NGHIÊN CỨ VÀ THỬ NGHIỆM CHƯƠNG TRÌNH SẢN XUẤT GIẤY TỪ RƠM VÀ RẠ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
****************

Ằ

Ứ

Ử
Ừ

V
À

T T

C

Ả

T

ĐẠ
ẤT

C
T

7/2011

ỌC

Ấ VÀ ỘT

Ấ


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
****************

Ằ

Ứ

Ử
Ừ

g gh

V

:T

gi

T T

T

ĐẠ

T

T

C
h

gi

g 7/2011

i

ỌC


LỜI CẢM ƠN
m xin trân trọng gửi lời cảm ơ sâ sắc đến
cô Lê T

c ế

Anh T

,

đ

m

đ

.
Em xin chân thành cảm ơ c c
góp ý quý báu cho lu
m

c â

ầy cô trong hộ đồng bảo vệ đã đọc và

.
cảm ơ

môn Công nghệ giấy và bột giấ

c

ầy cô giáo trong khoa Lâm nghiệp và bộ

ờ

đại học Nông Lâm TP. Hồ

íM

đã

truyề đạt cho em kiến thức quí báu trong suốt khóa học.

Con cảm ơ c
các bạ đã

đ mì

m đã độ

c

đ t luầ

ấ

ề , Xin chân thành cảm ơ

.

â

ọ

cảm ơ .

TPHCM, tháng 07/2011
Sinh viên th c hiện
ạm

ii

Ắ
Đề t

“Nghi

ứ

hử ghi

h

gi

ừ

”

đã đ ợc thực hiện tại phòng thí nghiệm Nghiên cứu và chế biến lâm sản giấy và bột
giấy tr

Đ

ô

âm T

Chí Minh từ ngày 21/02/2011 đến ngày

21/07/2011.
Đề t

ợ

tế

ả

t

ệ

đ

r

ết
ấ

ợ đ ứ
ột

ợ

ấy đế

ệ

ả

ề

ấy r m rạ T

đ

tr

ả

m từ r m rạ đ

độ
ế độ

ế độ
ất

độ đụ

độ

ấy

ết

iii

đ

t ựả

ợ
ấy

m

ợ
ế độ

t

ất
đ

ột r m đ

t

t
–

ả

ột t

ề

ề đ ợ đ mđ

t ấy

y từ ột r m rạ.

ấ

ề

ề t

t

ệ
tr

t ả ô

ấ đ ợ m

m

540SR cho
ấy

ô

ệ

ệt

tả

y

tr

r đ ợ đề

ột

m

y tr
y

t ô
t

tmr
ấy

ệ

đ

ả

ấ

ấy tạ r ứ

ề ứ

y

ấ

ất
ất

ụ

tr

t

ề tạ m y

ất tr

ệt độ –

ệt độ ấ 130oC.

O

r m rạ

ấy từ r m rạ
O

t ệ

t

ầ
tr

ả

m
ột

t

ầ

ấy T ế
ấ

t

mđ ợ

t

ất
ạ

ấy

Ụ
T

T

...............................................................................................................i
Ơ ............................................................................................................ ii

LỜI CẢ
T

Ụ

T T ................................................................................................................. iii
ỤC ỤC ..................................................................................................................iv
C C C

VÀ

C C CC

V T T T .................................................................... viii

C C C Ả
hư

g 1.
T

ĐỒ .............................................................. vii

...................................................................................... ix
.........................................................................................1

ấ t ết

đề t ......................................................................................1
t ự t

ứ ..................................................................................................2

1.2.
hư

..............................................................................2

g 2. TỔNG QUAN .........................................................................................4

2.1. Nguyên liệu ngành giấy .....................................................................................4
2.1.1. Nguyên liệu ......................................................................................................4
m rạ, nguyên liệu c a ngành công nghiệp giấy .........................................8

2.1.2 .

ề

2.1.2.1. Gi i thiệ
2.1.2.2. Ứng dụ

y

r m rạ

ô

ợ đ m khi sử dụ

2.1.2.4.

ệ từ r m rạ ...................................................8
ệ
r m rạ

2.2. Sản xuất bột giấy b
ấ

2.2.1.

ấy .................................................9
ô

ệp giấy........................10
c ............................................10

ột

....................................................................11

2.2.2.

f t.........................................................................................15

2.2.3.

pháp sulfite .......................................................................................17

2.2.4. Ả
hư

đ ạ

ề đế t

ất

ấy ....................18

g 3 ..................................................................................................................20

Ụ
Ư
3.1.

ô

ụ t

Ộ

..................................................................................20

Á

ỨU ..........................................................................20
ứ .......................................................................................... 20

iv


ộ

t

ệm.......................................................................................... 20
ứ ....................................................................................20

3.3.
y

3.2.1.

ệ .....................................................................................................22

3.2.2.

đ

t

3.2.3.

âm

y

ầ

y

ệ ...............................................22

ệ ........................................................................................... 22

3.2.4. ấ

ột

ấy ....................................................................................................22

3.2.5. ử

ột ............................................................................................................23
đ nh hiệu suất, ch s

3.2.6.

độ tr

ột sau nấu............................... 23

3.2.7. Nghiền bột .......................................................................................................24
3.2.8. Làm giấy handsheet.........................................................................................24
đ nh một s tính chất c a giấy .................................................................25

3.2.9.
hư

g 4.KẾT QU VÀ TH O LUẬN ............................................................. 27

4.1. Kết quả khảo sát về thành phần hóa h c ............................................................ 27
4.2. Kết quả nghiên cứu quá trình nấu bột giấy b
4.2.1. Ả

m

4.2.2. Ả

O

ệt độ ấ
ả

4.3.

ợ

tả

độ

...............29

ệ
ệ

ề

ả ấ

ả ấ
t

ột

ột
ất

ề

ấy .........................32

ấy ..................................33
t

ấy ............................ 35

4.3.1. Ả

độ

ề đế độ

4.3.2. Ả

độ

ề

4.3.3. Ả

độ

ề

độ

4.3.4. Ả

độ

ề

độ đục c a t giấy..........................................38

4.3.5. Ả

độ

ề

độ t ấm

4.3.6. Ả

độ

ề

độ tr

ề

ột ..........................................35
đứt

m

.............................. 36
t

t

ấy.......................................37
t

t

ấy ........................39

ấy .......................................40

4.4.
t
ất
tr
ấy
ấy ết
ấy m từ
r m rạ ........................................................................................................................41
hư

g 5.KẾT LUẬ

NGH .................................................................. 44

ết

.............................................................................................................44

Đề

..............................................................................................................45

TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................46
Ụ LỤC.....................................................................................................48

v


Á

TĐ
L/W

Á

SR

Ế

Ắ

: Khô tuyệt đ i
ợng nguyên liệ

: T lệ th tích dung d ch trên kh

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam
0

Ữ

Độ nghiền

vi

TĐ


Á

đ 4.1: T

ầ

r m rạ .......................................................... 27

đ 4.2 : T

ầ tr

đ 4.3

ầ

T

đ 4.4: Ả

Á

tr
ất tr

r m rạ ......................................................28
y tr

r m rạ ...............................................28

m
ợ

O
ệ
ả ấ
ột
... ... ............................................................................................ 45

đ 4.5

Ả

ệt độ ấ

ệ

đ 4.6

Ả

đ 4.7

Ả

độ

ề

đ 4.8

Ả

độ

ề

độ

đ 4.9

Ả

độ

ề

độ đụ

đ 4.10: Ả

độ

ề

ả

đ 4.11: Ả

độ

ề

độ tr

ất

...............33

ề đế độ
ề

ề

ột .....................35

đứt
m

t
t

t

ấy....36

ấy ........................... 37
ấy .............................. 38

t ấm

t

ấy .....39

ấy ............................... 40

đ 4.12:
độ đụ
ấy r m rạ
ấy
ấy ết
...................................................................................................................................42
đ

ề

đứt

ấy r m rạ

ấy

ấy

ết ......43

Hình2.1 : Cấu trúc cellulose theo Haworth ................................................................ 5
Hình 2.2

Đ

ản c a lignin ...........................................................................6

Hình2.3 : Liên kết β-O-4 trong phân tử lignin ............................................................ 6
2.4 : G ấy m từ r m rạ

ử

.........................................................10

2.5 : Phản ứng phân h y liên kết t β- aryl c a lignin ...................................12
Hình2.6 : Phản ứ

tụ

tr

mô tr

Hình2.7 : Vai trò Na2 tr
ả ứng c
y tr

t

ng kiềm ...................................13

ấu bột Sulfat .......................................17
tr

f t -AQ .................................18

ệm ................................................................................. 21

vii


Á
ả

2.1: Thành phần hóa h c và tính chất sợi c a một s nguyên liệu .....................8

ả
ả
ả

Á

ả

t
tr t

3.1:
ết

ảt

ề
ệm ấ
ệm ấ

m
ột
ột

ột

ấy ...............................................24

ấy ................................................................ 23
ấy

viii

.......................29


C

h

1.1.

hi
ấy

t ợ

m

ủ

i

một m t

t ô

ứ t ổ

y

ề

ệ đạ
đ

ết

t

â

ấy tr
rất

tr

t

ỳ

ệt ấ
ô

y

ả

t

ỹt

t t
về tr
n

ất đ
tr

ụ

tề

ụ

ô

ả ử ụ

ệ tự độ

tự tr

T

Cô

ô

ề

ụ

ụ

ô

V ệt

ệ

ả

ất

tr

độ ỹ t

V ệt

ề

ứ
tế t

t ửt

tạ

ầ

ả

ất

ột

ấy
ả

ệt

ô
m

ệ
ự

ấy, d đ

ẩ , gi
–

ả

đ ợ

tr

tấ

ự

m
t tr

Nh sự tiến bộ
đầu t c a

ấy

t đ

ất ột

y

1

ề

ấy m
ấy

đ

ô

ẩ t
ệ

t

t tr n cả về qui mô, s l ợng,

ệ

ấy

ô

t đã

ô
ột

t
y

m ym

độ chuyên môn, các công nghệ tiên tiến cùng v i sự hợ t

l n chất l ợng. T y

ệ nay

độ ỹ t

m ũ

t ết

ệ đ t

mô tr

đ m
tr

ấy

ấ

ấy

t

ầ

ệm

ệ

đế

m tr
ệ

đ t y đổ

c ngoài, nền công nghiệp giấy n

ụ

ụ

ứ tạ

ô
t

ấy ệ

ế

ệ

đ

ệ

ệ

ầ

: G ấy
ụ

ất ô
y

ề

ụ

ấy m
ả

ộ

Khi

đ

ấy

ụ

đ

ấy

T
y

ề tệ
T

đ

ôm

m

ấy

ụ
ạ

rã

ộ

tệ

ụ
Cô

rộ

tr

ử ụ

â

ử ụ

ự

t
ụ

đ ợ

ả

ứ
ụt

đ ợ
ộ

800 –
Cô

ty

tấ

ấy Bã B

ấy
Cô


ty ổ

ầ

x ất

ấy

ấy Tân M
m

độ

đ

ứ

đ ợ

â

ứn

ầ t ấ

Mề B

ô

M ề Tr

m

y

N m

ệ

ệ

đến ngành giấy

đ

y

y

ự

m y ả

ất ột

ả

ứ

một

m rộng,

c ta phát tri n

ợ

: Xây ự

tr

tr

yế

ệ

y

t

y tạ M ề

y

đ ợc

ứ

âm ả ,.. Tr

ô

đ

t

ều
đều khai

vùng nguyên liệu chuyên canh theo ki u công nghiệp. Hầu hết
đ

t

tr , chu kỳ khai thác c a g t

mất nhiề

thác rừng m c tự nhiên
đ
y

g sẽ

ô

đ

ứ

ụ

đ cho ngành giấy Tr

là một vấ đề đ ợc quan tâm nghiên cứu

gi
ô

”

gh

m

mđ

ệ
ế

ô
h

h

i

: Đề t

ả

tt
,

t
y

t

đ

ầu

nhiề
h

ử ụ

y

ệ r m rạ

ệ

t

m tr

ệ t yt ế
tr

ả

.

r m rạ
t

2

đất

chu kỳ khai thác ng n

ầ

ệ tr yề t

ệ t

hử ghi

ấy tr

y

ết

ứ

ẩm ô

ệ

h

ấy
t

đề tài “ ghi

ấy- Một

ệ

1.2.

rạ

ừ
ệ

y

ột

mtế

đ ợ

m Ngu n nguyên liệu

nghiên cứu tìm ra ngu n nguyên liệu m i t y t ế

đ

mề

ệ .

đã đ ợ

ế

ả

yế t

đ do qui mô sản xuất giấy

ô
ế

y

y
ô

ệ

ất ạ t

ấy từ

ấ đề ề

G ngày càng đ

tr

ả

t là g . Tuy nhiên,

đề ,

tr

yđ

ệ

ột

ng đ ợc gi a cung và cầu là do thiếu nguyên liệu. Nguyên

liệu chính trong công nghiệp giấy
đ

tổ

.

Một trong nh ng nguyên nhân d
ch m

ả

ất

ấy đã

ô

ệ
ếm

tế

ấ

r r
ấy tr

r m
t


t ự t
yt

ụ

ạ

tr

m
ệ

m rạ

:

ế
tế

ấy tr
ụ
y
ghi
T ự
ô

t
ệ

t

đ ạ

ệ

ụt

y

ất

ạ

ạ

m

ả

ây ã

ả

ất

ấy ẽ

ệ

ô

ấy ầ độ ề đ
ạ

ệ

ề

ấy từ r m rạ

trộ

m

ả

ất

ấy,
tr

ấy đã đ ợ

ô

ấy đ đ ợ

ả

rất

ột

độ ề
ứ

một

độ ề t ấ đ

tế

ệ .

ứ

ệm
ứ

đ t

ệ

ất

ệ đầ

y tr

K m

ạ

ấy

ảm

ề

t

yết ấ đề t ế

r m rạ đ

ầ t

1.3. L

m

ẩm ô
ả

C

t
ầ

m

đ
đế tr

ấy

ột

ệm

t

â t

t

ệ

ử ụ
t

yết.

3

ấy đã đ ợ
ẩ

đ

r

ấy

ệm.
y

ệ r m rạ

ô


C
TỔNG QUAN
g

2.1.
2.1.1.

li
g

g

h gi

li
y

ả

ứ

(

rộ )

ạ

mềm

6

mềm

ấ

ầ

đ

ệt

đ

ợ

ất

đ ợ

m) Tr

t ế

tr

đ ợ

T

ả

ử ụ

y
ạ

ấ tr

ô

ệ

ấy

rộ

t

m

rừ

một ử

rừ
ệ

ấy t

ấy đứt

ấy

Cây
ô

ất
ệ t

ếm
ầ

ả

t

ợ

ộ

rừ

tạ

ệt

ây

ấy

.

ất từ

ấy

ệ

đ
ỹ

ỹ

ử ụ

ế

ô

rừ

C â

ấy đã
ả

yế

mềm (
ứ

ấy ũ
t

ệ

ạ r từ
t ự

tế
ấy

ợ

t ũ

t

ột

ãm

tr

â
y

ầ
ệ

ợ đ y r m rạ

ạ

tt

ẩm


h

h h

Tm

t

ử ụ
tr
y

ệ đ

ả

ây

ệ

tr tr

t

ủ

g
ất

t
t

ầ

ầ
ô

ất

chung, cây phi g

ết đ ợ t

tế

ợ
t

ảt

t

ầ

tế
m

Tr
m

,
m

K, Na, Ca, Mg, P, S, Si, Fe

tr
m

t

ả
y

ệ
ề

ợ

hi g

yế

ạ m

ầ

g
ệ

ấy C

t â cây. Cây
t

li
y

pectins, lignin, prote
ợ

h

ầ

y

ất

h

ợ

ất tr

ây
t

ợ
y

ệ

cây g có các thành phần hoá h c gi ng nhau, m

4

tế
hìn
tế


đề

m
y

y r t

t

-

ầ

ấ tạ

t

tế

ệ .
a)

Hydrat cacbon

Trong hydrat cacbon g m 2 thành phần ch

yếu là cellulose và

ợng phân tử, cấu trúc, tính chất hoá h c.

hemicellulose, chúng khác nhau về tr
 Cellulose
Là hợp chất cao phân tử đ
nhau b ng liên kết β -1,4-

t C

m r ợu b c một

một

m t xích là D – glucopyrano liên kết v i
đ

m t xích chứa ba nhóm hydroxyl,

m r ợu b c hai.
CH2OH

OH

CH2OH
O

OH

O

OH

OH
OH

O

OH

CH2OH

OH

OH

Hình2.1: Cấu trúc cellulose theo Haworth
S monomer có th đạt từ

đế

độ trùng hợ

yt

ứng

v i chiều dài mạch phân tử từ 5,2- 7,7mm. Sau khi thực hiện quá trình nấu g v i
tác chất độ trùng hợp còn khoảng 600-1
kiềm
đ c

y

t

ã

t

C

ô

t

tr

c, trong

b phân huỷ và b oxy hoá b i dung d ch kiềm

nhiệt độ >150OC. Ở nhiệt độ t

ng nó có th hoà tan trong một s dung môi

ch phứ đ ng – amoniac Cu(NH3)4(OH)4, cuprietylendiamin(CED),

m ty

m

ột s

t ũ

t

t

H2SO4 72%,

H3PO4 85%...
 Hemicellulose
Cũ
đ

ại polysaccarit d th

ng hydrat cac
ng hexose ho

đ

t

5

đ

Độ bền hoá h c và bền nhiệt c a
độ kết t

hemicellulose thấ

C

độ trùng hợp


(độ trùng hợ <9 ) Đ

thấ

tr

a nó là có th tan trong dung d ch kiềm

loãng. So v i cellulose nó d b thuỷ

â

tr

mô tr

r

i tác dụng c a các hoá chất dùng

ng kiềm hay axit. Có

3 loại hêmicellulose:
oĐ

ản: Có th đ ợ t

trong quá trình nấu g .
o Phức tạp: Loại này liên kết khá ch t chẽ v i lignin, và do v y cần có
nh ng phản ứng hoà tan lignin khá mạnh. Hemicellulose rất
đ

c a nó trong bột

m

c, sự có m t

ột d nghiề

o Cellulosesen: Là nh ng hexose và pentose liên kết khá ch t chẽ v i
cellulose.
b) Lignin
 CH2OH

CH2OH

CH2OH

C 
C 
1
2

6

3
5

4

OCH3

OCH3

H3CO
OH

OH

Hình 2.2 Đ

OH

ản c a lignin
OCH3

CH2OH

HC

O

C

HC

OR2

OCH3
OH

Hình2.3: Liên kết β-O-4 trong phân tử lignin

6


Lignin là nhựa nhiệt dẻo, mềm đ

i tác dụng c a nhiệt độ và b hòa tan

trong một s tác chất hóa h c. Trong g , bản thân lignin có màu tr ng. Lignin có
đ

cấu trúc rất phức tạp, là một polyphenol có mạng không gian m

phenyl propan và trong phân tử luôn chứa nhóm metoxyl (OCH3) C
y đ ợc liên kết v i nhau b ng một s ki u liên kết

ản là
đ

β-O-4 (chiếm ch

yếu 40 – 60 %), α-O-4 (chiếm 5 – 10 %), C-O-C, C-C
y r t

v

m t

ết ch t chẽ

đ c biệt là có liên kết hoá h c v i hemicellulose. Trong quá trình
t

chế biến bột giấy
ho c biế t

t

độ

c ho c hoá h c đ hoà tan lignin

đ giải phóng các bó sợi cellulose.

c) Thành phần khác
Ngoài hydrat cacbon và lignin trong g còn chứa chất trích ly, hợp chất vô

m

ợ

ây đ ề
t

ệ

t m t ấy
r ợ

t

ầ

tr

C ất tr

ất tr

y

đ

C
đ

ụt

t

t ết

ự

ô

ệ

yt
ự

ộ

ạ ây

t

tr

một

ầ
ạ ây

ất

ộ

ất đạm

ây

ất tr

y

ất m

t

ũ
m
t

.

ất ô
y

ụt

ả
t

t một

y

r

t

ất ô

ất tr

tr
ộ

ề yế t

tr
t tr

C
m

ây

m

Đề

ệ
m

ũ

ây ất ợ

ấy.

7

tr
ợ

ợ
ây

y

đất

t ấ
m

ầ
y

ệ


g2.1: Thành phần hóa h c và tính chất sợi c a một s nguyên liệu
ường

Chi u

dài trung kính trung α-cellulose Lignin

Loài

bình

bình

(mm)

(µm)

G cứng

1-1,4

G m m

Tro

SiO2

(%)

(%)

(%)

(%)

14-40

40-43

1 6-30

-

vết

3-4

20-40

41-44

27-29

-

vết

Bã mía

1-1,5

20

32-44

19-24

1,5-5

0,7-3,5

Tre

2,7-4

15

26-43

21-31

1,7-4,8

0,69

2,5

20

-

21-26

0,5-1,8

-

0,5-1

8 -10

28-38

12-16

15-20

9-14

lú

1,5

15

29-35

16-21

4,5-9

3-7

Lá dứa d i

3

20

43-56

7,6-9,2

0,6-1,1

-

g ghi

gi

Sợi
lú g o

2.1.2 .

, g

2.1.2.1.

i i hi

h

ây tr
tr

t ế

mự

t

g

g

m

g

h
li

ừ

t â t ết â đ

ry
ệt

ủ

Cây

ạ
Cây

li

tr
t

t

t

ất

â

từ ây

tr

â

m

â t

ề

â tộ

ạ tổ t
ry

một ây

rr m

m

â

ạ

y

ầ

ô
r ộ

.
C
tr

ệt
y

đ

đ m

t âm

ây
đề

m

ệt
ộ

m

m đề
r t â

ề

đ
ô

t
ạt.

8

t
â

ề

t

ệ
ả

ầ


2.1.2.2. Ứ g ụ g ủ
m rạ
â t

rất

đ ợ

r m rạ
ô
ấm

ự

:L m

ề ứ
ả

y

ộ

m

â

m

ụ

y
m ạ

t đã

r m rạ

ô

ụ

y

t
ề

ệ đ t r m rạ ây ã
ất ấm r m
t ệ

ây

.Đ

ệt

ả

ất

ây
r m rạ

tr

một

ấy. Ngay từ thế kỷ thứ

ấy, Trong thế kỷ thứ 6

t m

720.000 tấm giấy vệ

ạ

y

ệ

t y

ụ thu

ả
,

ô

ệ t ềm

ệ ứ
ế

ây tr

vệ sinh từ giấy r m rạ rẻ tiền nhất
t

.

tr

Trung Qu c đã m r

2

gi

6 tấ r m rạ/ha,

. N
m

g ghi
ụ

một ấ đề

m mô tr

ạ

h

đã ản xuất giấy

đã ản xuất cho triề đ

đ

tấm giấy vệ sinh tẩm

m mềm và có màu vàng nhạt cho hoàng gia.
m rạ đ ợ
ệ

m

ấy

m

t y từ r m rạ

Đệ

T

ấy

t y

g ấy

m

m
t tr

t đ ợ
t

đ ợ m
y
6

trong v

m

ấ

đ ợ đ

t

đề

đã ứ

ụ

Vâ

rử

C â
ề

y đã t

m

ề

y

r tr
đ

ô

ả

ạ
tr

t

m

t

r m rạ
ấ

tạ
ả

m

ấy

đề r
ềm t

ột đ ợ

t y, sau khi
đ

từ một đế

t

đ

ấy t

t

m

9

ất

t

ạ

đ ợ

t

ỹt

r m rạ đ ợ

tr

m

ả

âm tr

y. T ế đ

r m rạ t ế tụ đ ợ đ

một t

ấy

: Tr

y ột đã

ột đ ợ trả đề

ệ

tr

đ

ất

âm tr

t

đẩy

r m rạ đ

ấ đ ợ rử

rộ

y

t y từ r m rạ
ả

ấy
ế

ấy

đ đ ợ m

yđ

ệ

đ

m Tr

ấy

ỹ

một
tr

ệ

ô

ầ t

t ệ

ầ đ

ấ r

ệ

T
ợ

trả

m

ệ tr

ệ
từ t

kywe đã mô tả ỹ t

m

ất

y

ạ

t
đ ợ

m

.


H h 2.4: G ấy m từ r m rạ
2.1.2.4. Ư , hượ

i

hi ử ụ g

ợ

t ấ

ử
h

g ghi

gi


m

o
o

T

t



ất

ợi r m rạ

o

o

t

T

m

hượ

ệ

ấ

ệ

ệ t

ất

m

ệ

y

do

y

đ t
ất ột

ấy m từ r m rạ không cao
đ ợ

ợ tr
gi

ằ g

ũ
tr

hư

tạ
g h

ấ đề tr

t

độ

c (bột

ấy
h

h

tr

Quá trình sản xuất bột giấy
độ

ợ

ột
y

ây

r

ho c t

tr

ây

ợ r m rạ

2.2.

t

t ết
y

o

tr

đ m ạ độ ề

ợ

m rạ

o

t

i

m
o

ợ

đ t

r m rạ

m

o

ây

t

)

hoá h c (bột hoá) vào nguyên liệ đ tách ho c loại lignin ra kh i

ợi nh m giả

ợi, tạo huyền phù bột tr

quá trình sản xuất giấy C
lực cao, bột nhiệt

ột

ản xuất bột
ột hoá nhiệt

ột sulfite, bột soda, bột

10

m: Bột g mài áp

Tr
f t

đ phục vụ cho

ản xuất bột hoá h c có

Đ

tr

t


ra kh i nguyên liệu b ng tác nhân hóa h c v i sự h trợ c a nhiệt độ, áp suất. Tác
nhân hóa h c sẽ phản ứng v i lignin tạo ra lignin kiềm hòa tan trong dung d ch
kiềm. Nhiệt độ càng cao phản ứ

t

t y

y r t

ũ

c t

mạch. Ngoài ra trong quá trình nấu còn hòa tan acid béo, nhựa,
m

tr

ấu bột giấy di n ra theo

đ ạn:

Nhiệt độ

A

B
C

O

Th i gian

OA : G

đ ạ t

ô

đ ạ t

ệt độ t

ất cho kiềm

thấm sâu vào nguyên liệu.
AB : G

đ ạn bảo ôn còn g

đ ạn nấu. Nhiệm vụ chính c a giai

đ ạn này là khử lignin, giả

ợi thành bột

đ ạn bảo ôn dài

hay ng n tùy thuộc vào ch ng loại nguyên liệu, yêu cầu sản xuất.
BC : G

đ ạn hạ áp phóng bột ra ngoài. D

i áp lực, bột sẽ tách thành

từng th sợi khi ra ngoài.
ằ g hư

2.2.1.

g h

ấu bột giấy soda
NaOH tr

đ t

ấu bột b ng dung d ch

â tấn công là HO-.

tr

Quá trình nấu tiế

đ ều kiện sau: Dung d ch NaOH có pH= 13-

14, nhiệt độ: 155 – 175 oC, th i gian nấu 2 – 5 gi .
 Các phản ứng xảy ra trong quá trình nấu :
Trong quá trình nấ

i tác dụng c

mô tr

ng kiềm, nhiệt độ, áp suất, các

mảnh g nguyên liệu thấm dần hóa chất, một loạt các quá trình hoá lý và hoá h c
xảy ra.
a) Phản ứng c a lignin

11


 Phân huỷ liên kết t

t

y

t

m

đ ng

th i phá huỷ liên kết hydro gi a lignin và polysaccarit.
 Phân huỷ các liên kết hoá h c gi

đ

liên kết ete, một phần nh liên kết C- C

m t xích c

tr ng nhất là liên kết ete

- aryl

(liên kết ch yếu trong phân tử lignin).
OCH3
R1

OCH3

R1

HC

O

HC

OR2

HC

O

C

OR2

OH-

OCH3

OCH3

OH

O

Lignin

Metylen quinon

OCH3

R1

R1
C

C
O

OCH3

C H

C H

OH-

OH

OH-

-

O

OCH3
-

O

OCH3
O-

Ete styrylaryl

H h 2.5:

ả ứ

â

y

ết t β- ry

Nh ng phản ứng này có tác dụng chia lignin thành nh ng cấu tử nh
t

t

(

cc

vào d ch nấu.

m

đ ợc tạ t

ợc v i các phản ứng phân huỷ đ phân chia lignin thành nh ng

cấu tử nh hoà tan vào d ch nấu, khi nấ tr

ứ
mạ

) đ lignin d hoà tan

tụ

ả ứ
đ ạ

ả tr

tr

ấ

mô tr
t

ng kiềm còn xảy ra phản
ả ứ

y ảy r
.

12


CH
CH

CH

CH
OCH3

OCH3

H

O-

OCH3

O

O
OCH3
-

O

C H

CH

CH

C H
HCHO

OCH3

C
H2

OCH3 H3CO

-

O

O-

Hình2.6: Phản ứ

O-

tụ

tr

mô tr

OCH3
-

O

ng kiềm

b) Phản ứng c a hydrat cacbon
 Phản ứng oxi hóa
Nhóm OH

cacbon C2, C3 ho c C6 c a vòng glucose b oxi hóa thành

nhóm cacbonyl, tạo nên cấu trúc cacbonyl-β- glucoxy nhạy v
CH2OH

ng kiềm.

CH2OH
O

H

O

O
[O]

H

O

OH
O

OH

H
H

mô tr

O

OH

H

O

 Phản ứng th y phân

:

Các cấu trúc cellulose b oxi hóa tại C2, C3 khá nhạy v i dung d ch kiềm. Sự phân
y đại phân tử

đ ợc tiế

tr

c tiên qua sự hình thành một ion, kế đ

là sự d ch chuy n đ ện tử và gây ra phản ứng c t mạch.

13

CH2OH

CH2OH

O

O

O

O
Cell

Cell

OH

Cell

O

O
H

Cell

OH
_

O

O

CH2OH

CH2OH

O

H

O

O

H

O

Cell-O-

Cell

Cell

H
O

OH

 Phản ứ

O

“

O

”

Sự phân h y

tr

mô tr

ng kiềm xảy r t

ế c a phản

ứng peeling. Phản ứng này làm giảm hiệu suất quá trình nấu bột và giảm tr ng
ợng phân tử c a mạ

Đây

ản ứng xảy r

nhiệt c a quá trình nấu (>800C). Phản ứ

đ

tr

y tr

đ ạn gia

ng sự tách dần nhóm khử

cu i mạch cellulose. Nh ng phần hydratcacbon b tách ra chuy n thành axit h
độ HO-.

và làm giảm n
 Các t ô
Các thông s ả


m

ả

tr

ấ

ng lên t

độ hòa tan lignin và chất

ợng bột:

ợng kiềm

 Nhiệt độ nấu
 T lệ L/W
 Th i gian nấu


ột

ệ

ả t ệ

tr

ấ

i sự h trợ c a áp suất và nhiệt độ, tác nhân HO- tham gia hòa tan lignin
đ ng th
o T

ũ

y

ợi.

độ khử lignin:

14


~ k1x [HO-]
độ hoà tan polysaccarit :

o T

~ k2x [HO-]
Quá trình hoà tan polysaccarit b t đầu

nhiệt độ trên 100oC, quá trình hoà

nhiệt độ trên 130oC. T

tan lignin di n ra mạnh mẽ

độ hoà tan lignin và phá h y

ợ đều t lệ thu n v i [HO-] Đ cải thiện hiệu quả quá trình nấu, nh ng biện
đ ợc áp dụng :
 Áp dụ

ấu kéo dài, hóa chất không nạp vào thiết b nấu

một lần ngay từ đầ m đ ợc bổ sung liên tục trong quá trình nấu, giảm n
HO- tr

độ

đ ạn gia nhiệt.
 Ch

m

ợng kiềm thích hợp, dừng quá trình nấu

đ m thích

th

hợp.
 Bổ sung một s chất h trợ quá trình nấ
(E
2.2.2.

)

m t y

t tr m

g h

Phư

(

T )

AQ, ethylenediamine

t r

lf
ấu bột giấy sulfat –

NaOH + Na2S tr

ấu bột b ng dung d ch

â tấn công là HO- và HS-, ion SH- t

đ t

cho quá trình nấu (tấn công lignin mà không gây hạ đế
tr

Quá trình nấu tiế

t

nl c

ợi).

đ ều kiện: Dung d ch NaOH + Na2S v i t lệ

độ sulfua từ 20 – 35%, pH= 13 – 14, nhiệt độ: 155 –175 oC,

tác chất t
th i gian nấu 1 – 3 gi .

(Độ sulfua =

m Na2 S
m Na2 S  m NaOH

(%) tính theo Na2O)

Tác nhân tấn công trong quá trình nấu là HO- và HS- nên nh ng phản ứng
c a lignin và cellulose

i sự tấn công c a HO- t

tác nhân HS- t

n l c cho quá trình.

t

Vai trò c a Na2S trong quá trình nấu:
a) Hạn chế phản ứ

tụ lignin

15

tự

i tác dụng c a ion HO- , phản ứ

Trong quá trình nấ

tụ lignin

ch yếu xảy ra tại v tr Cα c a cấu trúc metylen quinon. Khi có m t ion HS- , nó sẽ
phản ứng nhanh v i metylen quinon tại v tr Cα

ừ

tr

tụ.

b) Phân huỷ mạnh liên kết β-aryl
Trong quá trình nấu bột t

ản ứng tách loại metylen

v tr γ trong cấu trúc metylen quinon c
và cấu trúc styrylaryl. Cấ tr

tyry ry t

phản ứng thuỷ

yt t m

â

f rm

t β- aryl glyxerol tạo ra formaldehyt
đ i ổ đ nh về m t hoá h
tr

tụ lignin. Khi có

m t ion HS-, nó sẽ tác dụng nhanh v i dạng metylen quinon, chuy
ứng, giảm khả

tạo formaldehyt và cấ tr

đ iv i

tyry ry

đ

ng phản
t ến quá trình

thuỷ phân và hoà tan lignin

OCH3

R1

OCH3
R1
R1

HC

O

HC

OR2

HC

O
HC

+
CH

S

HC

HS-

OH-OR2OCH3

OCH3

OH

OCH3

OCH3

O-

-

O

O R1

R1
-

HC

S

HC

OH

CH
CH

OH-

- OH- So
OCH3

OCH3

-

O

-

O

Hình2.7: Vai trò Na2 tr

ấu bột Sulfat

16