I. Tổng Quan Nghiên Cứu Đề Tài Tẩy Trắng ECF 2008 55 ký tự
Đến thời điểm này, không ai có thể phủ nhận Cl0 và các hợp chất của nó là những tác nhân tẩy trắng bột giấy hiệu quả nhất trong ngành công nghiệp. Chúng được sử dụng rộng rãi trong suốt giai đoạn từ 1900 đến 1990. Các quy trình tẩy trắng truyền thống khá hiệu quả như: C/E/H1/H2; CEDED; (C+D)EHDED…Nhìn chung các loại bột sau tẩy thường có độ trắng và độ bền cơ lý cao do tác động khử lignin có tính chọn lọc tốt của Cl0 và các hợp chất của nó. Mặt dù vậy, nước thải của quá trình tẩy trắng chứa rất nhiều các hợp chất độc hại với môi trường và sức khỏe con người.
1.1. Tác động của Clo và hợp chất liên quan 45 ký tự
Năm 1985, các nhà môi trường đã khẳng định nước thải của hầu hết các nhà máy sản xuất bột giấy tẩy trắng sử dụng tác nhân tẩy là clo nguyên tố đều chứa các hợp chất: 2,3,7,8-tetra-cloro-dibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD), 2,3,7,8 – tetra -cloro-dibenzo-furan (2,3,7,8-TCDF)…, với tải lượng AOX từ 1 ÷ 8kg/ADt. Trước các yêu cầu ngày càng khắt khe về môi trường sinh thái dẫn tới việc cần thiết phải hạn chế, loại bỏ các giai đoạn tẩy trắng bột giấy sử dụng clo nguyên tố. Theo thống kê năm 2004, sản lượng bột kraft tẩy trắng theo công nghệ ECF chiếm tới 75% sản lượng bột hóa tẩy trắng trên thế giới. [30]
1.2. Xu hướng phát triển công nghệ tẩy trắng ECF 48 ký tự
Hiện tại và tương lai công nghệ ECF vẫn giữ vai trò chủ đạo trong công nghiệp bột giấy, song sẽ có nhiều cải tiến hơn về công nghệ, thiết bị nhằm làm giảm tới mức tối đa lượng thải AOX ra môi trường, đáp ứng được các yêu cầu ngày càng khắt khe về bảo vệ môi trường. Các nhà máy tẩy trắng bột giấy xây mới sau năm 2001 yêu cầu: ở Úc, lượng AOX trong nước thải là nhỏ hơn 0,25kg/ADt; ở Pháp là nhỏ hơn 1,0kg/ADt; ở Đức là nhỏ hơn 0,25kg/ADt…
II. Hướng Dẫn Tẩy Trắng Bột Giấy ECF Rút Gọn 53 ký tự
Quá trình nấu bột giấy không thể tách loại hoàn toàn lượng lignin trong gỗ do nếu kéo dài thời gian hoặc tăng nhiệt độ, áp suất nấu bột sẽ phá hủy xenluloza. Sự phân hủy này sẽ làm giảm hiệu suất và tính chất cơ lý của bột sau nấu. Vì vậy quá trình nấu thường kết thúc với lượng lignin còn dư từ 2% đến 3%. Lượng lignin dư này sẽ tiếp tục được tách loại bằng các tác nhân tẩy trắng có tính chọn lọc cao trong quá trình tẩy trắng.
2.1. Các tác nhân tẩy trắng chính trong ECF 44 ký tự
Công nghệ tẩy trắng ECF thường sử dụng các tác nhân tẩy trắng chính: dioxide clo (ClO2), ôxy (O2), hydro peroxyt (H2O2) và đôi khi cả ozon (O3)…Quá trình tẩy thường được tiến hành qua nhiều giai đoạn với các tác nhân và điều kiện tiến hành khác nhau, độ trắng của bột sau tẩy có thể đạt tới 90%ISO với chất lượng khá cao, chi phí hợp lý và giảm thiểu lượng AOX có trong nước thải, thải ra môi trường.
2.2. Tách loại lignin bằng oxy trong môi trường kiềm 48 ký tự
Trước sức ép về bảo vệ môi trường sinh thái đối với ngành công nghiệp bột và giấy trên thế giới thì giai đoạn tách loại lignin bằng ôxy – kiềm là một giải pháp hữu hiệu nhằm thay thế một phần clo và các hợp chất có chứa clo trong quá trình tẩy trắng. Lần đầu tiên vào năm 1867 do Joy và Campbell khi hai ông tiến hành gia nhiệt khối bột sau nấu với sự có mặt của không khí chuyển qua.
III. Cách Tối Ưu Hóa Quy Trình Tẩy Trắng ECF 50 ký tự
Về mặt hóa học, ở trạng thái bình thường phân tử ôxy có hai điện tử không cặp đôi thuộc lớp ngoài cùng. Khi bị kích thích các điện tử này có thể chuyển lên trạng thái năng lượng cao hơn nên dễ dàng tham gia các phản ứng hóa học. Trong quá trình tiến hành phản ứng, ôxy tham gia vào quá trình biến đổi các chất hữu cơ. Mặt khác 0xy có thể bị khử thành các gốc tự do: peroxy (HOO*), hydro peroxit (H2O2) và gốc tự do peroxyl (HO*) và cuối cùng là H2O.
3.1. Phản ứng hóa học trong quá trình tẩy 43 ký tự
Do xuất hiện nhiều loại cấu tử hoạt động nên quá trình phản ứng của ôxy diễn ra rất phức tạp, tuy nhiên do có cặp điện tử không cặp đôi nên chúng chủ yếu tham gia phản ứng dây chuyền theo cơ chế gốc. Với Γ là gốc hữu cơ, phản ứng của 0xy được đưa ra bởi các phương trình sau: ΓO- + O2 → ΓO* + - O-O* (I.5)
3.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình tẩy 49 ký tự
Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới quá trình tách loại lignin bao gồm: trị số kappa bột ban đầu, mức dùng xút, nhiệt độ, nồng độ, thời gian và áp suất ôxy. Các kết quả nghiên cứu và các kết quả thực nghiệm tại các nhà máy đã kết luận một số chế độ tối ưu cho giai đoạn này. Quá trình tách loại lignin bằng ôxy – kiềm có thể tiến hành một hoặc hai giai đoạn nối tiếp nhau.
IV. Phương Pháp Nghiên Cứu Tẩy Trắng Bột 50 ký tự
Quá trình tẩy trắng bột giấy bằng dioxide clo (D) đã được phát hiện từ rất sớm, tuy nhiên mãi đến năm 1946 nó mới được dùng lần đầu tiên trong các giai đoạn tẩy trắng ở Canada và Thủy Điển thay thế cho một phần clo. Mặc dù vậy do chi phí sản xuất dioxide clo tương đối đắt nên trong suốt từ 1946 đến 1980 tác nhân này vẫn không được chú trọng mà chỉ dùng thay thế một phần clo trong giai đoạn tẩy trắng đầu tiên.
4.1. Ứng dụng dioxide clo trong tẩy trắng 47 ký tự
Trước sức ép về môi trường sinh thái và các yêu cầu về chất lượng bột giấy cao, việc sử dụng dioxide clo ngày càng trở nên phổ biến hơn trong công nghiệp sản xuất bột giấy. Dioxide clo là một tác nhân oxy hóa mạnh, có tính chọn lọc cao với lignin và ít gây ảnh hưởng đến cellulose, giúp cải thiện độ trắng và độ bền của bột giấy.
4.2. So sánh dioxide clo với clo nguyên tố 46 ký tự
Dioxide clo có nhiều ưu điểm vượt trội so với clo nguyên tố trong quá trình tẩy trắng bột giấy. Nó ít tạo ra các hợp chất hữu cơ clo hóa độc hại như dioxin và furan, đồng thời giúp cải thiện độ bền cơ lý của bột giấy. Tuy nhiên, chi phí sản xuất dioxide clo cao hơn, đòi hỏi các nhà máy phải đầu tư vào công nghệ sản xuất và sử dụng hiệu quả hơn.
V. Kết Quả Nghiên Cứu Đề Tài 2008 Tóm Tắt Phân Tích 59 ký tự
Đề tài "Nghiên cứu công nghệ tẩy trắng bột giấy sunphát từ nguyên liệu gỗ cứng theo phương pháp ECF rút gọn" đã được thực hiện bởi Viện Công nghiệp Giấy và Xenlulo năm 2008. Mục tiêu của đề tài là thiết lập chế độ công nghệ tẩy trắng bột giấy sunphát từ nguyên liệu gỗ cứng cho độ trắng lớn hơn 86%ISO theo công nghệ ECF rút gọn (từ 2 -3 giai đoạn) nhằm giảm mức dùng dioxide clo và giảm thiểu lượng AOX trong nước thải so với công nghệ ECF thông thường.
5.1. Các quy trình tẩy trắng ECF rút gọn 44 ký tự
Đề tài tập trung vào việc nghiên cứu và kiểm chứng một số quy trình tẩy trắng rút gọn như: D(E0)D; D(E0P)D; (AQ)H(P0)D; (AD)H(E0)D… tới tính chất của bột nấu từ nguyên liệu là gỗ keo tai tượng, bạch đàn. Các quy trình này nhằm mục đích giảm số lượng giai đoạn tẩy trắng, từ đó giảm chi phí và tác động môi trường.
5.2. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả tẩy trắng 47 ký tự
Hiệu quả của các quy trình tẩy trắng được đánh giá dựa trên các chỉ tiêu sau: Độ trắng của bột sau tẩy (%ISO), hiệu suất tẩy (%), độ nhớt của bột (ml/g), độ hồi màu (%) và các chỉ số độ bền cơ lý. Các chỉ tiêu này giúp xác định quy trình tẩy trắng nào mang lại hiệu quả cao nhất với chi phí và tác động môi trường thấp nhất.
VI. Ứng Dụng và Triển Vọng Nghiên Cứu Đề Tài 2008 54 ký tự
Các kết quả nghiên cứu của đề tài "Nghiên cứu công nghệ tẩy trắng bột giấy sunphát từ nguyên liệu gỗ cứng theo phương pháp ECF rút gọn" có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển công nghệ sản xuất bột giấy sạch và thân thiện với môi trường ở Việt Nam. Việc ứng dụng các quy trình tẩy trắng ECF rút gọn giúp giảm thiểu lượng AOX thải ra môi trường, đồng thời tiết kiệm chi phí sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.
6.1. Khả năng ứng dụng thực tiễn tại Việt Nam 45 ký tự
Với ngành giấy Việt Nam đang có hàng loạt dự án xây dựng và mở rộng nhà máy thì các công nghệ mới, đặc biệt là các quy trình tẩy trắng mới, hiệu quả, tiết kiệm đầu tư, thân thiện với môi trường sẽ được các chủ đầu tư lựa chọn. Nghiên cứu này cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn để các doanh nghiệp áp dụng công nghệ tẩy trắng ECF rút gọn vào sản xuất.
6.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo trong tương lai 48 ký tự
Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ tẩy trắng bột giấy tiên tiến hơn nữa, như công nghệ tẩy trắng hoàn toàn không clo (TCF) hoặc sử dụng các tác nhân tẩy trắng thân thiện với môi trường hơn. Ngoài ra, cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất để giảm thiểu lượng nước và năng lượng tiêu thụ.
