy 21
2.3.3 Xeo giấy 21

2.4 Các tiêu chuẩn và phương pháp phân tích sử dụng 21
PHẦN III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23
3.1
Nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng nước tới tính chất
23
của bột giấy trong quá trình xử lý bột giấy sau nấu
3.1.1
Phân tích chất lượng của các loại nước dùng trong quá trình
nghiên cứu
23
3.1.2
Ảnh hưởng của chất lượng nước tới tính chất của bột giấy
trong quá trình xử lý bột giấy sau nấu
24
3.2
Nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng nước tới tính chất
của giấy trong quá trình xeo giấy
26
3.3
Xác định mức chất lượng nước phù hợp cho quá trình xử lý
bột giấy sau nấu và cho quá trình xeo giấy
27
3.4 Nghiên cứu, tìm hiểu để lực chọn được quy trình công nghệ
và hệ thống thiết bị xử lý nước đạt chất lượng cho quá
trình sản xuất giấy cách điện.
28
3.4.1 Lựa chọn chế độ công nghệ xử lý nước phù hợp 28
3.4.2 Lựa chọn thiết bị xử lý nước phù hợp 30
3.4.3 Cải tạo, hoàn thiện hệ thống xử lý nước đạt yêu cầu chất
lượng cho sản xuất giấy cách điện

33
PHẦN IV SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM 38
4.1 Chuẩn bị nguyên liệu hóa chất 38
4.1.1 Chuẩn bị mảnh nguyên liệu 38
4.1.2 Chuẩn bị dung dịch NaOH 38
4.1.3 Chuẩn bị dung dịch Na
2
S 38
4.1.4 Chuẩn bị dung dịch H
2
SO
4
38
4.2 Quá trình sản xuất thử nghiệm 38
4.2.1 Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất thử nghiệm 39
4.2.2 Quá trình nấu, rửa bột 39
4.2.3 Quá trình xử lý và rửa bột 39
4.2.4 Quá trình chuẩn bị bột và xeo giấy 39
4.3 Tính chất của sản phẩm trong quá trình sản xuất thử
nghiệm
40
4.3.1 Tính chất bột giấy sau xử lý bằng axít 40
4.3.2 Tính chất sản phẩm giấy quấn cách điện 41
4.4 Thử nghiệm trên thiết bị và vật liệu điện 42
4.5
Chi phí vật liệu, hóa chất

42
PHẦN V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45
5.1 Kết luận 45

5.2 Kiến nghị 45
TÀI LIỆU THAM KHẢO 46

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Trang
Bảng 1.1 : Ảnh hưởng của quá trình ngâm tẩm, làm bóng giấy cách điện
đến điện trở cách điện
6
Bảng 1.2 : Điện trở khối riêng của một số vật liệu cách điện 6
Bảng 1.3 : Hằng số điện môi của một số vật liệu cách điện 7
Bảng 1.4 : Tiêu chuẩn kỹ thuật của bột giấy cho sản xuất giấy và
cáctông cách điện (GOST 12765-88)
9
Bảng 1.5 : Tiêu chuẩn kỹ thuật một số loại giấy quấn cách điện (GOST
1931 – 80)
10
Bảng 2.1 : Thông số kỹ thuật của bột giấy từ nguyên liệu thông caribê
sau nấu, rửa
20
Bảng 3.1 : Chất lượng nước sử dụng trong nghiên cứu 23
Bảng 3.2 :
Ảnh hưởng của chất lượng nước tới tính chất của bột giấy sau
quá trình xử lý
25
Bảng 3.3 : Ảnh hưởng của chất lượng nước tới tính chất của giấy 27
Bảng 3.4 :
Các loại nước có chất lượng đáp ứng yêu cầu cho sản xuất
bột giấy và giấy cách điện
28

Bảng 3.5 : Chất lượng nước sau khi khử khoáng, làm mềm 34
Bảng 4.1 : Thông số kỹ thuật của quá trình xử lý bột giấy thử nghiệm 40
Bảng 4.2 : Thông số kỹ thuật của giấy quấn cách điện thử nghiệm 41
Bảng 4.3 : Chi phí nguyên vật liệu, điện nước cho 1 tấn sản phẩm giấy
cách điện
42



DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Trang
Hình 3.1 : Hệ thống khai thác nước ngầm phục vụ sản xuất 36
Hình 3.2 : Hệ thống khử khoáng, làm mềm nước 37
Hình 3.3 : Hệ thống xử lý nước ngầm phục vụ xử lý bột và sản xuất giấy
cách điện
38
Hình 4.1 : Sơ đồ khối dây chuyền chuẩn bị mảnh, sản xuất bột thử
nghiệm
44
Hình 4.2 : Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất giấy cách điện tại xưởng sản
xuất thực nghiệm
45


1
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế mạnh mẽ của đất
nước, hàng loạt các công ty, tập đoàn lớn được ra đời. Không nằm ngoài sự phát triển
chung đó, các công ty sản xuất thiết bị và vật liệu điện có công nghệ sản xuất hiện đại
đã và đang được đầu tư phát triển ở Việt Nam ngày càng nhiều. Trong đó có nhiều

công ty có uy tín trên thị trườ
ng trong và ngoài nước như : Công ty Cổ phần thiết bị
điện Đông Anh; Công ty Cổ phần chế tạo biến thế và vật liệu điện Hà Nội, Công ty
thiết bị đo điện (EMIC), Công ty TNHH Nhật Linh (LIOA), CADI-SUN; HANAKA;
CADIVI; ABB v.v. Sản phẩm của các công ty này không chỉ phục vụ cho thị trường
trong nước mà còn xuất khẩu sang một số nước như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan
và các nước khác trong thị trường khu v
ực.
Một trong số các vật liệu được các công ty sản xuất thiết bị điện sử dụng là giấy
cách điện. Hiện nay, loại giấy này phải nhập khẩu 100% với giá thành cao (từ 38 ÷ 60
triệu đồng/tấn) từ các nước như: Anh, Đức, Mỹ, Nga, Trung Quốc. Với số lượng ước
tính khoảng 500 tấn/năm đối với các loại giấy có định lượng nhỏ
hơn 150 g/m
2
.
Năm 2009, Viện Công nghiệp Giấy và xenluylô đã triển khai nghiên cứu thành
công giấy cách điện sử dụng trong quá trình chế tạo các máy biến áp và một số loại
thiết bị điện khác. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất thử nghiệm cho thấy chất lượng
của nước sản xuất đầu vào có ảnh hưởng nhiều đến tính cách điện của giấy. Do đó, việc
làm rõ ảnh hưởng của chấ
t lượng nước sản xuất đến tính chất của bột và giấy cách điện
là rất cần thiết.
Để thực hiện mục đích này, năm 2010 Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô
được Bộ Công thương giao cho thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của nước
sản xuất đến chất lượng giấy cách điện”.
Sản phẩm cụ thể của
đề tài là giấy quấn cách điện, dùng trong quá trình chế tạo
các máy biến áp, các thiết bị và vật liệu điện của tất cả các cấp điện áp với nhiệt độ làm
việc lên tới 105
0

C.
Mục tiêu của đề tài:
Xác định chất lượng nước thích hợp cho quá trình xử lý bột giấy sau nấu và
trong quá trình xeo giấy.



2
Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng nước (độ cứng, hàm lượng các ion kim
loại, độ dẫn) tới tính chất của bột giấy trong quá trình xử lý bột sau nấu.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của chất lượng nước (độ cứng, hàm lượng các ion kim
loại, độ dẫn) tới tính chất của giấy trong quá trình xeo.
- Xác định được các mức chất lượng nước phù hợ
p cho quá trình xử lý bột giấy
sau nấu và cho quá trình xeo giấy.
- Nghiên cứu, tìm hiểu để lựa chọn được quy trình công nghệ và hệ thống thiết
bị xử lý nước đạt chất lượng cho quá trình sản xuất giấy cách điện tại xưởng thực
nghiệm Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô.

3
PHẦN I
TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY CÁCH ĐIỆN VÀ ỨNG DỤNG
1.1 Giấy cách điện, các lĩnh vực sử dụng và triển vọng phát triển
Giấy làm từ xơ sợi xenluylô trở thành vật liệu cách điện tốt sau khi được sấy
khô kiệt hoặc ngâm tẩm bằng các chất lỏng có độ cách điện cao như dầu biến thế hoặc
các sản phẩm tổng h
ợp đã clo hóa.
Giấy có khả năng thẩm thấu tốt chất lỏng cách điện, làm đầy các khoảng trống
trong tế bào xơ sợi cũng như trong cấu trúc của tờ giấy cho phép tạo ra vật liệu cách
điện đồng nhất và có độ cách điện cao. Điều này có thể được giải thích bởi các khoảng
trống trong xơ sợi và trong cấu trúc của tờ giấy chứa không khí có
độ cách điện thấp
hơn nhiều so với độ cách điện của các loại dầu cách điện cũng như các sản phẩm tổng
hợp cách điện. Khi giấy được ngâm tẩm chất lỏng cách điện thì khả năng cách điện của
giấy tăng lên so với khi chưa ngâm tẩm chất lỏng cách điện.
Đặc điểm nổi bậ
t của giấy cách điện là độ an toàn và độ ổn định cao trong điều
kiện làm việc của các chi tiết, thiết bị điện. Thông thường, điện áp thực tế trong các
thiết bị điện thấp hơn nhiều so với điện áp đánh thủng của giấy cách điện. Cho nên,
tuổi thọ của các thiết bị sử dụng vật liệu cách đ
iện bằng giấy là rất cao.

Giấy cách điện thường được dùng trong quá trình sản xuất cáp hạ thế, cáp trung
thế, cáp cao thế, cáp điện thoại, tụ điện, dùng làm lớp lót trong quá trình sản xuất máy
biến thế và nhiều lĩnh vực sản xuất chi tiết thiết bị trong ngành công nghiệp sản xuất
thiết bị và vật liệu điện.
Giấy cách điện là loại vậ
t liệu cách điện dường như không thể thay thế toàn bộ
trong ngành công nghiệp sản xuất thiết bị và vật liệu điện. Sản phẩm giấy cách điện
ngày một tăng theo đà phát triển của nền kinh tế. So với các loại giấy phổ thông như
giấy in, giấy viết, giấy phôtôcopy, giấy cáctông v.v thì giấy cách điện chiếm thị phần
nhỏ. Song do các tính chất đặc bi
ệt của nó mà quá trình sản xuất vẫn được tiến hành
với yêu cầu kỹ thuật hết sức khắt khe.
1.2 Cấu tạo xenluylô và ảnh hưởng của nhóm chức lên tính chất cách điện của
xenluylô
Tính chất cách điện của giấy được quyết định chủ yếu do cấu tạo, tính chất hóa
lý và tính chất điện của xenluylô. Nhờ tính phổ biến cao và ổn định của v
ật liệu nên
xenluylô là một trong những loại vật liệu cách điện được sử dụng phổ biến.

4
Công thức phân tử của xenluylô


Trong cấu tạo phân tử xenluylô có chứa nhiều nhóm chức (-OH) nằm ở các vị trí
bất đối xứng trong phân tử nên xenluylô có độ phân cực, độ hút nước cao.
Khả năng hấp phụ, trao đổi chất cao với môi trường xung quanh. Khi hấp phụ
các ion kim loại, tính cách điện của vật liệu xenluylô giảm.
Độ phân cực của phân tử xenluylô và khả năng dịch chuyển vị
trí của các nhóm
chức trong phân tử có ảnh hưởng đến tính chất cách điện của vật liệu nhưng không

đáng kể.
Xenluylô là một loại chất điện môi. Chỉ số tổn thất điện môi được xác định bởi
đại lượng tổn thất điện năng ở vật liệu trong một đơn vị thời gian khi có tác động của
điện trường. Đại l
ượng này là không đổi và làm nhiệt độ của vật liệu tăng lên
Tính chất cách điện của xenluylô phụ thuộc vào:
- Hàm lượng các chất vô cơ và tạp chất ion.
- Hàm lượng tồn dư lignin và các thành phần khác của nguyên liệu sản xuất
xenluylô.
- Cấu trúc của tấm xenluylô (tờ giấy hoặc tấm bột) v.v
1.3 Tính chất cách điện của giấy
Tính chất cách điện của vật liệu trong đ
iện trường được đặc trưng bởi sự phân
cực điện, độ dẫn điện và hiện tượng đánh thủng do điện. Điều này có liên quan đến sự
dịch chuyển của các hạt mang điện bên trong và trên bề mặt vật liệu cách điện (điện
môi). Trong kỹ thuật điện người ta thường sử dụng hằng số đ
iện môi tương đối (ε). Đại
lượng này là tỷ số giữa điện tích Q của tụ điện chế tạo từ loại điện môi khi điện áp đặt
vào có một giá trị nào đó với Q
0
– là điện tích của tụ điện khi điện môi là chân không.
Độ bền điện được xác định bởi độ dịch chuyển các electron (điện tử) và các ion
liên kết yếu qua vật liệu cách điện do tác động của điện trường và phụ thuộc vào điện
trở suất khối (ρv) và điện trở suất mặt (ρs), hoặc đại lượ
ng nghịch đảo của chúng là
điện dẫn suất khối (gv) và điện dẫn suất mặt (gs).
o
OH
OH
OH

CH
2
OH
O
O
OH
CH
2
OH
OH
O
CH
2
OH
o
OH
OH
CH
2
OH
n-2

5
Điện trở suất khối là điện trở của khối vật liệu hình lập phương có cạnh bằng
1cm khi có dòng điện đi qua hai mặt đối diện của khối điện môi đó; Đơn vị đo điện trở
suất khối là Ω.cm.
Điện trở suất mặt là điện trở của một phần mặt đ
iện môi có dạng hình vuông với
cạnh bất kỳ khi dòng điện đi qua hai cạnh đối diện. Đơn vị đo là Ω.
Độ bền điện của điện môi được đánh giá bằng đại lượng điện thế đánh thủng.

Đó là tỷ lệ giữa điện thế đánh thủng đo được chia cho độ dày của vật liệu nằm gi
ữa 2
cực đo, tính bằng cm, mm hay µm. Điện thế đánh thủng đo được là điện thế đạt được
khi vật liệu bị phá hỏng bởi điện thế.
Đối với vật liệu cách điện lý tưởng, tức là độ dẫn điện bằng 0, khi xuất hiện điện
thế U ở 2 cực, sẽ xuất hiện dòng điệ
n phản hồi (I
r
), lệch pha với điện thế 90
0
và không
gây ra tổn thất điện môi.
Dòng điện phản hồi được tính theo công thức: I
r
= ωC
r
U [I.1]
Trong đó:
- C
r
: Điện dung của mẫu vật liệu; F
- U: Điện thế; V
- ω : Tần số vòng (ω = 2Пf, trong đó f là tần số của dòng điện; hz)
Đối với điện môi, thực tế có độ dẫn điện (g) sẽ có dòng điện thực dụng qua,
cùng pha với điện thế Ig = g*U và là nguyên nhân dẫn đến tổn thất điện môi P = Ig*U
Sự tổn thất n
ăng lượng trong điện môi được xác định bởi độ dẫn điện và độ
phân cực của nó. Phương thức phân cực của vật liệu dẫn điện dẫn đến sự hấp thụ năng
lượng một chiều hoặc hai chiều.
Sự phân cực của xenluylô được xác định bởi sự có mặt của các nhóm hyđrôxyl

(-OH) trong phân tử. Đồng thời xenluylô cũng là mộ
t loại chất điện môi.
1.3.1 Điện trở cách điện
Điện trở cách điện là tỷ lệ giữa điện thế của dòng điện một chiều giữa hai đầu
của chi tiết cách điện và cường độ dòng điện chạy qua chi tiết đó.
R = V/I hay R = R
v
*R
s
/( R
v
+ R
s
) [I.2]
Trong đó:
- V: Điện thế; V

6
- I: Cường độ dòng điện; A
- R: Điện trở cách điện; Ω
- R
v
: Điện trở khối; Ω
- R
s
: Điện trở bề mặt; Ω
Bảng 1.1 Ảnh hưởng của quá trình ngâm tẩm, làm bóng giấy cách điện đến điện
trở cách điện
Stt Giấy Độ dày; mm Điện trở; M Ω
1 Chưa ngâm tẩm 0,028 100

2 Ngâm tẩm paraphin 0,033 140
3 Ngâm tẩm dầu bóng
1 lần 0,038 434
2 lần 0,064 4595
Đối với chi tiết phẳng:
R
v
= ρ
v
*h/s [I.3]
Trong đó:
-
ρ
v
: Điện trở khối riêng của vật liệu; Ω.cm
- s: Thiết diện; cm
2

- h: Khoảng cách giữa hai cực đo; cm
Bảng 1.2 Điện trở khối riêng của một số vật liệu cách điện
Điện trở khối; Ω.cm, ở độ ẩm tương đối của
không khí; %
Stt Loại vật liệu
0 70
1 Giấy 10
15
– 10
16
10
9

– 10
10

2 Colophan 10
15
10
15

3 Paraphin 10
16
– 10
18
10
16
– 10
18

4 Cao su 10
16
– 10
17
10
16
– 10
17

5 Dầu mỡ hữu cơ 10
12
– 10
14

10
10
– 10
12

6 Amiăng 10
13
– 10
14
10
8
– 10
9


7
Điện trở khối của giấy sẽ giảm đi khi tăng độ ẩm của giấy, nhiệt độ môi trường
và khi có sự hiện diện của ion trong giấy (chất điện ly). Do vậy, hàm lượng các chất
điện ly phải thấp nhất có thể.
1.3.2 Hằng số điện môi
Hằng số điện môi của một điện môi bất kỳ
là tỷ số giữa điện dung tụ điện của
điện môi đó với điện dung tụ điện cùng kích thước điện cực khi điện môi là chân
không.
Bảng 1.3 Hằng số điện môi của một số vật liệu cách điện
Vật liệu Hằng số điện môi Vật liệu Hằng số điện môi
Gas (trong chân không) 1 Paraphin 1,9 – 2,3
Nước ở 18
0
C 81,1 Giấy các loại 2,2 – 5,0

Xơ sợi xenluylô 5,6 – 6,0 Ống giấy 5,1 – 5,9
Colophan 2,5 - -
Hằng số điện môi của giấy phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và tần số của điện
trường. Do vậy, khi sử dụng điện môi bằng giấy trong điều kiện nhiệt độ thay đổi cần
lưu ý tính toán cho phù hợp, nếu không điện môi sẽ bị phá hủy.
Hệ số nhiệt của hằng số điện môi là sự thay đổ
i tính bằng % của hằng số điện
môi khi nhiệt độ thay đổi 1
0
C. Đối với giấy cách điện dây cáp là 0,056%; giấy tụ điện
là 0,039% và sợi gai là 0,093%.
1.3.3 Sự phân cực, tổn thất điện môi và độ dẫn điện của giấy cách điện
Sự phân cực của giấy cách điện có 45 – 80% thể tích là xơ sợi xenluylô có đặc
trưng phân cực ion.
Tổn thất điện môi là đại lượng công suất điện tiêu tốn cho vật liệ
u (chi tiết) cách
điện trong điều kiện dòng điện xoay chiều. Công thức điện này phân tán trong vật liệu
cách điện ở dạng nhiệt lượng.
∆P = U
2
.ω.C.tgб [I.4]
Trong đó:
- ∆P: Tổn thất điện môi
- U: Điện áp đặt vào vật thể; V
- ω: Tần số góc (ω = 2.Π.f; trong đó: Tần số điện; hz)

8
- C: Điện dung của tụ điện; F
- б: Góc tổn thất điện môi
Tổn thất điện môi thường có quan hệ với hằng số điện môi ε và tgб của chất đó.

Trị số của tích số ε*tg б người ta gọi là hệ số tổn thất điện môi.
Tính dẫn điện của giấy có đặc tr
ưng dẫn điện ion. Trong thực tế độ dẫn điện của
vật liệu giấy cách điện được xác định bởi độ dẫn điện của chất lỏng dùng để ngâm tẩm
khi chế tạo các chi tiết cách điện. Điện trở khối riêng của giấy đã sấy khô chưa ngâm
tẩm thường là khá cao, đạt tới 10
16
– 10
17
Ω.cm ở nhiệt độ 20
0
C và 10
15
– 10
16
Ω.cm ở
nhiệt độ 100
0
C. Đại lượng này phụ thuộc nhiều vào hàm lượng các chất vô cơ trong
giấy. Còn điện trở của các chất lỏng dùng để ngâm tẩm khi chế tạo các chi tiết cách
điện thường là thấp hơn nhiều, 10
13
– 10
14
Ω.cm ở nhiệt độ 100
0
C.
1.4 Ưu, nhược điểm của giấy cách điện
1.4.1. Ưu điểm
Giấy là vật liệu cách điện được sử dụng từ cuối thế kỷ XIX với ưu điểm nổi trội

so với vật liệu cách điện khác.
- Giấy sau khi ngâm tẩm có thể đạt độ bền điện thế tức thời rất cao, đạt tớ
i 50 –
120 KV/mm đối với điện xoay chiều và 100 – 300 KV/mm đối với điện một chiều.
- Sự hao tổn điện khá thấp và điện trở khối cao trong điều kiện nhiệt độ 80 –
100
0
C và nhiệt độ kỹ thuật của các thiết bị điện (nhiệt độ làm việc của thiết bị).
- Khả năng thẩm thấu của giấy tạo điều kiện thuận lợi cho việc chế tạo ra các vật
liệu cách điện chất lượng cao và ổn định.
- Khả năng tạo ra vật liệu cách điện (giấy cách điện) cự
c mỏng: 3 - 4 µm.
- Độ bền cơ lý cao tạo điều kiện thuận lợi cho chế tạo các chi tiết cách điện có
hình dáng kích thước khác nhau.
- Giá thành thấp.
- Nguyên liệu nhiều và thân thiện với môi trường (xơ sợi thực vật).
1.4.2. Nhược điểm
- Khả năng chịu nhiệt hạn chế (không quá 120
0
C).
- Cấu trúc không chặt chẽ của giấy dẫn tới phải sử dụng vật liệu nhiều lớp.

9
- Sự phụ thuộc rất đáng kể của tính chất điện kể cả góc tổn thất điện môi vào
nhiệt độ môi trường và tần số của dòng điện.
- Khả năng hút ẩm của giấy dẫn đến phải sấy khô kỹ càng và làm kín tốt các kết
cấu chi tiết vật liệu cách điện.
1.5 Công nghệ sản xuất giấy cách đi
ện
1.5.1 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với bột giấy để sản xuất giấy cách điện.

Yêu cầu kỹ thuật đối với bột giấy cho sản xuất giấy và cáctông cách điện có độ
dày nhỏ hơn 1 mm được đưa ra trong bảng 1.4
Bảng 1.4 Tiêu chuẩn kỹ thuật của bột giấy cho sản xuất giấy và cáctông cách điện
(GOST:12765-88)
STT Thông số kỹ
thuật EKB-1 EKB-2 EKB-3
1 Trị số Kappa 23 - 29 27 - 33 30 - 36
2 Độ tro, không lớn hơn; % 0,5 0,5 0,5
3 Độ nhớt động học, không nhỏ hơn; cp 50 60 60
4 pH nước chiết, không lớn hơn 8 8 8
5 Chiều dài đứt ở độ nghiền 60
0
SR, không nhỏ
hơn; m
9000 9500 9300
6 Suất dẫn điện nước chiết ; mKCm/cm
- Môđun 1:50, không lớn hơn 22 20 20
- Môđun 1:20, không lớn hơn 44 40 40
7 Độ bụi, với khối lượng 500g khô tuyệt đối trên
1m
2
, không lớn hơn; hạt

- Với diện tích 0.1 – 1.5 mm
2
2000 2000 2000
- Với diện tích trên 1.5 mm
2
0 0 0
EKB-1: Bột giấy dùng để sản xuất giấy cáp điện và cáctông cách điện cho các

chi tiết thiết bị điện có môi trường làm việc là không khí.
EKB-2: Dùng để sản xuất cáctông cách điện dùng trong máy biến thế, các máy
điện dùng dầu và làm giấy cho máy biến thế bền nhiệt loại E.
EKB-3: Dùng để làm giấy cáp điện nhiều lớp và cáctông cách điện dùng trong
các thiết bị điện dùng dầu.

10
Bột giấy dùng cho sản xuất giấy cách điện thường được làm từ gỗ lá kim nấu
theo phương pháp sunphát. Nguyên nhân là bột giấy từ xenluylô này có độ bền cơ lý
cao và cũng là phương pháp nấu hiệu quả đối với loại nguyên liệu nhiều nhựa. Những
yêu cầu cơ bản đối với bột giấy nấu sunphát dùng để sản xuất giấy cách điện là:
- Sự bảo toàn t
ối đa tổ hợp xơ sợi xenluylô phân tử lượng cao sau quá trình nấu.
- Độ tinh khiết cao, không chứa các tạp chất vô cơ, ôxít và kim loại.
- Hàm lượng các tạp chất hyđrat cácbon phân tử lượng thấp nhỏ nhất có thể.
Khi đáp ứng được những yêu cầu kỹ thuật đó, giấy sản xuất ra đảm bảo được
tính năng cách điện, độ bền cơ lý, độ bền nhiệ
t, độ bền điện, tổn thất điện môi thấp
nhất. Ngoài ra, đối với bột giấy cho sản xuất giấy quấn cáp điện áp cao người ta còn
quy định cả tiêu chuẩn độ nhớt của bột giấy.
1.5.2 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với giấy và cáctông cách điện
Bảng 1.5 Tiêu chuẩn kỹ thuật một số loại giấ
y quấn cách điện (GOST 1931-80)
Stt Thông số kỹ thuật EN 70 EN 85 EN 100
1 Thành phần xơ sợi (bột giấy sunphát không tẩy
trắng); %
100 100 100
2 Độ dày của giấy; µm 70 ± 3 85 ± 5 100 ± 6
3 Tỷ trọng, không nhỏ hơn; g/cm
3

0,78 0,76 0,75
4 Độ bền kéo; KG/15mm
- Chiều dọc, không nhỏ hơn 7,7 9,0 10,0
- Chiều ngang, không nhỏ hơn 3,3 3,7 4,0
5 Độ bền gấp theo chiều dọc sau khi xử lý nhiệt ở
120
0
C trong 10 giờ, không thấp hơn; lần gấp kép
850 900 1000
6 pH nước chiết 7 – 9 7 - 9 7 – 9
7 Điện áp đánh thủng, không nhỏ hơn; KV/mm 9,0 8,5 7,5
8 Độ hút nước theo mao dẫn trung bình của hai
chiều; mm
4 – 10 5 - 12 5 - 12
9 Độ tro, không lớn hơn; % 0,6 0,6 0,6
10 Độ ẩm, không lớn hơn; % 7,0 7,0 7,0

11
Tiêu chuẩn này dùng cho giấy quấn cách điện để sản xuất các chi tiết cần cách
điện trong máy biến thế và các thiết bị điện với các cấp điện thế có nhiệt độ làm việc
105
0
C.
Giấy và cáctông cách điện thường không gia keo. Do vậy, những yêu cầu chính
trong trường hợp này là khả năng thay đổi chế độ nghiền một cách hợp lý sẽ đảm bảo
đáp ứng yêu cầu của giấy cách điện.
1.5.3 Công nghệ sản xuất bột giấy cho sản xuất cách điện
Tập hợp các yêu cầu kỹ thuật đối với quá trình sản xuất bột giấy cho sả
n xuất
giấy cách điện được giải quyết qua việc lựa chọn và bảo quản nguyên liệu, chế độ nấu,

làm sạch và chế biến hóa học bổ sung nấu cần thiết.
* Lựa chọn và bảo quản nguyên liệu
Trước đây bột giấy cho sản xuất cách điện được sản xuất từ xơ sợi vỏ cây và xơ
bông vải. Bột giấ
y loại này có khả năng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật đề ra và
đặc biệt rất thích hợp với việc ngâm tẩm hóa chất trong sản xuất vật liệu cách điện. Tuy
nhiên, việc sử dụng bột giấy cách điện làm từ gỗ với công nghệ thích hợp đã đáp ứng
được các yêu cầu kỹ thuật trên, nhưng giá thành rẻ và nguyên liệu phổ biến đ
ã thay thế
việc sử dụng xơ sợi cây ngắn ngày.
Hiện nay, nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột giấy cho sản xuất giấy cách điện
là gỗ thông nhựa (pinus silvestris). Cây thường có đường kính từ 21 ÷ 23 cm, tỷ trọng
gỗ đạt 0,41 ÷ 0,45. Chiều dài xơ sợi khoảng 3,5 ÷ 4,4 mm, chiều rộng xơ sợi 28 ÷ 38
µm đối với gỗ vào mùa đông và 75µm
đối với gỗ vào mùa xuân. Hàm lượng lignin 27
÷ 30%, hàm lượng xenluylô 49,5 ÷ 53,8%, hàm lượng pentozan 10,1 ÷ 11,5%. Hàm
lượng các chất nhựa và axít béo dao động trong khoảng 8,1%. Độ tro của gỗ nằm trong
khoảng 0,2 ÷0,4%.
Gỗ thông trắng (pinus excelsa, picea oborata) cũng có thể sử dụng để thay thế
gỗ thông nhựa mà chất lượng vẫn được đảm bảo.
Gỗ lá rộng phối trộn trong quá trình nấu, nhằm mục đích làm tăng độ đồng đều
của bột sau nấu thường là gỗ bạch dương và diệp liễu.
Ở Việt Nam, thông Caribê là nguyên liệu đã được nghiên cứu và khẳng định là
loại nguyên liệu phù hợp cho sản xuất bột giấy cho sản xuất giấy cách điện.
Nguyên liệu gỗ sử dụng để sản xuất bột giấy cho sản xuất giấy cách điện phải có
chất lượng cao, không được chứa các ph
ần bị mục, mốc.

12
Quá trình tồn trữ và bảo quản nguyên liệu gỗ phải tránh không để cho gỗ bị

mục, mốc. Quá trình chuẩn bị mảnh phải kỹ lưỡng để thu được mảnh có kích thước
đồng đều, không chứa các mảnh không phù hợp.
* Nấu bột giấy cho sản xuất giấy cách điện theo phương pháp sunphát
Để nhận được bột giấy đảm bảo yêu cầu chất lượng cho sản xuấ
t giấy cách điện,
trong quá trình nấu sunphát người ta thường sử dụng quá trình tăng ôn chậm. Thời gian
tăng ôn để đạt nhiệt độ bảo ôn khoảng 3 giờ. Đồng thời tiến hành quá trình nấu ở nhiệt
độ bảo ôn thấp. Theo tài liệu [1] và tài liêu [9] nhiệt độ bảo ôn là 167
0
C đối với quá
trình nấu bột giấy cho sản xuất giấy quấn cách điện. Với điều kiện này thì thời gian bảo
ôn để đạt được trị số Kappa yêu cầu vào khoảng 1giờ 40phút đến 2 giờ 30 phút.
Đối với quá trình nấu bột giấy cho sản xuất giấy cách điện từ nguyên liệu thông
thì yêu cầu về hóa chất thường là:
- Mức dùng kiềm 18% theo đơn vị Na
2
O (khoảng 24% theo đơn vị NaOH) so
với nguyên liệu khô tuyệt đối.
- Độ sunphua của dịch nấu có thể tăng lên trên 30% nhưng không quá 35%
- Dịch trắng dùng để nấu phải có độ xút hóa cao để tránh cho bột giấy có chứa
nhiều các tạp chất vô vơ (≥ 90%).
* Quá trình xử lý bột
Sau khi rửa và sàng chọn, bột giấy thu được thường có độ tro cao hơn yêu cầu
kỹ thuật đối với bột giấy cho sả
n xuất giấy cách điện. Do trong bột còn chứa một số
các tạp chất vô cơ chưa hòa tan và các ion kim loại hấp thụ trên bề mặt xơ sợi. Để đạt
được độ tro theo yêu cầu kỹ thuật của bột giấy cho sản xuất giấy cách điện, theo tài liệu
[1] và tài liệu [9] bột giấy sau quá trình rửa và sàng chọn với nồng độ 7 ÷ 12% được xử
lý bằng một số
axít vô cơ như H

2
SO
4
, HCl, H
2
SO
3
. Với pH của phản ứng từ 4,0 ÷ 4,5
để giải phóng các tạp vô cơ ra khỏi xơ sợi. Sau thời gian xử lý 1 giờ, huyền phù bột
được pha loãng bằng nước khử ion, sau đó cô đặc bằng máy cô đặc sử dụng lưới đôi.
Nếu sử dụng nước khử ion cho các giai đoạn cuối của quá trình làm sạch, sàng chọn và
cô đặc thì kết quả thu được sẽ tốt hơn.
1.5.4 Quá trình sả
n xuất giấy
Quá trình nghiền bột thực hiện trên máy nghiền côn hoặc máy nghiền Hà Lan
dao đá với nồng độ nghiền khoảng 5,0%. Quá trình cắt ngắn xơ sợi ít, độ dài xơ sợi sau

13
khi nghiền khoảng 1,9 ÷ 2,0 mm ở độ nghiền từ 45 ÷ 60
0
SR. Hoặc có thể nghiền bằng
máy nghiền dao inox với nồng độ nghiền 3,2 ÷ 3,6%.
Quá trình làm sạch phải được thực hiện tốt nhằm loại bỏ các tạp chất vô cơ, kim
loại. Thường sử dụng lọc cát hình côn 3 giai đoạn. Thiết bị lọc kim loại phải được vệ
sinh định kỳ sau mỗi ca sản xuất.
Quá trình xeo giấy thực hiện trên máy xeo dài, giấy đi qua bộ phậ
n ép nhằm
điều chỉnh độ dầy và tỷ trọng của tờ giấy.
Nước sử dụng cho quá trình xeo giấy là nước khử ion.
1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất cách điện của giấy

1.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ và tần số điện trường
Sự phụ thuộc của góc tổn thất điện môi tgб của giấy làm t
ừ xenluylô mang tính
cực đại đặc trưng ở nhiệt độ dưới 0
0
C, trong khi chu kỳ cấp điện thế trùng với thời
gian hồi phục các nhóm phân cực của xenluylô. Khi tần số điện trường tăng lên, điểm
cực đại đó dịch chuyển sang phía nhiệt độ cao hơn và giá trị của nó cũng tăng lên. Việc
ngâm tẩm các loại dầu không phân cực (dầu vơ cơ, keo epoxy, vazelin.v ) làm tăng
góc tổn thất điện môi (б) và tgб.
1.6.2 Ảnh hưở
ng của điện thế
Góc tổn thất điện môi (б) của giấy cách điện đã được sấy khô chưa ngâm tẩm
gần như không phụ thuộc vào điện thế dòng điện khi chưa xảy ra sự phân cực. Còn đối
với giấy đã ngâm tẩm thì khác.
Độ dẫn điện riêng của vật liệu giấy cách điện tăng lên khi tăng
điện thế của điện
trường. Trong khoảng nhất định của điện thế điện trường (E) thì g = a*e
bE
trong đó a và
b hệ số thực nghiệm.
Sự tăng lên đó diễn ra mạnh hơn khi nhiệt độ và độ ẩm tồn dư trong giấy tăng
lên. Khi điện áp tăng lên số lượng ion tự do cũng như nhiệt độ linh động của chúng
tăng lên. Song độ cách điện của vật liệu giấy giảm đi.
1.6.3 Ảnh hưởng của độ ẩm
Ảnh h
ưởng của độ ẩm trong giấy đến tính chất cách điện của giấy đã được
nghiên cứu kỹ. Giấy là vật liệu xốp, có tính háo nước, thường tự hút ẩm trong không
khí. Cấu trúc mao dẫn của các tế bào xenluylô làm cho quá trình hút ẩm xảy ra dễ dàng
hơn. Độ ẩm của giấy ảnh hưởng rất mạnh đến tính chất điện của giấy. Ngay cả khi độ

ẩm rất th
ấp cũng làm cho độ cách điện của giấy giảm đi rất nhiều.

14
Quá trình ngâm tẩm giấy không làm giảm độ hút nước của giấy, mà chỉ làm cản
trở sự xâm nhập của hơi ẩm. Trong điều kiện thực tế, ngay cả các chất ngâm tẩm cũng
hút ẩm (0,05 – 0,07%).
Độ ẩm ảnh hưởng rất rõ rệt đến tính chất điện của giấy. Do đó, trong kỹ thuật
giấy cần được sấy khô rất kỹ và giữ kín
để tránh tiếp xúc với môi trường có hơi ẩm.
1.6.4 Ảnh hưởng của tỷ trọng
Giấy được làm từ xơ sợi xenluylô được chổi hóa, phân bố đồng đều và được cán
ép tốt sẽ có tính cách điện cao. Trong trường hợp giấy được nghiền thấp, bị cắt nhiều
sẽ có độ xốp cao, cấu trúc tờ giấy có nhiều khoảng trống thì tính chất cách điện giảm.
1.6.5
Ảnh hưởng của nước sản xuất
Trong nước tự nhiên các muối hòa tan chủ yếu là các muối khoáng có chứa các
cation Ca
2+
, Mg
2+
, Na
+
, K
+
và các anion SO
4
2-
, Cl
-

, HCO
3
-
, HSiO
3
-
và các ion khác như:
CO
3
2-
, H
+
, OH
-
, NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
-
, Fe
2+
, Cu
2+
có thể có nhưng rất ít.
Trong sản xuất bột giấy và giấy cách điện hàm lượng và thành phần các chất
hòa tan trong nước có ý nghĩa đặc biệt quan trọng và chính những chất này có vai trò

làm giảm khả năng cách điện của vật liệu giấy. Xơ sợi xenluylô (bột giấy) là loại vật
liệu có tính hấp phụ cao. Sự tăng lên của hàm lượng các chất vô cơ trong bột giấy sau
khi nấu so vớ
i nguyên liệu ban đầu chắc chắn có liên quan đến tính hấp phụ của xơ sợi
xenluylô. Ở đây có cả sự hấp phụ hóa học, hấp phụ vật lý cũng như sự lắng bám cơ học
của những cấu tử hợp chất vô cơ lên bề mặt sơ sợi.
Độ tro của bột giấy và giấy là chỉ số quan trọng quyết định tính chất cách đ
iện
của vật liệu và phụ thuộc rất nhiều vào thành phần vô cơ của nước sản xuất. Tính chất
trao đổi ion của xenluylô kỹ thuật (xơ sợi bột giấy) được ổn định bởi sự có mặt của các
nhóm cácbôxyl trong phân tử cũng như một tỷ lệ nhất định
β và γ-xenluylô thường
đồng hành với các tạp chất vô cơ.
Do vậy, nước tự nhiên sau khi khai thác để có thể sử dụng cho quá trình sản
xuất công nghiệp cần phải tiến hành các quá trình xử lý cơ học và hóa học. Để nước tự
nhiên có thể sử dụng cho quá trình sản xuất giấy cách điện thì nước sau khi được xử lý
bằng phương pháp lắng, lọc thì nước còn phải qua quá trình loại bỏ khoáng chất để
giả
m độ cứng toàn phần, TDS và độ dẫn điện của nước.



15
1.7 Quá trình khử khoáng làm mềm nước
Quá trình khử khoáng làm mềm nước là quá trình làm giảm nồng độ của các ion
canxi và magiê là các chất chính gây lên độ cứng của nước. Có nhiều phương pháp làm
mềm nước, vì thế căn cứ vào mức độ làm mềm cần thiết, chất lượng nước nguồn và các
chỉ tiêu kinh tế khác để lựa chọn phương pháp làm mềm thích hợp.
Để làm mềm nước, người ta thường sử dụng mộ
t trong những phương pháp sau:

- Làm mềm nước bằng hóa chất: Pha hóa chất vào nước để kết hợp với ion Ca
+2

và Mg
+2
tạo thành các hợp chất không tan trong nước.
- Phương pháp nhiệt: Đun nóng hoặc chứng cất nước.
- Phương pháp trao đổi ion
Ngoài ra còn có thể sử dụng phương pháp tổng hợp kết hợp hai trong ba phương
pháp trên với nhau.
1.7.1 Làm mềm nước bằng hóa chất
Trong thực tế có thể áp dụng hàng loạt các phương pháp xử lý nước bằng hóa
chất với mục đích kết hợp các ion Ca
+2
và Mg
+2
hòa tan trong nước thành các hợp chất
không tan, dễ lắng và lọc. Các hóa chất thường dùng để khử khoáng làm mềm nước là:
Vôi, sô đa Na
2
CO
3
, xút NaOH, Bari hyđrôxít Ba(OH)
2
, Natri phốtphát Na
3
PO
4
. Khử
khoáng làm mềm nước bằng hóa chất có thể thực hiện khi đun nóng hoặc không đun

nóng nước. Chọn phương án làm mềm nước bằng hóa chất cần phải dựa vào chất lượng
nước nguồn và mức độ làm mềm cần thiết. Trong một vài trường hợp có thể kết hợp
làm mềm nước với khử sắt, khử silic, khử phốtphát
1.7.2 Làm mềm nước bằng phươ
ng pháp nhiệt
Làm mềm nước bằng phương pháp nhiệt dựa trên nguyên tắc: Khi đun nóng
nước cân bằng hợp chất cácboníc chuyển dịch về phía tạo ra cặn CaCO
3
không tan.
Ca(HCO
3
)
2
→ CaCO
3
↓ + CO
2
↑ + H
2
O
Sự chuyển dịch cân bằng này xảy ra do giảm độ hòa tan trong nước của CO
2
khi
tăng nhiệt độ của nước. Khi đun sôi có thể khử được hoàn toàn khí CO
2
và do đó giảm
được một lượng độ cứng cácbonát. Tuy nhiên, không thể khử hoàn toàn độ cứng
cácbonát bằng đun sôi mặc dù độ hòa tan của nó rất bé và trong nước vẫn có CaCO
3

hòa tan. Khi trong nước có cácbonát magiê quá trình biến nó thành cặn xảy ra đầu tiên
là tạo ra hợp chất cácbonát magiê hòa tan trong nước, sau đó tiếp tục bị thủy phân tạo
thành cặn Mg(OH)
2
khó hòa tan.

16
Mg(OH)
2
→ MgCO
3
+ CO
2
↑ + H
2
O
MgCO
3
→ Mg(OH)
2
↓ + CO
2
↑
Như vậy khi đun sôi nước, độ cứng cácbonát giảm đi rất nhiều.
1.7.3 Làm mềm nước bằng phương pháp trao đổi ion
Phương pháp này dựa trên các thông số cơ bản sau: Chất lượng nước, thành
phần nước cần xử lý, tiêu thụ chất phản ứng để tái sinh. Ngoài ra vốn đầu tư, lắp đặt
cũng có ảnh hưởng đến cấu trúc của hệ thống.
Nguyên lý của trao
đổi ion: Chất trao đổi ion là vật liệu lọc có dạng hạt không

hòa tan, có chứa trong cấu trúc phân tử các gốc axít hay bazơ có thể thay thế được mà
không thay đổi tính chất vật lý của chúng và cũng không bị hủy hoại hoặc hòa tan. Các
ion dương hay âm cố định trên các gốc này trao đổi bằng cách thay thế ion cùng dấu có
trong dung dịch lỏng khi có sự tiếp xúc. Đó là trao đổi ion, cho phép thay đổi thành
phần ion của chất lỏng cần xử lý mà không thay đổ tổng s
ố ion có trong chất lỏng trước
khi trao đổi.
Chu trình trao đổi ion hoàn chỉnh gồm những pha sau đây:
- Chu trình làm việc: Chu trình làm việc của lớp nhựa trao đổi ion được xác định
bằng công suất trao đổi của lớp nhựa. Điều đó tương ứng với một khối lượng ion trao
đổi được, hay tương ứng với một thể tích nước đã xử lý giữa hai lần tái sinh.
- Độ giãn nở: Một dòng n
ước dâng lên, sẽ làm giãn nhựa, cho phép loại bỏ các
hạt và các mảnh vụn của nhựa đưa chúng lên bề mặt.
- Tái sinh: Dung dịch tái sinh chảy chậm từ cao xuống thấp qua lớp lọc của
nhựa.
- Xúc rửa chậm: Nước được phun với cùng lưu lượng như dòng tái sinh cho đến
khi loại bỏ gần hết dung dịch tái sinh.
- Xúc rửa nhanh: Nước lọc xả bỏ với lưu lượng làm việc cho đến khi chấ
t lượng
nước đã được xử lý đủ để chuyển thành sản phẩm.
Sơ đồ mô tả sự phối hợp các nhóm nhựa trao đổi ion thường dùng nhất, trong
các sơ đồ sử dụng các ký hiệu sau:
- Cf: Nhựa cation axít yếu.
- CF: Nhựa cation axít mạnh.

17
- Af: Anion bazơ yếu hoặc trung bình.
- AF: Anion bazơ mạnh.
- CO

2
: Loại bỏ CO
2

- LM: Lớp hỗn hợp (Mixed-bed)
Để đáp ứng chất lượng nước phục vụ cho sản xuất xenluylô cách điện và giấy
cách điện thì thường sử dụng sơ đồ hệ thống có khả năng loại bỏ tối đa lượng muối
khoáng trong nước, cụ thể như sau:
a. Loại bỏ khoáng chất từng phần
Đó là một thiết bị chứa nh
ựa cation axít mạnh (CF), tái sinh bằng axít mạnh, vận
hành nối tiếp với thiết bị chứa nhựa anion bazơ yếu hay trung bình (Af), tái sinh bằng
xút hay amoni. Nước sau lọc sử dụng sao cho khi độ axít cacbonic không độc hại, hoặc
loại bỏ ở thiết bị khử khí CO
2
đặt ở trước hoặc sau thiết bị trao đổi ion.
Nước đã xử lý chứa toàn bộ Silic có mặt và nếu nó được khử khí, khoảng 15
mg/lít axít cacbonic, tùy theo tỷ lệ tái sinh chấp nhận được đối với nhựa cation mà độ
dẫn điện thay đổi từ 2 đến 20 µS/cm. Độ pH vào khoảng 6 – 6,5 khi loại bỏ dioxit
cacbon thực hiện một cách nghiêm chỉnh. Đây là một dây chuyền sản xuất nước cho
nồ
i hơi áp suất trung bình và một số quá trình công nghiệp.
b. Loại bỏ toàn bộ khoáng chất
* Hệ thống CF + AF: Tất cả các ion gồm cả silic được loại bỏ. Thường người ta
quan tâm đến việc giảm dòng ion đi qua nhựa trao đổi anion, bằng cách đặt vào quãng
giữa bể trao đổi anion và bể cation một bộ khử khí CO
2
để giảm hàm lượng CO
2
đến

vài mg/l. Điều đó cho phép giảm thể tích nhựa anion mạnh và tiêu thụ chất phản ứng
tái sinh sẽ giảm.
Chất lượng của nước khử khoáng chủ yếu tùy thuộc vào tỷ lệ tái sinh của nhựa
cation. Sự rò rỉ ion tạo bởi vết xút ăn da từ nhựa cation. Giảm hàm lượng silic cũng phụ
thuộc vào hàm lượng xút giữ lại trong nước đã khử khoáng chất. Thực tế
, thường ta thu
được nước có độ dẫn điện từ 3 đến 20µS/cm, hàm lượng silic từ 0.05 đến 0.5mg/l với
khoảng pH từ 7 đến 9. Hệ thống này đơn giản nhất và thu được nước đã khử khoáng
chất dùng trong nhiều lĩnh vực sản xuất.
* Hệ thống: CF +Af +AF: Hệ thống này cho chất lượng nước như hệ thống CF
+AF nhưng tiết kiệm hơn khi nước thô chứa m
ột tỷ lệ lớn anion mạnh.

18
Sau khi qua tháp cation axít mạnh và bể anion kiềm yếu, nước được tiếp tục qua
nhựa trao đổi iôn bazơ mạnh. Thiết bị loại bỏ axít cácbonnic đặt sau bể cation hoặc
giữa 2 thiết bị trao đổi anion.
Tái sinh nhựa trao đổi anion thực hiện nối tiếp, dung dịch trước hết chuyển qua
lớp nhựa bazơ mạnh sau đó qua bazơ yếu. Phương pháp này tiết kiệm xút đáng kể so
với phươ
ng pháp trên. Ngoài ra, khi nước thô chứa các chất hữu cơ, nhựa bazơ yếu bảo
vệ nhựa bazơ mạnh.
* Hệ thống: Cf + CF +Af +AF: Hệ thống này thích hợp với nước chứa một phần
đáng kể bicácbonát.
Việc tái sinh thực hiện liên tiếp qua lớp nhựa sunfônic và cácbôxylíc. Giả sử sự
tái sinh nhựa cácbôxylíc thực hiện gồm tỷ lượng dư thừa axít tự do tồn tại sau khi tái
sinh nhựa sunfônic, tỷ lệ
tái sinh tổng thể giảm đáng kể.
* Hệ thống lớp hỗn hợp LM: Phương pháp này cơ bản khác với sơ đồ có lớp
tách biệt, thực chất là 2 loại nhựa trao đổi mạnh cation và anion được hợp nhất trong

một thiết bị. Chúng được trộn lẫn với nhau bằng bộ trộn khí nén. Các hạt nhựa được
đặt cạnh nhau tự do tạo nên vô số các cation và anion liên tiếp.
Để thực hi
ện tái sinh, cả hai loại nhựa được phân loại bằng thủy lực khi giãn nở.
Nhựa anion nhẹ hơn nổi ở phía trên, còn nhựa cation nặng hơn chìm xuống đáy. Sau
khi tách loại, mỗi loại nhựa được tái sinh riêng biệt lần lượt với xút và axít mạnh.
Lượng dư thừa chất tái sinh tiếp tục được tháo bằng xúc rửa mỗi lớp. Sau khi sạch từng
phần thiết bị, các hạt nhựa này đượ
c trộn lẫn lại bằng khí nén. Ta kết thúc xúc rửa và
chuẩn bị cho chu trình mới.
Ưu điểm của lớp hỗn hợp so với lớp tách biệt như sau:
- Nước thu được có độ tinh khiết cao và chất lượng không đổi trong suốt quá
trình làm việc, (độ dẫn điện nhỏ hơn 0.2µS/cm).
- pH gần trung tính.
- Tiêu thụ rất ít nước xúc rửa.
Nhược điểm của lớp hỗ
n hợp là: Khả năng trao đổi rất thấp và thao tao xúc rửa
rất phức tạp vì tách riêng khi rửa và trộn lại nên cần các thao tác rất hoàn hảo. Lớp
nhựa trao đổi lớp hỗn hợp có thể dùng trực tiếp cho nước thô với điều kiện là chứa ít
iôn (nước đã xử lý sơ bộ bằng thẩm thấu ngược hay chưng cất, ngưng tụ, nước ở bể của