Mở đầu Tr0ng công nghiệp sản xuất sội giấy và giấy, vẫn đề ô nhiễm môi lrolờng d0 sử dụng lác nhân lẫy trắng là cl0, các hợp chất có chứa cl0 đã gây nhiều khó khăn ch0 quá trình xử lý nojớc thải. các hợp chất hữu cơ chứa cl0 sinh ra lr0ng quá trình lây trắng hầu hết là độc hại và có khả năng lồn lại sền vững lr0ng môi lrojờng. DO vậy, lừ lâu các nghiên cứu nhằm cải liến công nghệ lây nhằm giảm một phần cl0, đặc siệt là l0ại sỏ h0àn 10àn việc sử dụng cl0 nguyên 16 đã đơjợc các nhà kh0a học liến hành không ngừng. hiện nay hơn 70% sản lơiợng sội giấy hóa học lây trắng đều sử dụng công nghệ mới không dòng cl0 nguyên lố (EcF) và ngày càng lăng với những cải liến volợ† sậc.
bội sau lẫy có chất lojong lốt, độ trắng ca0, có thể lên 161 90%ISO. Hhìn chung các quy trình lây trắng EcF là tổ hợp của lừ 4 đến 6 giai đạn ghép lại. Ứng với mỗi giai đ0ạn là một giai đ0ạn rửa. Quy lrình càng nhiều giai đ0ạn †hì liêu tốn càng nhiều nơjớc rửa, nhiều năng lojợng và lojợng nojớc thai thai ra môi lrolờng lăng lên.
Mặt! khác chi phí đầu to, san đầu cũng lăng, d0 vậy xu hojớng lr0ng gần thập kỷ qua là s0ng s0ng với việc cải liễn thiết sị thì các nhà sản xuat cing mho các nhà nghiên cứu đều có xu hơjớng 416i qu lừng giai đ0ạn lây trang va rot ngăn các quy trình lây trắng. Hgành giấy Việt Iam đang có hàng l0ạ† dự án xây dựng và mở rộng nhà máy †hì các công nghệ mới, đặc siệt là các quy trình lây trắng mới, hiệu quả, tiết kiệm đầu lo, thân thiện với môi lrolờng sẽ đơợc các chủ đầu to, Iya chon. Voi lý d0 đó, năm 2008 bộ công †hoJơng đã gia0 ch0 Viện công nghiệp Giấy và Xenluylô thực hiện đề lài: “7ghiên qứu đông nghệ lấy l›ắng oội giấy sunpháH từ nguyên liệu gỗ díng the0 phgơng pháp EcF 261 gon”. Mục liêu của đề lài: Thiết lập chế độ công nghệ lây trắng sột giấy sunphá! 12 fir nguyên liệu gỗ cứng ch0 độ trang lon hon 86%ISO †he0 công nghệ EcF rúi gọn đừ 2 -3 giai đ0ạn) nhằm giảm mức dùng đi0xy† cl0 và giảm thiểu loợng AOX lr0ng nojớc thải s0 với công nghệ EcF thông thoJờng.
13 Hội dung nghiên cứu sa0 gồm: * Tổng hợp lài liệu, nghiên cứu kiêm chứng một số quy trình lây trang rot gọn nhơi: D(0)D; DŒ0P)D; (AQ)¡(P0)D; (AD)i(E0)D. lới lính chất của sội nấu lừ nguyên liệu là gỗ ke0 lai tojong, sạch đàn gồm : + Độ trắng của nội sau lây, %IS0 + hiệu suất lây, % + Độ nhới của nội, ml/g + Độ hồi mầu, % * Trên cơ sở đó chọn ra một quy lrình khả quan nhất để nghiên cứu ảnh hojởng của các yếu lố công nghệ (nhiệt độ, thời gian và mức dòng h0á chất) lới hiệu quả của các giai đ0ạn tay trang bang diOxyt cl0 (D) và đoJa ra quy trình lây với các điều kiện kỹ thuật lối ou nhất. * Đánh giá sơ sộ hiệu quả kinh lế, kỹ thuật và loiợng thải A0X lr0ng nojớc thải khi tay pang quy trình mới đã chọn 14 chGJƠNG I: TỎIG QUAI VẺ cÔIG IGhỆ TÂY TTÁNG EcF VÀ EeF TúT GO ch0 tới thời điểm này, không ai có thể phủ nhận cl0 và các hợp chất của nó là những lác nhân lây trắng sội giấy hiệu quả nhất lr0ng ngành công nghiệp và đojợc sử dụng rộng rãi, liên lục lr0ng suốt khOảng thời gian từ 1900 đến 1990 ở hầu hết các nhà máy sản xuất sột giấy trên thế giới với các quy trình lây trắng truyền thống khá hiệu quả nhọ: cEhiha; cEDED; (c+D)EhDED.Hhìn chung các 10ai bội sau lây thojong co dé trang va dé ền cơ lý ca0 d0 tác động khử lignin có lính chọn lọc lối của cl0 và các hợp chất của nó [29, 30]. Mặc dò vậy, nojớc thải của quá trình lây trắng chứa rất nhiều các hợp chất độc hại với môi lroJờng và sức khỏe cŨn ngơjời., với lải loợng A0X lừ 1 + 8kg/ADI.
các hợp chất này rất độc, khó phân hủy sinh học và có thê gây ra bệnh ung thơi ở ngojời. Trojớc các yêu cầu ngày càng khắt khe về môi lroiờng sinh lhái dẫn lới việc cần thiết phải hạn chế, lOại sỏ các giai đ0ạn lây trắng sội giấy sử dụng cl0 nguyên 1ô. Đầu thập kỷ 70 của thé ky trojéc, đánh dấu một sojớc thay đôi lớn lr0ng công nghệ lây trắng sằng việc lần đầu liên giai đ0ạn cl0 hóa đơjợc thay thế h0àn 10an bằng giai đ0ạn lách lOại lignin sằng 0xy-kiềm. Với sự thay thế này đã làm giảm đáng kế lính độc hại cũng nhọ| loợng thải của các hợp chất A0X có tr0ng noớc thải.
bắt đầu từ năm 1985, với những liến sộ lr0ng công nghệ nấu sội, sội có lrị số kappa khá thấp mà chất lojợng vẫn đảm sả0. bột sau nâu đơyợc khử lignin sằng 15 0xy-kiềm và kết hợp với một số giai đ0ạn tây sằng đi0xy! cl0 hình thành lên một số quy trình mới: quy trình lây trắng không sử dụng cl0 nguyên lố (EcF). Tuy nhiên mãi tới năm 1990, dây chuyền lây trắng sử dụng công nghệ EcF lần đầu liên đojợc triển khai xây dựng và đojợc khởi chạy và0 năm 1993 lại Alserta 16 Pacific — canada. ch0 lới may, công nghệ EcF đã trở thành công nghệ đơiợc phổ biến rộng rãi lrên thế giới với nhiều quy trình liên liễn và hiệu quả.
Lojợng thải A0X lừ các công đ0ạn lây chỉ còn 0,2 — 1,0kg/ADI và sau xử lý có thể giảm 40- 60% lojợng A0X. The0 thống kê lính lới năm 2004, sản lojợng sột kraft fay trang the0 công nghệ EcF chiếm lới 75% sản lojợng sội hóa lây trắng lrên thế giới. [30] hiện lại và loJơng lai công nghệ EcE vẫn giữa vai lrò chủ đạ0 lr0ng công nghiệp bột giấy, s0ng sẽ có nhiều cải liến hơn về công nghệ, thiết sị nhằm làm giảm lới mức lối da lojợng thải A0X ra môi lrojờng, đáp ứng đơiợc các yêu cầu ngày càng khắt khe về sả0 vệ môi lroJờng nhọ: các nhà máy lây trắng sột giấy xây mới sau năm 2001 yêu cầu: ở úc, lojợng A0X lr0ng nojớc thải là nhỏ hơn 0,25kg/ADI; ở Pháp là nhỏ hơn 1,0kg/ADI; ở Đức là nhỏ hơn 0,25kg/ADI.hay the0 liêu chuẩn của liên minh châu Âu, liêu chuẩn bAT: hàm lojợng A0X lối đa ch0 phép là 0,25kg/AD! hay 5,0mgil. TÂY TFÁNG bỘT GIẦY bÀING cÔNG HIGhỆ EcF Quá trình nấu sột giấy không lhẻ lách lOại h0àn 10àn lojgng lignin tr0ng gỗ d0 nếu ké0 dài thời gian hOặc lăng nhiệt độ, áp suất nấu sội sẽ phá hủy xenlulôza.
Sự phân hủy này sẽ làm giảm hiệu suất và lính chất cơ lý của sội sau nấu. Vì vậy quá lrình nấu thojờng kết thúc với lojợng ligmin com do tir 2% đến 3%. Loong lignin do, may sé tiép tuc đojợc tách lOại sằng các tác nhân lây trang co tính chọn lọc ca0 ir0ng quá trình lây trang. công nghệ lây trắng EcF thojờng sử dụng các lác nhân lây trắng chính: diOxyt cl0 (cl02), ôxy (02), hydrO perOxyt (h202) va déi khi cả ôzôn (03).Qua trinh fy thojong dojgc liến hành qua nhiều giai d0an voi cdc tác nhân và điều kiện liến hành khác nhau, độ trắng của sội sau lẫy có thể đại tới 90%IS0 với chất lolợng khá ca0, chỉ phí hợp lý và giảm thiểu lojợng A0X có lr0ng nojớc thải, thải ra môi lrơjờng.
Tach l0ai lignin bằng ôxy r0ng môi rơiờng kiềm (0). Trojớc sức ép về sả0 vệ môi lrolờng sinh thái đối với ngành công nghiệp bội và giấy trên thế giới thì giai đ0ạn lách lOại lignin sằng ôxy — kiềm là một giải pháp hữu hiệu nhằm thay thế một phần cl0 và các hợp chất có chứa cl0 †r0ng quá trình lây trắng. Khả năng lách 10ai lignin sằng 0xy đojợc khám phá khá sớm. Lần đầu liên và0 năm 1867 d0 J0y và campsell khi hai ông liến hành gia nhiệt khối sột sau nấu với sự có mặt của không khí chuyên qua.
Palen† đầu liên đojợc công số đầu liên và0 năm 1915 là của Mueller với sự khẳng định khả năng lách lOại lignin cua ôxy lr0ng điều kiện áp lực và môi lrolòng kiềm. công lrình của hanris và Manshall về vấn đề này cũng đơiợc công số và0 năm 1954. Tr0ng suốt khOảng thời gian lừ 1956 đến 1960 hàng l0ại các công trình của Iikiin và Akim với các điều kiện tiến hành và hiệu quả khác nhau đã đojợc công số. Tuy nhiên mãi lới năm 1970 dây chuyền tay trang sột hóa học đầu liên có sử dụng công đÓạn lách l0ại lignin sằng ôxy - kiềm mới chính thức đơjợc khởi chạy lại Iam Mỹ.
[30] Về mặt hóa học, ở lrạng thái sình thoong phan tử ôxy có hai điện lử không cặp đôi thuộc lớp ngÖài cùng. Khi sị kích thích các điện tử này có thể chuyên lên trạng thái năng lolợng ca0 hơn nên dễ dàng tham gia các phản ứng hóa học. Tr0ng quá trình tiễn hành phản ứng, ôxy tham gia và0 quá lrình siến đổi các chấi hữu cơ. Mặt khác 0xy có thể si khử thành các gốc tự d0: per0xy (h00”), hydr0 perOxit (h202) va géc hr dO per0xyl (h0”) và cuối cùng là hz0.
D0 xuất hiện 18 nhiều lOại cầu tử h0ạ† động nên quá trình phản ứng của 0xy diễn ra rất phức lạp, tuy nhiên d0 có cặp điện lử không cặp đôi nên chúng chủ yếu tham gia phản ứng dây chuyển †he0 cơ chế gốc. Với T là gốc hữu cơ, phản ứng của 0xy đolợc đoIa ra bởi các phơjơng lrình sau: [30] 19 Phản ứng khơi mà0: TO + 0; > To + 0-0" (L.2) Phản ứng phái triển mạch: là + 02 —> I q3) T02” + Th => I0ah+ T q4) Phản ứng ngắt mạch: T0" + là —> Tor (L5) Trojờng hợp chất hữu cơ là lignin, géc tự d0 có thể đojợc hình thành khi eleclr0n (điện lử e) lách ra lừ dạng phen0lat của lignin †ạ0 thành gốc lự d0 phen0xy ôn định nhờ cộng hojởng. D0 quá trình lách 10ai lignin bằng ôxy thojờng đojợc liến hành tr0ng môi troiờng kiềm, ở đó phản ứng phân hủy lignin chủ yếu diễn ra the0 co ché iOn. Tr0ng điều kiện tiến hành các dạng cấu trúc của lignin đojợc siến đôi: đơn vị phenyl pr0pan của lignin chuyển về cấu trúc chứa cacsanni0n ở các vị trí khác nhau cũng nhợi cấu †rúc chứa nhóm cacs0nyl và hệ thống nối đôi liên hợp.
Quá trình chuyển hóa này sẽ làm xuất hiện tr0ng phân tử lignin các vị trí hút hOặc đây điện tử. IIễu ở dạng phen01 và en0I tr0ng đơn vị phenyl pr0pan. Là tác nhân electrOphil, Oxy sé lấn công và0 các vị lrí có mật độ điện tích ca0. Tr0ng khi đó amiOn perOxyl (h0*) — tác nhân nucle0phil sẽ lắn công và0 vị trí giầu điện tích dgjong.