Nghiên cứu sử dụng tác nhân thân thiện môi trường để thu bột giấy từ phế thải nông nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------

THÁI ĐÌNH CƯỜNG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TÁC NHÂN THÂN THIỆN
MÔI TRƯỜNG ĐỂ THU BỘT GIẤY
TỪ PHẾ THẢI NÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC
CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ XENLULOZA VÀ GIẤY

Người hướng dẫn khoa học : TS. LÊ QUANG DIỄN

HÀ NỘI - 2011

1


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan tất cả các số liệu nghiên cứu của đề tài là hoàn toàn trung
thực. Các thí nghiệm được tiến hành một cách nghiêm túc trong quá trình nghiên
cứu, không có sự sao chép từ bất kỳ tài liệu khoa học nào, các tư liệu tham khảo đều
được sự đồng ý của các đồng tác giả.

Tác giả

Thái Đình Cường

Đề tài được thực hiện theo mục tiêu và bằng kinh phí của đề tài KHCN
trọng điểm Bộ GD-ĐT “ Nghiên cứu ứng dụng enzym trong sản xuất bột giấy từ
thân cây Ngô phế thải, tạo ra sản phẩm thân thiện môi trường ”. Thực hiện năm
2010-2011.

2


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

MỤC LỤC
Trang phụ bìa .......................................................................................................... 1
Lời cam đoan ........................................................................................................... 2
Lời cảm ơn .............................................................................................................. 6
Danh mục các bảng ................................................................................................. 7
Danh mục các hình .................................................................................................. 8
Mở đầu .................................................................................................................... 9
Chương I: Tổng quan các vấn đề nghiên cứu ......................................................... 12
1.1. Khái quát về công nghiệp giấy Việt Nam................................................. 12
1.2. Khái quát về các phương pháp sản xuất bột giấy .................................... 15
1.2.1. Sản xuất bột hóa ................................................................................. 15
1.2.2. Sản xuất bột bán hoá và bột hiệu suất cao ......................................... 17
1.2.3. Sản xuất bột cơ ................................................................................... 17

1.3.Tổng quan về tình hình nghiên cứu thu bột giấy áp dụng
công nghệ thân thiện môi trường ............................................................. 20
1.3.1. Bột giấy từ nguyên liệu gỗ . ................................................................ 20
1.3.2. Bột giấy từ nguyên liệu rơm rạ………………………………………26
1.3.3. Bột giấy từ thân ngô………………………………………………….30
Chương II: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu ................................................ 33
2.1. Chuẩn bị nguyên liệu ............................................................................... 33
2.1.1.Chuẩn bị nguyên liệu rơm rạ................................................................ 33
2.1.2. Chuẩn bị nguyên liệu thân ngô cho tạo bột bán hóa ........................... 33
2.1.3. Chuẩn bị nguyên liệu cho tạo bột cơ…………………………………33
2.2. Xác định thành phần hóa học của nguyên liệu......................................... 34
2.3. Phương pháp tạo bột giấy…….…………………………………………..34
2.3.1. Bột bán hóa…………………………………………………………..34
2.3.2. Bột cơ……………..…...………………………………………...…...35

3


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

2.4. Phương pháp nghiên cứu cấu tạo thô đại của thân ngô…………….…….35
2.5. Phân tích tính chất của bột giấy…………...……………………………..36
2.6. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm……………………………………36
Chương III: Kết quả và thảo luận ............................................................................ 41
3.1. Cấu tạo và thành phần hóa học của thân ngô và rơm rạ….……….. …….41
3.1.1. Đặc điểm cấu tạo thô đại của thân ngô ……………………………...41
3.1.2. Thành phần hóa học của thân ngô và rơm rạ. .................................... 46
3.2. Nghiên cứu xử lý nguyên liệu thân ngô và rơm rạ bằng hydropeoxit

trong môi trường axit để thu bột bán hóa.................................................. 47
3.2.1. Ảnh hưởng của mức dùng hydroperoxit……………………………..48
3.2.2. Ảnh hưởng của mức dùng TiO2……………………………………...49
3.2.3.Ảnh hưởng của mức dùng CH3COOH………………………………..50
3.2.4. Ảnh hưởng của thời gian xử lý nguyên liệu…..……………………...52
3.2.5. Ảnh hưởng của điều kiện trích ly kiềm tới hiệu suất
và tính chất bột……………………………………………………….53
3.2.6. Nghiên cứu xử lý bột ở nhiệt độ thấp………………………………...55
3.2.7. Đánh giá tính chất cơ lý của bột giấy thu được từ
nguyên liệu thân ngô………………………………………………..56
3.2.8. Nghiên cứu tái sử dụng dịch nấu…..…………………………………57
3.2.9. Nghiên cứu tạo bột bán hóa từ rơm rạ ................................................ 58
3.3. Nghiên cứu quy trình công nghệ thu bột cơ từ thân cây ngô………….....60
3.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý bột bán hóa bằng enzyme
tới quá trình nghiền………………………………………………………66
3.5. Xác định tính chất của nước thải quá trình tạo bột bán hóa
từ thân cây ngô ......................................................................................... 67
3.6. Xây dựng quy trình công nghệ thu bột bán hóa từ thân ngô
và rơm rạ…………………………………………………………………...69
3.6.1. Mô tả khái quát quá trình công nghệ…………………………………69
3.6.2. Đặc điểm của quá trình công nghệ…………………………………...69

4


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

3.6.3. Yêu cầu về nguyên liệu đầu vào……………………………………..69

3.6.4. Số lượng, chất lượng sản phẩm có thể đạt được theo quy trình……..70
3.6.5. Sơ đồ công nghệ…………………………………….………………..70
3.6.6. Trình tự tiến hành…………………………………………………….70
Kết luận ................................................................................................................... 72
Kiến nghị những nghiên cứu tiếp theo .................................................................... 73
Tài liệu tham khảo ................................................................................................... 74

5


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Lê Quang Diễn, người đã tận tình
hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự ủng hộ, giúp đỡ về mọi mặt của các thầy cô
giáo trong Bộ môn Công nghệ xenluloza và giấy, Viện Kỹ thuật Hoá học, Trường
Đại học Bách khoa Hà Nội.
Xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã chia sẻ những khó khăn và tạo mọi điều
kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học tập.
Hà Nội, ngày 20 tháng 03 năm 2011

6


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng

Nội dung

Trang

Dự báo lượng bột tiêu dùng ở Việt Nam

12

Một số dự án đầu tư sản xuất bột giấy đáng chú ý

13

3.1

Kích thước xơ sợi của thân ngô và một số loại nguyên liệu khác

44

3.2

Thành phần hóa học của rơm rạ và thân ngô

45

3.3

Hàm lượng các chất tan trong nước và dung dịch kiềm

46

3.4

Ảnh hưởng của thời gian nấu tới hiệu suất và hàm lượng lignin

51

trong bột
3.5

Ảnh hưởng của hệ xúc tác tới hiệu suất và hàm lượng lignin

52

trong bột
3.6

Ảnh hưởng của mức dùng kiềm tới hiệu suất và hàm lượng

53

lignin trong bột
3.7

Ảnh hưởng của thời gian trích ly kiềm tới hiệu suất và hàm

54

lượng lignin trong bột
3.8

Bảng kết quả xử lý bột ở nhiệt độ thấp

54

3.9

Tính chất của một số loại bột giấy

56

3.10

Ảnh hưởng của mức dùng kiềm đến độ tro tro và hiệu suất của

58

nguyên liệu rơm rạ.
3.11

Mã hóa các biến thí nghiệm thực nghiệm

60

3.12

Kết quả thực nghiệm

61

3.13

Các số liệu thực hành trên mô hình

61

3.14

Các số liệu tính toán trên mô hình

63

3.15

Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên

64

3.16

Ảnh hưởng của thời gian nghiền (phút) tới độ nghiền

3.17

của bột bán hóa thân ngô

66

Các chỉ số của nước thải của quá trình nấu bột giấy

67

7


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình

Nội dung

Trang

3.1

Cấu tạo thô đại của thân ngô ở phần lóng

41

3.2

Cấu tạo thô đại của thân ngô ở phần đốt

41

3.3

Cấu tạo hiển vi của thân ngô ở phần lóng

42

3.4

Cấu tạo hiển vi của thân ngô ở phần đốt

43

3.5

Hình thái sợi thực vật của thân ngô

44

3.6

Ảnh hưởng của mức dùng H2O2 tới hiệu suất và hàm
lượng lignin trong bột

3.7

48

Ảnh hưởng của mức dùng TiO2 tới hiệu suất và hàm
lượng lignin trong bột

3.8

49

Ảnh hưởng của mức dùng axit axetic tới hiệu suất và hàm
lượnglignin trong bột

50

8


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

MỞ ĐẦU
Bột giấy được sản xuất từ nguyên liệu thực vật, chủ yếu là từ một số loại cây
gỗ và phi gỗ. Ở nước ta nguyên liệu giấy chủ yếu là : keo tai tượng, keo lá tràm,
bạch đàn, bồ đề, thông… Một số loại nguyên liệu phi gỗ như : tre lứa, thân ngô,
rơm rạ, bã mía…cũng có thể sử dụng hiệu quả.
Trên thế giới, hiện có nhiều phương pháp sản xuất bột giấy nhưng phổ biến
hơn cả vẫn là phương pháp nấu kiềm ( nấu xút và nấu sunfat ) và phương pháp nấu
sunfit. Ngoài ra còn có một số phương pháp khác như nấu bằng peoxit có xúc tác,
dung môi hữu cơ…Nấu sunfit cho bột có độ trắng cao hơn, tạo điều kiện tốt cho
công đoạn tẩy trắng khi sản xuất bột hóa tẩy trắng. Song nhược điểm chính của
phương pháp này là bột sản xuất ra có độ bền cơ học thấp, chỉ thích hợp với một số
loại nguyên liệu, rất khó thu hồi hóa chất và gây ô nhiễm môi trường. Chính vì vậy
hiện nay công nghệ này đang bị hạn chế sử dụng.

Với các nhà máy qui mô vừa và nhỏ thì phương pháp nấu chủ yếu được sử
dụng là phương pháp nấu xút. Đây là phương pháp đơn giản, không đòi hỏi thiết bị
hiện đại, trình độ vận hành cao. Tuy nhiên nhược điểm của nó là quá trình sản xuất
bột có chất lượng không cao, khó áp dụng qui trình thu hồi hóa chất, vấn đề xử lý
chất thải còn gặp nhiều khó khăn. Đối với các nhà máy hiện đại, qui mô sản xuất
lớn, trang thiết bị công nghệ tiên tiến thì phương pháp nấu sunfat là hiệu quả hơn
cả. Đây là phương pháp cho hiệu suất bột giấy tương đối cao, chất lượng bột tốt,
nhưng do quá trình sản xuất tạo ra nhiều hợp chất hữu cơ của lưu huỳnh như : khí
hidrosunfua, khí metylsunfua…, chúng gây ảnh hưởng lớn đến môi trường, do vậy
đòi hỏi công nghệ phải khép kín, có bộ phận thu hồi tái sử dụng hóa chất, thu hồi
chất thải khí để tránh gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Công nghiệp giấy Việt Nam là một ngành đang phát triển, nhu cầu về bột
giấy và giấy ngày càng tăng. Vấn đề cấp thiết đặt ra là phải có những kế hoạch dài
hạn về quy hoạch vùng rừng nguyên liệu cho sản xuất giấy kết hợp với đa dạng hóa

9


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

nguồn nguyên liệu, song song với cải tiến, áp dụng công nghệ mới thân thiện với
môi trường hơn.
Với quan điểm hiện đại phế phẩm nông nghiệp chứa xơ sợi là sự thay thế tốt
cho việc sử dụng nguyên liệu gỗ vì nhiều lí do. Bên cạnh sự phong phú về chủng
loại, sử dụng dư lượng nông nghiệp sẽ mang lại nhiều lợi ích cho nông dân, công
nghiệp, sức khỏe cộng đồng và môi trường sinh thái. Sử dụng phế thải nông nghiệp
làm nguyên liệu cho công nghiệp là một hướng đi thân thiện với môi trường hơn
nhiều so với nhiều phương pháp xử lý hiện đang áp dụng, ở một góc độ nào đó nó

có thể thúc đẩy công nghiệp hóa của các nước đang phát triển.
Nước ta là một nước nông nghiệp, diện tích trồng lúa khoảng 7,3 triệu ha
trong đó đồng bằng sông Hồng chiếm 1,2 triệu ha, đồng bằng sông Cửu Long chiếm
3,8 triệu ha, các vùng còn lại chiếm khoảng 2,3 triệu ha. Bên cạnh đó, diện tích ngô
trên cả nước đã đạt trên 1 triệu hecta, tập trung ở các vùng trọng điểm như Sơn La,
Vĩnh phúc, Nghệ An, Thanh Hóa, Đắk Lắk…,trung bình mỗi hecta sau thu hoạch
cho 4-5 tấn thân ngô, tức lượng thân ngô trên cả nước có thể đạt trên 4 triệu tấn
năm. Chỉ một phần các phế thải nêu trên được sử dụng làm chất đốt sinh hoạt, còn
lại được đốt bỏ. Vì vậy việc tận dụng nguồn phế thải nông nghiệp cho sản xuất các
sản phẩm giá trị là hướng đi thiết thực, giải quyết được vấn đề này không những sẽ
mang lại những lợi ích kinh tế nhất định mà còn giải quyết được nhiều vấn đề về
môi trường. Vấn đề đặt ra là phải nghiên cứu áp dụng công nghệ phù hợp. Với tính
chất đặc thù của các dạng nguyên liệu này, thực tiễn hơn cả là sử dụng cho sản xuất
bột giấy hiệu suất cao cho sản xuất giấy cactong, bao gói.
Đáp ứng tình hình trên tôi đã tiến hành thực hiện đề tài nghiên cứu :
“ Nghiên cứu sử dụng tác nhân thân thiện môi trường để thu bột giấy từ phế
thải nông nghiệp.”
Mục tiêu của đề tài là thiết lập được quy trình công nghệ quy mô phòng thí
nghiệm tạo bột giấy hiệu suất cao từ thân cây ngô và rơm rạ.
Đối tượng nghiên cứu : Thân cây ngô sau thu hoạch lấy ở huyện Vĩnh
Tường-Vĩnh Phúc và rơm rạ lấy ở Thanh Oai- Hà Nội

10


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Nội dung nghiên cứu bao gồm:

- Cấu tạo và thành phần hóa học của thân ngô và rơm rạ.
- Nghiên cứu xử lý nguyên liệu thân ngô và rơm rạ bằng hydropeoxit trong
môi trường axit để thu bột bán hóa.
- Nghiên cứu quy trình công nghệ thu bột cơ từ thân cây ngô.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý bột bán hóa bằng enzyme tới quá trình
nghiền.
- Xác định tính chất của nước thải quá trình tạo bột bán hóa từ thân cây ngô.
- Xây dựng quy trình công nghệ thu bột bán hóa từ thân ngô và rơm rạ.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:
- Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc xây dựng một quy trình sản xuất bột
giấy hiệu suất cao từ phế thải nông nghiệp theo công nghệ tiết kiệm năng lượng, ít
gây ô nhiễm môi trường.
- Là tài liệu tham khảo trong lĩnh vực hóa học và công nghệ sản xuất bột
giấy.

11


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chương I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái quát về công nghiệp giấy Việt Nam.
Trong những năm trở lại đây, sự phát triển nhanh chóng của các phương
tiện thông tin cộng với xu hướng sử dụng các loại giấy có định lượng thấp hơn đã
làm hạn chế tốc độ tăng trưởng nhu cầu sử dụng giấy nói chung. Nhu cầu sử dụng
một số loại giấy như giấy in, giấy viết… sẽ ở mức khiêm tốn, thậm chí có suy
giảm đôi chút. Tuy nhiên mặt hàng giấy bao gói sẽ vẫn giữ mức độ tăng trưởng
cao về nhu cầu sử dụng. Theo dự báo nhu cầu tăng trưởng giấy bao gói ở các nước

Phương Tây là không thay đổi trong khi đó các thị trường khác như Trung Quốc,
Đông Âu và Đông Nam Á sẽ phát triển rất nhanh. Và đây cũng là một điều kiện
thuận lợi cho sự phát triển của ngành công nghiệp Giấy Việt Nam.
Năm 2009, toàn ngành giấy gặp nhiều khó khăn do khủng hoảng kinh tế,
trong đó khó khăn lớn nhất là nhu cầu giấy tiêu dùng không cao và thiếu vốn sản
xuất. Ngoài ra, ngành giấy còn gặp phải cạnh tranh gay gắt với giấy nhập khẩu có
khả năng cạnh tranh cao hơn, nhất là về giá cả. Nhập khẩu giấy in báo tăng 22,15%,
trong khi sản xuất trong nước giảm 66%; nhập khẩu giấy in viết tăng 59% trong khi
sản xuất trong nước giảm
Năm 2009, sản lượng giấy đạt 1.138.000 tấn, tăng 2% trong khi nhập khẩu
giấy tăng 13,39% tiêu dùng giấy (sản xuất-xuất khẩu+nhập khẩu ) cũng tăng
10,54% so với năm 2008. Mặc dù suy giảm kinh tế ảnh hưởng lớn tới ngành giấy
Việt Nam từ quý IV/2008 và cả năm 2009, nhưng hầu hết các dự án vẫn tiếp tục
thực hiện, tuy có co giãn tiến độ song nhiều dự án mới vẫn được thực hiện ngay
trong năm 2009. Chỉ tính những dự án đã đưa vào sản xuất của nghành tăng thêm
445.000 tấn, tăng 17,4% so với năm 2008, trong đó có hai dự án lớn với thiết bị mới
nhất thế giới: Kraft Vina (220.000 tấn/năm giấy testliner và giấy lớp giữa các tông
sóng) và giấy pulppy Corelex (30.000 tấn/năm giấy tissue). Đáng chú ý là các dự án
mới của doanh nhân trong nước, công suất máy xeo thấp là 20.000 tấn/năm. Nhiều

12


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

máy xeo có quy mô 30.000-60.000 tấn/năm. Các dự án đầu tư trong nước khác đang
tiếp tục hoàn thiện và sẽ đưa vào sản xuất trong năm nay.
Năm 2010, năng lực sản xuất của ngành giấy tăng 19% đạt 2,5 triệu tấn/năm.

Trong đó sản xuất tăng 15%, nhập khẩu tăng 2%, xuất khẩu giảm khoảng 10%. Đặc
biệt, năng lực sản xuất giấy in báo tăng 100% đạt gần 100.000 tấn/năm, cao hơn rất
nhiều so với nhu cầu.
Năm 2011, dự kiến một số dự án của ngành sẽ hoàn thành và đi vào hoạt
động, góp phần vào tăng trưởng của ngành cả về sản lượng, chất lượng và chủng
loại sản phẩm giấy. Dự kiến tổng nguồn cung về giấy khoảng 3 triệu tấn, trong đó
sản xuất trong nước phấn đấu khoảng 2 triệu tấn, nhập khẩu đạt khoảng 1 triệu tấn,
đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước.
Lượng bột tiêu dùng ở Việt Nam
Năm 

2008 

2009 

2010 

Sản xuất 

335,000 

300,000 

385,000 

Bột Kraft gỗ cứng tẩy trắng 

100,000 

100,000 

120,000 

Bột Kraft gỗ cứng không tẩy 

110,000 

130,000 

140,000 

Bột hóa cơ nhiệt 

40,000 

35,000 

40,000 

Bột bán hóa  

85,000 

85,000 

85,000 

Nhập khẩu 

197,000 

110,000 

110,000 

Bột Kraft gỗ mền tẩy trắng 

24,079 

1,000 

1,000 

Bột Kraft gỗ mền không tẩy 

587

800

1,000

Bột Kraft gỗ cứng tẩy trắng 

85,915

80,000

106,175

Bột Kraft gỗ cứng không tẩy 

6,195

8,000

5,000

Bột hóa nhiệt cơ 

20,000

10,000

20,000

Nguồn hiệp hội giấy và bột giấy Việt Nam, 2010
Ngày 30-1-2007 Bộ Công nghiệp đã phê duyệt Quy hoạch phát triển ngành
công nghiệp giấy Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn 2020 nhằm xây dựng ngành

13


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

công nghiệp giấy Việt Nam với công nghệ hiện đại, hình thành các khu vực sản
xuất giấy, bột giấy tập trung với công suất đủ lớn, đáp ứng nhu cầu trong nước và
xuất khẩu. Đến năm 2020, đáp ứng 70% nhu cầu tiêu dùng trong nước, đẩy mạnh
xuất khẩu các mặt hàng giấy, tạo thế cạnh tranh với các thị trường trong khu vực và

quốc tế; xây dựng vùng nguyên liệu giấy tập trung nhằm đáp ứng đủ nhu cầu
nguyên liệu để cung cấp cho sản xuất 600.000 tấn bột giấy vào năm 2010 và
1.800.000 tấn vào năm 2020, tạo điều kiện để xây dựng các nhà máy chế biến bột
giấy tập trung, quy mô lớn.
Để đáp ứng được nhu cầu này, cần phải đổi mới công nghệ, áp dụng công
nghệ mới phù hợp hơn đối với các doanh nghiệp vừa và nhỏ kết hợp cải tạo nâng
cấp, đầu tư theo chiều sâu, ứng dụng công nghệ tiên tiến hơn, phù hợp với điều kiện
của từng dây chuyền hiện tại. Đối với các dự án đầu tư mới, phải đầu tư các dự án
nhà máy sản xuất bột giấy có công suất lớn với công nghệ tiên tiến, thiết bị hiện đại,
quy trình công nghệ khép kín, đáp ứng điều kiện về các chỉ tiêu kinh tế và bảo vệ
môi trường, kết hợp việc thực hiện mở rộng sản xuất, đa dạng hóa sản phẩm, với
nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng năng suất lao động, giảm giá thành sản phẩm.
Một số dự án đầu tư sản xuất bột giấy đáng chú ý
Công suất,

Dự án

Sản phẩm 

Đang triển khai đưa vào hoạt động trước 2011

 

 

Bột CTMP 

100,000 

2. Nhà máy bột giấy Phương Nam(Long An) 

Bột hóa nhiệt cơ 

100,000 

3. Nhà máy bột giấy An Hòa (Tuyên Quang) 

Bột Kraft tấy trắng 

130,000 

4.Mở rộng Bãi Bằng giai đoạn 2 

Bột Kraft tẩy trắng 

250,000 

1. Nhà máy giấy và bột giấy Thanh Hóa 

tấn/năm 

Nguồn: Hiệp hội bột giấy và giấy Việt Nam, 2009
Hiện nay, nguyên liệu chủ yếu của công nghiệp bột giấy là nguyên liệu gỗ.
Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp giấy sẽ kéo theo sự khai thác lâm

14


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

sản làm giảm diện tích rừng. Chính vì vậy cần phải mở rộng qui mô, cải tạo, trồng
thêm nhiều rừng để đảm bảo sự phát triển ổn định và bền vững cho rừng. Bên cạnh
đó cần phải tận dụng các nguồn nguyên liệu khác như các cây phi gỗ, đặc biệt là tận
dụng lại các nguồn phế thải trong nông nghiệp như : rơm rạ, thân cây ngô… để sử
dụng làm nguyên liệu sản xuất bột giấy. Kinh nghiệm của Trung Quốc và một số
nước khác cho thấy hiệu quả rõ rệt của hướng đi này. Vấn đề là phải có công nghệ
mới phù hợp thay thế các công nghệ truyền thống không còn phù hợp nữa.

1.2. Khái quát về các phương pháp sản xuất bột giấy
1.2.1. Sản xuất bột hóa
Sản xuất bột giấy bằng phương pháp hóa học là sử dụng cá tác nhân hóa học
để tách loại lignin của tế bào thực vật để thu được xơ sợi xenluloza. Ngoài lignin ra
xenluloza và hemixenluloza cũng bị phân hủy một phần. Các phương pháp sản xuất
bột hóa bao gồm: nấu sunfit và nấu kiềm (nấu xút, nấu sunfat).
Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bột sunphit là gỗ các loài cây lá kim (gỗ
mềm), song một số loại cây lá kim có hàm lượng các chất trích ly như phenol, các
chất nhựa và các chất tan trong nước, ít được sử dụng cho sản xuất bột sunfit. Ngoài
ra, bột sunfit còn được sản xuất từ một số nguyên liệu phi gỗ, các loại cây thân
thảo,…Tính chọn lựa nguyên liệu cao là một trong những nguyên nhân dẫn đến
phương pháp nấu sunfit ít được phổ biến. Tất cả các phương pháp nấu sunfit có thể
chia thành các phương pháp nấu một công đoạn và hai công đoạn.
Các phương pháp nấu một công đoạn :
- Nấu bằng dung dịch axit sunfurơ (pH~1).
- Nấu sunfit (pH=1,5 - 2,0) với các muối của canxi, mage, natri, ammoni
hoặc hỗn hợp các muối. Hiện nay các muối của canxi hầu như không còn được sử
dụng. Dịch nấu là dung dịch của SO2 và muối bisunfit của các kim lọai nêu trên.
- Nấu bisunfit (pH=3,0 - 5,0). Dịch nấu là dung dịch của các muối bisunfit.
- Nấu sunfit trung tính (pH~7).

15


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

- Nấu sunfit kiềm tính (pH=8,0 – 10,0). Dịch nấu là hỗn hợp của kiềm và
muối monosunfit.
Các phương pháp nấu nhiều công đoạn :
- Nấu sunfit hai công đoạn, sử dụng dịch nấu chứa axit sunfurơ, song mức
dùng các gốc muối khác nhau.
- Nấu sunfit-bisufit kết hợp
- Nấu sunfit-monosunfit kết hợp.
- Nấu monosunfit-bisunfit kết hợp.
- Nấu bisunfit-monosunfit kết hợp.
So với bột xenluloza sản xuất bằng các phương pháp hóa học khác, với cùng
một mức độ tách loại lignin, bột sunfit có hiệu xuất cao hơn, độ bền cơ học thấp
hơn. Bột sunfit thường dễ tẩy trắng, vì vậy các loại bột sunfit thương phẩm thường
có độ trắng cao hơn.
Khởi điểm của các phương pháp nấu kiềm mang tính công nghiệp được xem là
thời điểm năm 1851, khi nhà nghiên cứu người Mỹ Watt Bardgess nhận bản quyền
cho phương pháp sản xuất xenluloza từ gỗ bằng cách nấu với dung dịch soda. Ngay
sau đó là việc sử dụng xút (NaOH) để nấu bột từ gỗ và các loại cây thân thảo được
bắt đầu vào những năm 1853-1854. Ban đầu người ta thường sử dụng Na2CO3 để bù
cho lượng kiềm đã tiêu hao. Năm 1879 kỹ sư người Đức Dalh đưa ra sáng kiến sử
dụng Na2SO4 trong chu trình thu hồi kiềm thay cho soda. Nhờ đó, dịch nấu thu
được ngoài NaOH ra còn chứa một lượng Na2S đáng kể, hợp chất này đã nâng cao
hiệu xuất và chất lượng bột thu được. Phương pháp mới này có tên là nấu sunfat. Từ

đó đến nay, nấu kiềm, mà chủ yếu là nấu sunfat trở thành công nghệ sản xuất bột
xenluloza phổ biến. Hiện nay, hằng năm bột sunfat chiếm trên 60% tổng lượng bột
xenluloza được sản xuất ra. Phương pháp sunfat là phương pháp sản xuất có hiệu
quả kinh tế cao, cho phép sử dụng tất cả các loại nguyên liệu khác nhau, kể cả các
loại nguyên liệu có hàm lượng nhựa cao. So với nấu axit, nấu sunfat có thời gian
ngắn hơn, cho bột giấy hiệu suất cao hơn, đồng thời bột sunfat có tính chất cơ lý cao
hơn.

16


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Nấu bột là một quá trình phức tạp bao gồm nhiều phản ứng với các cơ chế
phức tạp. Các phản ứng trong quá trình nấu bột giấy được chia làm hai nhóm chính,
đó là các phản ứng của lignin mà mục tiêu cuối cùng là tách loại lignin và các phản
ứng của polysaccarit mà phản ứng được quan tâm nhất là phản ứng bào mòn
polysaccarit.
Các phương pháp nấu sản xuất bột hóa thường được tiến hành ở nhiệt độ, áp
suất cao (nhiệt độ tới 160-1700C, áp suất nấu 0,7-0,8 MPa), vì vậy thiết bị sử dụng
cho sản xuất bột giấy phải được thiết kế và chế tạo sao cho khả năng chịu được
nhiệt độ và áp suất cao. Bên cạnh đó sản xuất bột hóa gây ô nhiễm môi trường lớn,
đặc biệt là khí thải ra môi trường và các hóa chất độc hại sự dụng trong quá trình tẩy
trắng. Do đó chi phí để xây dựng cơ sở hạ tầng, trang thiết bị của nhà máy sản xuất
bột hóa rất cao, đồng thời chi phí cho việc xử lí các chất thải gây ô nhiễm môi
trường cũng rất lớn.
1.2.2. Sản xuất bột bán hoá và bột hiệu suất cao
Bột bán hoá và bột hiệu suất cao là các loại bột có hiệu suất 60- 85%, được

sản xuất bằng phương pháp hoá học kết hợp chế biến cơ học: Tách sợi hoặc nghiền,
kết hợp xử lý nhiệt, xử lý hoá học hoặc nhiệt hoá, với mức tiêu hao năng lượng cao.
Bột bán hoá và bột hiệu suất cao từ gỗ chủ yếu sản xuất bằng phương pháp
nấu xút, nấu soda ở nhiệt độ thấp và nghiền.
Bột bán hóa thường được sử dụng cho sản xuất các loại giấy cactong, bao
gói, giấy báo.
1.2.3 Sản xuất bột cơ.
Bột cơ (hay bột gỗ) là loại bột hiệu suất cao 85-98%, được sản xuất bằng các
phương pháp chế biến cơ học: tách sợi, mài hoặc nghiền gỗ, kết hợp xử lý nhiệt, xử
lý hóa học hoặc nhiệt-hóa, với mức tiêu hao năng lượng cao (thông thường cao hơn
1200 J/tấn).

17


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Bột cơ chủ yếu được sử dụng cùng với các loại bột hóa để sản xuất các loại
giấy in, giấy bao bì, cactông, …
Tùy thuộc vào đặc điểm của quá trình sản xuất tất cả các loại bột cơ được
chia thành hai nhóm cơ bản:
- Bột gỗ mài
- Bột gỗ nghiền.
Bột gỗ mài được tạo thành khi mài gỗ trên bề mặt của đá mài chuyên dụng.
Nguyên liệu sản xuất là gỗ dưới dạng thân cây. Thiết bị sản xuất bột gỗ mài là các
loại máy mài (defibrator).
Bột gỗ nghiền sản xuất bằng phương pháp nghiền trên các loại máy nghiền
đĩa. Nguyên liệu sản xuất là dăm gỗ hoặc các loại lâm-nông sản thân nhỏ ngoài gỗ.

Sản lượng bột hiệu suất cao chiếm 25% tổng sản lượng các loại bán thành
phẩm xơ sợi. Nếu như sản lượng bột xenluloza của thế giới hằng năm tăng trung
bình 2,5% thì sản lượng bột cơ trung bình tăng 10%.
Trong vòng 40 năm nay, công nghệ sản xuất bột cơ đã thay đổi đáng kể.
Song song với công nghệ sản xuất bột gỗ mài bằng các loại máy mài, công nghệ
nghiền dăm bằng các loại máy nghiền cũng phát triển, đáp ứng một phần không nhỏ
nhu cầu về các bán thành phẩm xơ sợi.
Nhờ sự đa dạng hóa về phương pháp và công nghệ sản xuất bột đến nay đã
có hơn 20 loại bột cơ phổ biến.
Bột cơ được chia thành hai dạng.
Dạng thứ nhất bao gồm các loại bột cơ sản xuất không sử dụng hóa chất và
có hiệu suất 93-98% ( bột cơ “thuần túy”- Pure mechanical Pulp). Các loại bột cơ
thuần túy bao gồm:
1. Bột cơ truyền thống hiệu suất 93-98%, sản xuất bằng phương pháp mài gỗ
ở áp suất thường trên đá mài của các loại máy mài, như máy mài kiểu xích kéo, máy
mài kiểu ép, máy mài dạng trục vít,…( SGW – Stone Ground Wood)

18


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

2. Bột sản xuất bằng cách mài gỗ ở áp suất cao, ở nhiệt độ khác nhau trên
máy ép đôi ( PGW – Pressurized Ground Wood) và các loại bột biến tính ( PGW –
Super, PGW-70, PGW-95, PGW-120,…).
3. Bột gỗ nghiền (RMP-Refiner Mechanical Pulp) sản xuất bằng cách nghiền
dăm mảnh trên máy nghiền đĩa ở áp suất thường.
4. Bột cơ nhiệt ( TMP-thermomechanical Pulp) sản xuất bằng xử lý nhiệt

( xông hơi ở nhiệt độ T=100-1300C; P=100-300 kPa) và nghiền dăm mảnh 1-3 lần
trên máy nghiền đĩa ở áp suất cao.
Dạng thứ hai bao gồm các loại bột khác nhau của bột cơ ( Chemimechanical
Pulp) tức bột sản xuất có sử dụng hóa chất. Chế biến cơ (nghiền) là công đoạn chủ
yếu của quá trình sản xuất.
Bột hóa cơ có thể phân thành 04 lại sau:
1. Bột sản xuất theo phương pháp xử lý “nhẹ” dăm mảnh bằng các hóa chất
(mức dùng dưới 10% so với bột nguyên liệu khô tuyệt đối). Bột hóa-nhiệt-cơ sản
xuất bằng xử lý hóa-nhiệt và nghiền mảnh hai công đoạn ở áp suất cao (CTMPChemithermomechanical Pulp).
2. Bột hóa cơ biến tính ( Chemically Modified Pulp) là các bán thành phẩm
xơ sợi được xử lý hóa học, bao gồm:
Bột nhiệt-cơ-hóa ( TMCM-Thermomechanical Chemi Pulp) xử lý bằng các
hóa chất được tiến hành sau công đoạn nghiền thứ nhất ở áp suất cao, trong quá
trình nghiền hoặc sau khi nghiền.
Bột hóa-cơ sản xuất từ các phế thải sàng tuyển dăm mảnh hoặc phần xơ sợi
dài của các loại bột cơ ( LFCMP-Long Fiber Chemimechanical Pulp hoặc CTLFChemically Treated Long Fiber).
Công nghệ sản xuất các loại bột này bao gồm khâu thu hồi các phế thải sàng
tuyển ( phần xơ sợi dài) bột cơ, xử lý ở nhiệt độ 80-1800C bằng Na2SO3 và nghiền.
3. Bột hóa-cơ sunphit, được sản xuất bằng phương pháp xử lý dăm mảnh
bằng các hóa chất ( với mức dùng ≥10-15%). Quá trình nghiền được thực hiện hai
công đoạn ở áp suất thường, mức tiêu hao năng lượng thường cao hơn 1000J/tấn.).

19


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

4. Bột hóa-cơ không chứa lưu huỳnh, sản xuất sử dụng các hóa chất khác:

Bột kiềm-hydropeoxit (APMP-Alkaline Peroxide Mechanical Pulp), khi sản
xuất dăm mảnh được xử lý môt, hai công đoạn bằng dung dịch kiềm của
hydropeoxit và nghiền.
Bột hóa kiềm lạnh (CS-Cold Soda) khi sản xuất dăm mảnh được xử lý bằng
dung dịch soda ở nhiệt độ dưới 1000C và nghiền ở áp suất thường, hiệu suất 8590%.

1.3. Tổng quan về tình hình nghiên cứu tạo bột giấy áp dụng công nghệ
thân thiện môi trường.
1.3.1. Bột giấy từ nguyên liệu gỗ.
Các phương pháp truyền thống có những mặt hạn chế đã được xác định. Do
đó hướng phát triển mới trong công nghiệp giấy hiện nay là thay thế phương pháp
sản xuất bột giấy truyền thống gây nhiều vấn đề về môi trường, bằng một phương
pháp sản xuất bột mới thoả mãn các yêu cầu sau:
-

Ngăn ngừa các khí có mùi sinh ra trong quá trình nấu bột.

-

Có thể hoà tách loại phần lớn ligninvà không phá huỷ xenluloza cũng như
hemixenluloza.

-

Không sử dụng nhiệt độ và áp suất quá cao.

-

Không sản sinh ra các chất gây ô nhiễm môi trường.

-

Có thể áp dụng cho nhiều loại nguyên liệu khác nhau.

-

Các hoá chất có giá trị có thể thu hồi lại.

-

Chất lượng bột giấy được sản xuất theo phương pháp mới có chất lượng
tương đương bột giấy được sản xuất theo phương pháp truyền thống.

-

Bột có thể tẩy trắng bằng các hoá chất thân thiện môi trường.

-

Chi phí để sản xuất thấp hơn.

-

Quy mô sản xuất linh hoạt.

Đã từ lâu hydropeoxit được biết đến như một tác nhân tách loại lignin , được
sử dụng rộng rãi trong tẩy trắng bột hóa và bột cơ. Chính vì vậy những năm gần đây

20

Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

có nhiều nghiên cứu sử dụng H2O2 làm tác nhân nấu bột giấy. Phương pháp nấu bột
giấy bằng tác nhân nấu là H2O2 trong môi trường axit có xúc tác là một trong những
phương pháp phát triển mới triển vọng đáp ứng được các nhu cầu đã nêu trên.
Hơn 10 năm trước Trường Đại học Tổng hợp Công nghệ Quốc gia Siberi
(Liên Bang Nga) [27] đã thực hiện được một khối lượng lớn các nghiên cứu trong
lĩnh vực lý thuyết và công nghệ sản xuất bột giấy từ gỗ bằng cách tách loại lignin ở
nhiệt độ thấp trong điều kiện có tác nhân oxi hóa là H2O2 trong môi trường axit hữu
cơ, bổ sung xúc tác là phức chất peoxit của các kim loại đa hoá trị và các axit vô cơ.
Trong điều kiện như vậy H2O2 được kính hoạt bởi các axit hữu cơ với sự tạo thành
các peoxit, chúng sẽ tham gia vào quá trình oxi hóa lignin và tách loại lignin. Chất
xúc tác ở đây chỉ đóng vai trò chất mang oxi. Trên cơ sở lý thuyết về động học xúc
tác các nhà nghiên cứu đã xác định được rằng quá trình xúc tác diễn ra theo sơ đồ
sau:
H2O2 +Cat

↔

M

↔ H2O + 1/6 O2 + Cat

Trong đó, M là các phức chất có thành phần khác nhau, chúng được biết đến
nhiều nhất là các hợp chất của Mo, W, Cr. Xét một hệ xúc tác tương đối đơn giản
được tạo thành từ các hợp chất của W : Na2WO4 tác dụng với H2O2 tạo thành H2O
và hai hợp chất trung gian là Na2WO8 (có hoạt tính mạnh) và Na2WO5 (có hoạt tính

yếu). Hợp chất Na2WO8 kém bền tạo ra xúc tác ban đầu và O2 theo phương trình
sau :
4H2O2 + Na2WO4 ↔ 4H2O + Na2WO8
Na2WO8 → Na2WO4 + O2
Hợp chất Na2WO5 cũng ở trạng thái cân bằng thuận nghịch với các hợp chất
ban đầu, song nó tương đối bền và không bị phân huỷ :
H2O2 + Na2WO4 ↔ H2O + Na2WO5
Xét hệ xúc tác phức tạp hơn là hệ peaxit của Mo, khi cho H2O2 tác dụng với
Na2MoO4 sẽ tạo thành 2 hợp chất trung gian có khả năng phản ứng cao: Na2MoO6
(màu vàng), Na2MoO8 (màu đỏ) và 1 hợp chất không có khả năng phản ứng là
Na2MoO5 . Sự biến đổi giữa các hợp chất này được minh hoạ theo sơ đồ sau:

21


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Na2MoO5
↑

Na2MoO6

H2O2 + Na2MoO4
Na2MoO8
Khi nghiên cứu động học của phản ứng tách loại lignin trong gỗ Vân Sam,
các nhà nghiên cứu đã xác định được rằng, có ít nhất 2 phản ứng diễn ra: oxi hoá
lignin trong gỗ không hòa tan tạo thành lignin tan và phản ứng hoàn nguyên axit
axetic.

L + nAcOOH →

Lp + nAcOH

Ức chế lignin tạo thành lignin không tan (Lk) hay lignin ngưng kết :
L

→

Lk

Kết quả của các nghiên cứu tiếp đó cho thấy khi chọn một hệ xúc tác thích
hợp thì có thể tách loại lignin nguyên liệu thực vật một cách hiệu quả bằng
hydropeoxit, khả năng này mở ra những triển vọng mới cho việc hoàn thiện công
nghệ chuẩn bị dịch nấu và thu hồi hoá chất từ dung dịch sau nấu. Trong đó, vẫn giữ
được những mặt tốt của quá trình như tính chọn lọc cao, tiến hành nấu ở nhiệt độ
thấp, áp suất thường, không có chất thải độc hại.
Bằng việc sử dụng phương pháp mô hình toán học quá trình nấu các nhà
nghiên cứu đã xác định được yếu tố công nghệ chính ảnh hưởng tới quá trình và đưa
ra các điều kiện tối ưu của quá trình nấu. Theo đó nấu gỗ Vân Sam dưới dạng bột
gỗ bằng dung dịch H2O2 15%, bổ sung xúc tác nêu trên, nấu ở nhiệt độ 850C, tỷ
dịch 1:5, trong vòng 3,5h, cho bột giấy có hiệu suất 65%, hàm lượng lignin trong
bột 3,5%, độ trắng 65%ISO, chiều dài đứt 9,9 Km, độ bền nén 350 KPa, độ bền xé
270mN.
Nhược điểm của phương pháp nấu trên là mức tiêu hao H2O2 lớn và nồng độ
xúc tác ban đầu của Mo và W cao, lignin phân huỷ kém tan trong môi trường axit.
Để tách lignin ra khỏi bột nhiều hơn, thì hợp lý nhất là áp dụng quá trình nấu 2 công

22

Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

đoạn. Trong đó ở giai đoạn đầu diễn ra quá trình phân huỷ lignin, nhưng chủ yếu
không hoà tan, còn ở giai đoạn 2 tiến hành trích ly kiềm ở nhiệt độ 70-900C để tách
lignin.
Quá trình nấu bột gỗ Vân Sam diễn ra hiệu quả trong điều kiện khi mà ở giai
đoạn đầu người ta thu được hiệu suất bột 80-85% với hàm lượng lignin trong bột
18-20%. Sau đó trích ly kiềm thu bột hiệu suất 50-52%, hàm lượng lignin 2-4%, bột
sống 0,4%, độ trắng của bột 35%ISO, chiều dài đứt 11 Km, độ bền nén 400Kpa, chỉ
số bền xé 215mN.
Phương pháp nấu trên (có giai đoạn trích ly kiềm) đối với các loại gỗ khác
nhau ở dạng bột như gỗ thông, bạch dương, gỗ dỗi…, cũng cho kết quả tương tự.
Tuy nhiên mức tách loại lignin và tính chọn lọc của quá trình đối với nguyên liệu
khác nhau có sự khác biệt. Mặc dù vậy trong tất cả các trường bột hầu như không có
bột sống. Độ trắng của bột thu được trong phương pháp nấu có trích ly kiềm hiệu
suất thấp hơn so với nấu một công đoạn và tương tự với bột sunfat chưa tẩy trắng.
Zinbergleit [28] đã tiến hành nấu bột giấy từ một số loại nguyên liệu gỗ
bằng dung dịch H2O2 trong môi trường axit, như axit sunfuric, axit photphoric, và
peraxit axetic…, có bổ sung xúc tác. Xúc tác hiệu quả được sử dụng là các muối của
các kim loại như Cr, Mo, W. Đã xác đinh được rằng axit sunfuric tác dụng có tính
chon lọc đến đến quá trình tách loại lignin và còn làm ổn định hydropeoxit hơn tất
cả các axit khác. Axit sunfuric được sử dụng hiệu quả nhất với tổ hợp xúc tác là
muối của Mo, Cr, W. Đây được xem là hỗn hợp tác nhân nấu bột giấy có nhiều triển
vọng.
Khi nấu bột gỗ có kích thước từ 0.5 đến 0.3 mm với dịch chứa H2O2 trong
môi trường axit sunfuric, với hệ xúc tác Na2MoO4 và Na2WO4 ( tỷ lệ xúc tác 1:1),
nhiệt độ nhỏ hơn 1000C, đã thu được kết quả sau:

23


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

Chỉ số

Gỗ Vân Sam

Gỗ Thông

Hiệu suất bột, %

76,3

82,2

Độ nhớt

360,0

320,0

Độ trắng, %

61,0

75,9

Độ bền gấp ,số gập đôi

860,0

714,0

Độ bền nén, Kpa

525,0

456,0

Độ bền xé, Mn

353,0

294,0

Chiều dài đứt, Km

11,9

10,9

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu tái sử dụng dịch đen trong quá trình nấu
bột gỗ bạch dương và gỗ vâm sam. Nấu bằng dung dịch hydropeoxit được thực hiện
trong bình thủy tinh gia nhiệt bằng bếp cách thủy. dịch nấu có bổ xung xúc tác natri
volframat, natri molipdat và axit sunfuric. Tỷ dịch nấu 1: 5 với thời gian nấu 2h.

Sau khi nấu dịch đen được tách khỏi bột, không pha loãng, lượng dịch thu được
chiếm khoảng 50-58% lượng dịch nấu ban đầu. kết quả nấu thu được như sau :
Bột nấu từ gỗ vân sam

Bột nấu từ gỗ bạch dương

Không tái

Có tái sử

Không tái sử

Có tái sử

sử dụng

dụng dịch

dụng dịch

dụng dịch

dịch nấu

nấu

nấu

nấu

54,2

54,6

56,8

56,2

- Bột chín

52,6

50,6

54,7

54,2

- Bột sống

1,6

4,0

2,1

2,0

0,88

1,28

0,92

1,8

13,5

13,5

10,5

10,5

Thông số
1. Hiệu suất bột (%)

2. Lignin còn lại trong
bột (%)
3. Thời gian nghiền đạt
0

độ nghiền 60 SR ( phút)

24


Thái Đình Cường

Luận văn Thạc sĩ Khoa học

67

60

72

65

50,4

50,4

58,0

56,4

- Trên 1g bột thu được

0,87

1,12

0,7

0,81

- Trên 1 g lignin hòa tan

1,61

2,11

2,01

2,39

4. Độ trắng bột (ISO)
5. Mức thu hồi dịch đen
(%)
6. Mức tiêu hao H2O2

Qua đó có thể thấy khi tái sử dụng khoảng 40- 45 % dịch đen cho nấu đối với
cả hai loại nguyên liệu trên thì hiệu quả quá trình nấu giảm một cách rõ rệt ( hàm
lượng bột chín giảm và hàm lượng lignin trong bột tăng). Độ bền cơ học của bột
chủ yếu phụ thuộc vào loại gỗ.
Một nghiên cứu khác, nấu bột giấy từ gỗ bằng dịch nấu chứa H2O2 và NH3
[14] do M.V. Efanov và R.Yu.Averin tiến hành đã thu được bột giấy ra và dịch đen
chứa thành phần hữu cơ của phân bón, hứa hẹn là một phương pháp phát triển trong
tương lai. Với dung dịch ammoniac có chứa 3-9% H2O2 có thể thu được bột có
hiệu suất 54.6% với lignin trong bột khoảng 1.1%.
Pen, Byvshev, Shapiro, Kolmakova, Polyntov [18] đã thu bột giấy tẩy trắng
từ gỗ Thông, Vân Sam bằng cách nấu với H2O2 trong môi trường axit, có xúc tác và
xử lý kiềm lạnh bột sau nấu. Tính chất của bột thu được tương đương với bột sunfit.
Theo Kuznestsov S.A [10] đã tiến hành tách loại lignin gỗ bạch dương trong
môi trường CH3COOH-H2O2-H2O bổ sung xúc tác là bột TiO2 nghiền nhỏ. Nguyên
liệu sử dụng là bột gỗ kích thước 5x2x2,5cm có thành phần hóa học cơ bản như sau:
xeluloza 46,3%, lignin 21,48%, hemixenluloza 24,3% và các chất trích ly 7,6% quá
trình tách loại lignin được tiến hành ở 120-1300C, nồng độ hydropeoxit trong dịch
nấu là 4,2-6,4% tỷ dịch 7,5-10%, thời gian nấu 2-3h . Đã nghiên cứu ảnh hưởng của

tách loại lignin bằng dịch nấu bổ sung 0,5% TiO2 so với nguyên liệu khô tuyệt đối
tới hiệu suất và tính chất của bột giấy thu được đã xác định được rằng ở 1300C với
nồng độ H2O2 6,2%, CH3COOH 5,8% và TiO2 0,5% bột giấy thu được có hiệu suất
49,3-53,7% chứa 74,2-78,6% xenluloza và 2,3-3,4% lignin.

25