Nghiên cứu xác định thành phần hóa học của nguyên liệu bạch đàn trắng tỉa thưa (eucaluptus camadulensis denhn) và định hướng sử dụng cho ngành công nghiệp sản xuất bột giấy

LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hồn thành khóa luận tốt nghiệp Đại học niên khóa 2006 2010 trƣờng Đại học Lâm nghiệp VN, em xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy cô giáo, gia đình bè bạn tạo điều kiện thuận lợi cho em suốt trình học tập thực đề tài Đặc biệt, cho em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo, TS Cao Quốc An, ngƣời thầy trực tiếp hƣớng dẫn, tận tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức chuyên mơn, kinh nghiệm q báu cho em q trình hồn thành khóa luận Em xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, thầy cô giáo, khoa CBLS, TTTN thƣ viện trƣờng Em cố gắng với tất nỗ lực thân, nhƣng nhiều hạn chế khách quan chủ quan nên không tránh khỏi cịn thiếu sót Em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp xây dựng thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! Xuân Mai, ngày 20 tháng năm 2010 Sinh viên thực Bùi Thị Hƣờng ĐẶT VẤN ĐỀ Gỗ vật liệu tự nhiên có nguồn gốc sinh học, đặc tính hóa học cấu tạo đặc biệt gỗ phù hợp với nhiều mục đích sử dụng khác Khơng phủ nhận vai trị gỗ đời sống, khoa học kỹ thuật công nghệ Gỗ đƣợc dùng rộng rãi công nghiệp, nông nghiệp, kiến trúc, xây dựng, khai khống,… Ngày nay, cơng nghiệp nói chung ngành CBLS nói riêng ngày phát triển, phát triển nhu cầu gỗ tăng nhiêu Khai thác rừng tự nhiên bừa bãi làm nguồn tài nguyên dần cạn kiệt, thay vào xu hƣớng sử dụng gỗ rừng trồng để đảm bảo việc sử dụng hiệu bền vững Hầu hết gỗ rừng trồng lồi có tốc độ sinh trƣởng nhanh, thời gian thu hoạch ngắn Trong loài ấy, Bạch đàn loại chiếm ƣu hình dạng, kích thƣớc, tính chất lý Đặc biệt, loại dễ trồng, sinh trƣởng nhanh, chi phí đầu tƣ chăm sóc thấp, khơng phù hợp với việc chế tạo sản phẩm mộc mà phù hợp cho ngành công nghệ sản xuất ván nhân tạo, giấy bột giấy Để đáp ứng nhu cầu sử dụng gỗ rừng trồng nói chung gỗ Bạch đàn nói riêng, em tiến hành thực đề tài “Nghiên cứu xác định thành phần hóa học nguyên liệu Bạch đàn trắng tỉa thưa (Eucaluptus Camadulensis Denhn) định hướng sử dụng cho ngành công nghiệp sản xuất bột giấy.” CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lịch sử phát triển ngành giấy Vào khoảng 2000 năm TCN, ngƣời Ai Cập phát loại giấy dó đƣợc làm cách tách loại thành lát mỏng, cắt đều, rửa sạch, phơi khô, dàn mỏng, dùng màu mực vẽ hình lên đó, Đó đƣợc coi tờ giấy ngƣời Việc tách xơ sợi thực vật đặc trƣng sản xuất giấy, ngƣời Trung Quốc ngƣời nghĩ cách dùng vỏ dâu tằm tƣớc thành sợi, rửa sạch, giã nhuyễn, dàn mỏng, phơi khô thành loại giấy viết Sáng kiến lớn lao sau đƣợc phổ biến rộng rãi Trung Quốc Cho đến năm 384 SCN, nghề làm giấy lan sang Triều Tiên, Nhật Bản Thế kỷ thứ vào tới Việt Nam, Miến Điện, Ấn Độ Từ nghề làm giấy đƣợc truyền đến nƣớc châu Âu, châu Phi, châu Mỹ nhƣ: Ả Rập (751), Tây Ban Nha (1451), Italia (1276), Pháp (1348), Anh (1494), Nga (1576) Hơn 200 năm trở lại đây, với phát triển điện năng, kỹ thuật công nghệ thiết bị, sản xuất Xenlulo giấy có bƣớc nhảy vĩ đại Năm 1798, Nicolai Robert (Pháp) phát minh máy xeo giấy Tiếp theo, anh em nhà Fourdrinier (Anh) cải tiến máy xeo thành dạng máy xeo lƣới dài Nhiều phát minh cải tiến kỹ thuật sản xuất giấy tiếp tục đời, nâng cao, đại ngày hoàn thiện Năm 1840, Keller Ulter (Đức) phát minh máy mài gỗ để thu sợi, mở hƣớng sử dụng gỗ làm nguyên liệu giấy, đánh dấu mốc quan trọng cho phát triển ngành công nghiệp sản xuất Xenluloza – giấy Nhƣng giấy từ bột gỗ mài có độ bền khơng cao, nhanh bị vàng ố đặt yêu cầu nghiên cứu phƣơng pháp hóa học để thu sợi tự Năm 1866, phƣơng pháp Sunphit đời Năm 1874, phƣơng pháp Sunphat đời Sự đời phƣơng pháp chứng minh phát triển thực ngành công nghiệp giấy Thế kỷ 21 đánh dấu bƣớc phát triển ngành giấy với kỹ thuật đại nhƣ nấu liên tục, tẩy trắng nhiều giai đoạn, tráng keo máy xeo, làm giấy với xơ sợi liên tục, kỹ thuật điều khiển máy vi tính Ngày nay, vấn đề nguồn nguyên liệu trở lên cấp bách cần thiết, giấy sản phẩm từ giấy đóng vai trị quan trọng sống ngƣời, sử dụng giấy bảo vệ môi trƣờng ngày đƣợc quan tâm 1.2 Thực trạng ngành giấy Việt Nam Theo quy hoạch tổng thể phát triển ngành giấy giai đoạn 2001 2010 Tổng cơng ty giấy Việt Nam tổng kết mức tiêu thụ giấy nƣớc ta năm 2000 6,4 kg/ngƣời/năm, mức thấp giới Bản tổng kết so sánh: Các nƣớc Tây Âu tiêu thụ 166 kg/ngƣời/năm, Nhật Bản 233 kg/ngƣời/năm, Bắc Mỹ 295 kg/ngƣời/năm Mức bình quân giới 45 kg/ngƣời/năm Đánh giá kết luận, ngành công nghiệp sản xuất giấy nƣớc ta chƣa thực phát triển Những năm gần có chuyển biến rõ rệt cải tiến kỹ thuật, trang thiết bị, nhiều dự án xây dựng nhà máy giấy đƣợc phủ phê duyệt Cơ hội lớn thách thức lớn ngành cơng nghiệp nói chung ngành giấy nói riêng Việt Nam gia ngập tổ chức mậu dịch tự khu vực APTA Mục tiêu đặt cho ngành giấy tăng sản lƣợng toàn ngành lên 3,15 lần (từ 113.606 lên 380.000 tấn/năm) đáp ứng 70% nhu cầu tiêu thụ nƣớc Để ngành giấy Việt Nam phát triển bắt kịp với nhịp độ nƣớc khu vực, Tổng công ty giấy VN đƣa mục tiêu lớn để nâng cao lực sản xuất - Tăng sản lƣợng - Mở rộng phát triển vùng nguyên liệu đáp ứng đầy đủ, lâu dài ổn định cho nhà máy giấy, song song việc thực xóa đói giảm nghèo cho vùng sâu vùng xa - Thúc đẩy đầu tƣ mở rộng lực sản xuất, đa dạng chủng loại mặt hàng, mở rộng thị trƣờng, tăng ƣu cạnh tranh Mục tiêu năm 2010 xuất 760.043 bột, 638.063 bột xơ ngắn, 121.980 bột xơ dài Để đảm bảo cung cấp đủ bột cho nhà máy giấy hoạt động ổn định việc mở rộng, phát triển nguồn nguyên liệu gắn liền với nhà máy công việc quan trọng 1.3 Lịch sử nghiên cứu Theo tìm hiểu Đỗ Thị Lai (khóa học 2003 – 2007) cho biết, hóa học Cellulose đƣợc phát sinh từ năm 1838, Payen đƣa kết luận vách tế bào thực vật không cấu tạo từ chất hóa học đồng đặc trƣng cho lồi khơng phải nhƣ quan điểm cũ khác hàm lƣợng Cacbon gỗ, Payen cho xơ sợi tế bào thực vật chứa chất hóa học đồng hydrat cacbon đƣợc Payen đặt tên Cellulose Ở Việt Nam cơng việc nghiên cứu tính chất gỗ đƣợc thực từ năm 1959 học viện Nông lâm, viện Kỹ thuật giao thông, viện Lâm nghiệp dƣới đạo kế hoạch ủy ban Khoa học Kỹ thuật Nhà nƣớc Từ năm 1965 đến nay, việc nghiên cứu tính chất gỗ Việt Nam đƣợc trì thức Viện Lâm nghiệp Việt Nam Đến có 100 lồi gỗ đƣợc thức nghiên cứu cơng bố tính chất, phải kể đến số rừng trồng nhƣ: Bạch đàn, Thơng, Keo… 1.4 Tìm hiểu chung Bạch đàn 1.4.1 Nguồn gốc phân bố Bạch đàn (Eucalyptus) chi thực vật thuộc họ Sim có số lƣợng lồi lớn, ƣớc tính 500 loài, 138 thứ, đƣợc phân bố thành nhiều chi phụ khác nhau, đƣợc trồng 90 nƣớc Hầu hết số loài chi đặc hữu Australia, loài phân bố tự nhiên Malaysia, số lồi có biên độ sinh thái rộng, phân bố kéo dài từ miền Bắc Australia đến miền Đông Malaysia Gần cịn phát khoảng 100 lồi phân bố miền Nam New Guinca Gỗ Bạch đàn đƣợc nhiều nƣớc giới sử dụng nhiều lĩnh vực khác Ở Australia, Brazin, Bồ Đào Nha, Tây Ban Nha, Nam Phi, Bạch đàn nguyên liệu quan trọng cho công nghệ sản xuất bột giấy, sợi vissco,… Ở nhiều nƣớc châu Á nhƣ: Nhật Bản, Trung Quốc, Đài Loan, Bạch đàn đƣợc trồng diện tích lớn, nguồn nguyên liệu quan trọng cung cấp cho công nghệ sản xuất giấy, sản xuất ván sợi MDF,… Các nƣớc có diện tích trồng Bạch đàn lớn giới (nguồn tài liệu FAO cung cấp) - Brazin: 1.052.000 - Ấn Độ: 415.000 - Angola: 100.600 Ở Việt Nam, nhiều dải rừng Bạch đàn đƣợc hình thành, Bạch đàn đƣợc trồng diện tích lớn nhiều vùng khác Do có đặc tính phù hợp với địa hình khí hậu Việt Nam Bạch đàn đƣợc xem số loại trồng rừng Việt Nam, khơng rừng tập trung mà với trồng phân tán trồng hộ gia đình Theo số liệu vụ Khoa học công nghệ, Bộ nông nghiệp (1994) giai đoạn 1986 – 1992 diện tích trồng loại Bạch đàn Việt Nam chiếm tới 46,5% tổng diện tích rừng trồng Vùng phân bố tập trung chủ yếu Bạch đàn tỉnh Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Quảng Ninh, Tuyên Quang,… Hiện nay, Việt Nam số loại Bạch đàn đƣợc nhập tƣơng đối rộng rãi nhƣ: Bạch đàn Timo, Bạch đàn trắng (Khuynh diệp đỏ), Bạch đàn chanh (Bạch đàn đỏ), Bạch đàn Uro, Bạch đàn Long duyên, Bạch đàn nhỏ,… 1.4.2 Đặc điểm, tính chất gỗ Bạch đàn trắng tỉa thƣa 1.4.2.1 Phân bố địa lý Cây Bạch đàn trắng có phạm vi phân bố tự nhiên rộng khắp lục địa châu Úc Ở Việt Nam, đƣợc trồng khắp tỉnh, vùng trồng Tây Nguyên Đơng Nam Bộ Bạch đàn trắng lồi mọc nhanh, thân thẳng, trịn, cành ít, cành thƣờng tập trung ngọn, lồi có khả tự tỉa cành, chu kỳ kinh doanh ngắn Gỗ Bạch đàn thích hợp cho rừng sản xuất nguyên liệu công nghiệp 1.4.2.2 Công dụng gỗ Bạch đàn Bạch đàn trở thành trồng phổ biến nƣớc ta từ năm 80 trở lại đây, đặc biệt trở thành loài quan trọng dự án trồng rừng PAM, chƣơng trình 327 nhằm phủ xanh đất trống đồi núi trọc Trong ngành công nghệp sản xuất giấy bột giấy, Bạch đàn đƣợc xem nguồn nguyên liệu thiếu Quy hoạch rừng nguyên liệu Bạch đàn đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu cho nhà máy giấy yêu cầu cấp thiết Ngồi ra, Bạch đàn cịn đƣợc sử dụng nhiều xây dựng, giao thơng, khai khống, cơng nghệ sản xuất ván nhân tạo, công nghệ đồ mộc Gỗ Bạch đàn nguồn cung cấp củi than hoa lớn; cành Bạch đàn có chứa nhiều tinh dầu, tinh dầu nguồn dƣợc liệu quý quan trọng y dƣợc để bào chế thuốc ho, thuốc xoa bóp, nƣớc hoa, xà phịng; vỏ Bạch đàn cho Tannin; hoa giúp nuôi ong lấy mật 1.5 Mục tiêu nghiên cứu, đối tƣợng, nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu ý nghĩa đề tài 15.1 Mục tiêu nghiên cứu - Xác định hàm lƣợng thành phần hoa học có gỗ Bạch đàn tỉa thƣa, lồi Bạch đàn trắng - Đề xuất số định hƣớng sử dụng loại gỗ cho ngành công nghiệp sản xuất giấy bột giấy 1.5.2 Đối tƣợng nghiên cứu Gỗ Bạch đàn trắng tỉa thƣa (Eucaluptus Camadulensis Denhn) đƣợc khai thác địa bàn thị trấn Xuân Mai, Chƣơng Mỹ, Hà Nội 1.5.3 Nội dung nghiên cứu - Xác định hàm lƣợng chất chiết xuất tan dung môi 1% NaOH - Xác định hàm lƣợng chất chiết xuất tan nƣớc nóng - Xác định hàm lƣợng chất chiết xuất tan nƣớc lạnh - Xác định hàm lƣợng chất chiết xuất tan cồn- benzen - Xác định hàm lƣợng Xenlulo - Xác định hàm lƣợng Lignin - Xác định pH -Xác định hàm lƣợng tro 1.5.4 Phƣơng pháp nghiên cứu - Sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm: Lấy mẫu gỗ xác định hàm lƣợng theo tiêu chuẩn - Sử dụng phƣơng pháp kế thừa 1.5.5 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Kết nghiên cứu cho ta hàm lƣợng thành phần có gỗ Bạch đàn trắng tỉa thƣa, hàm lƣợng thành phần chất tan gỗ loại dung môi khác nhƣ 1% NaOH, nƣớc nóng, nƣớc lạnh, cồn – benzen, đồng thời sở cho việc định hƣớng sử dụng có hiệu nguyên liệu gỗ Bạch đàn tỉa thƣa cho ngành công nghiệp sản xuất bột giấy ngành khác có liên quan nhằm nâng cao hiệu quả, chất lƣợng, giá trị sử dụng loại gỗ tƣơng lai 1.6 Tìm hiểu Bạch đàn trắng tỉa thƣa (Eucalupus Camaldulensis Dehnh) 1.6.1 Đặc điểm nhận biết - Đây loài gỗ lớn, cao khoảng 15m, đƣờng kính đạt 10 - 25cm, thân thẳng, tán thƣa, phân cành cao, vỏ nhẵn có màu tro xám trắng, vỏ thƣờng bong thành mảng Cành non màu tím hồng mọc rủ xuống - Cây có đơn mọc cách, hình giáo dài, đầu nhọn dần, dài 1020cm, rộng 2cm, mép nguyên, gân rõ màu xanh vàng nhạt, gân bên nhỏ, chếch liền gần mép Hoa tự hình tán nách lá, có từ hoa, nụ hình cầu hình trƣng trịn, mũi dài gần ống đài, có dạng gần trịn có mũ nhọn, mép lồi, mở lỗ, hạt nhỏ nhẵn, màu nâu vàng 1.6.2 Đặc tính sinh học sinh thái học gỗ Bạch đàn trắng tỉa thƣa Bạch đàn trắng tỉa thƣa gỗ rộng, sinh trƣởng nhanh, phù hợp với khí hậu nƣớc ta, lồi ƣa sáng Cây sống điều kiện nhiệt độ từ ẩm đến nóng, độ ẩm từ ẩm đến khơ Cây chịu đƣợc nhiệt độ trung bình tháng nóng từ 27 - 40oC, tháng lạnh từ - 15oC Cây chịu đƣợc sƣơng gió, chịu đƣợc lƣợng mƣa bình quân 250 - 600mm (cao tới 1250mm) Bạch đàn trắng tỉa thƣa lồi dễ tính, có biên độ sinh thái rộng Điều kiện tốt cho sinh trƣởng đất bồi tụ, thích ứng với đất từ chua đến kiềm Cây đƣợc thu hoạch sau thời gian trồng từ – năm 1.6.4 Giá trị Cây Bạch đàn trắng tỉa thƣa có cƣờng độ độ bền tự nhiên chƣa cao Gỗ thích hợp cho kết cấu xây dựng Bạch đàn nguyên sau bảo quản đƣợc sử dụng làm cột chống đỡ hầm lò khai thác than, chí nơi có tính nguy hại cao nhƣ tà vẹt, cột cọc, ván sàn, ván đóng tàu hay gỗ xây dựng kiên cố (gỗ sau đƣợc bảo quản) Hiện nay, việc nghiên cứu tính chất lý hóa học Bạch đàn trắng tỉa thƣa chủ yếu để phục vụ làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp sản xuất giấy bột giấy Bạch đàn trắng tỉa thƣa loài nguyên liệu đáp ứng đƣợc yêu cầu cho phát triển ngành giấy 1.6.5 Khảo sát nguồn nguyên liệu Theo khóa luận tốt nghiệp Phạm Văn Luân (2000 - 2004) nghiên cứu khả sản xuất bột giấy Sa Mộc tuổi so sánh khối lƣợng thể tích gỗ từ Sa Mộc với Bạch đàn số nguyên liệu khác đƣợc sử dụng để sản xuất giấy Khối lƣợng thể tích (g/cm3) Nguyên liệu Bạch đàn trắng 0.48 Sa mộc 0.32 Keo lai 0.37 Thông 0.40 Vân sam vỏ đỏ 0.42 Nhƣ biết, yêu cầu chung khối lƣợng thể tích gỗ nguyên liệu sản xuất bột giấy γngl < 0.6 g/ cm3, so với loại gỗ nguyên liệu khác đƣợc sử dụng để sản xuất Bạch đàn trắng có khối lƣợng thể tích tƣơng đối cao, song loại nguyên liệu giấy khác Kích thƣớc sợi trung bình Ngun liệu Tuổi Dài (mm) Rộng (mm) Tỷ lệ dài/ rộng (độ thon) Bạch đàn trắng 0.99 0.018 55 Sa mộc 1.73 0.023 75 Điền trúc 4.54 0.054 83 Thông Caribe 12 4.99 0.049 101 Thông đuôi ngựa 11 1.97 0.032 61 Bồ đề - 1.47 0.033 45 Bã mía - 1.70 0.020 85 Vân sam vỏ đỏ 3.80 0.49 78 Thông 4.41 0.46 96 Thông 4.20 0.43 98 Keo lai 1.25 0.18 42.6 Lồ ô 0.92 0.22 180 Tre 2.75 0.18 275 Bảng 1: So sánh kích thƣớc sợi trung bình Bạch đàn trắng số loài nguyên liệu giấy khác (Phạm Văn Luân (2000-2004)) Thực chất trình nấu Sunphat dùng tác nhân NaOH Na2S để phân hủy Lignin thành phần chất tan khác nguyên liệu để thu đƣợc Xenlulo phần Hemixenlulo nguyên dạng xơ sợi Trong dịch nấu Sunphat có thêm ion Sunphua (S2-) vâ ion Hidrosunphua (SH-) so với phƣơng pháp nấu xút nên phản ứng hóa học xảy trình nấu phức tạp Hemixenlulo phần Xenlulo bị tác động hóa học tan Theo tài liệu từ “Kỹ thuật sản xuất Bột Giấy” 80% Lignin bị hịa tan, 50% Hemixenlulo, 10% Xenlulo bị hòa tan Thành phần dịch đen sau nấu ngày ta biết đƣợc gồm khoảng 50 chất hữu đƣợc chia thành: Nhóm Lignin kiềm, Lignin hịa tan; Nhóm rƣợu, xeton, axit nhựa, axit béo; Nhóm axit foocmic, axit axetic số axit hữu dễ bay khác; Và nhóm oxit axit, lacton, sản phẩm phân hủy polysaccarit dƣới tác dụng kiềm Ngoài ra, dịch đen cịn chứa thành phần vơ bao gồm: Na2SO3, Na2CO3, NaCl, Na2SO4 dƣ, NaOH dƣ, Na2S dƣ Thời gian nấu trì từ 24h, pH nấu khoảng 13, nhiệt độ nấu từ 130-140oC Cơ chế phản ứng chung nấu Sunphat phản ứng dị thể bề mặt tiếp xúc dăm dịch nấu, tồn q trình nấu gồm giai đoạn nhau: - Dịch nấu thấm vào mảnh nguyên liệu - Tác nhân hoạt tính hấp phụ lên bề mặt mảnh nguyên liệu - Xuất liên kết hóa học tác nhân nấu mảnh nguyên liệu - Thủy phân liên kết tổ hợp chất nguyên liệu - Hòa tan sản phẩm phản ứng trình khuếch tán Cơ chế thủy phân hòa tan Lignin nấu kiềm khác nhau, phần lớn Lignin bị chuyển vào dung dịch dƣới dạng keo, phần nhỏ bị 51 phân hủy Polysaccarit thủy phân kiềm cắt dần mắt xích khỏi mạch phân tử, mắt xích bị cắt tan vào dung dịch dƣới dạng oxit axit lớn nhiều so với hạt keo Lignin kiềm Do đó, tốc độ khuếch tán sản phẩm phản ứng dung dịch đƣợc định tốc độ hòa tan hạt keo Lignin kiềm 4.2.2 Nghiên cứu hƣớng sử dụng phƣơng pháp nấu Sunphit Ngƣợc với phƣơng pháp Sunphat (phƣơng pháp kiềm) phƣơng pháp Sunphit (phƣơng pháp axit) Hóa chất sử dụng H2SO3, MHSO3 (M= Ca, Mg, Na, NH4) Thời gian nấu trì từ - 6h, pH dịch nấu khoảng 1-2, nhiệt độ nấu từ 120- 135oC Khi tẩy trắng bột Sunphit, NaOH cần để trung hòa axit lignosunphonic Theo đánh giá giáo trình Cơng nghệ tẩy trắng bột giấy TS Lê Quang Diễn (ĐHBKHN) 1% Lignin cịn lại cần 0.5% NaOH bột Sunphat 0.6% NaOH bột Sunphit Thực tế lƣợng kiềm dƣ tƣơng đối nhiều so với mức tính theo lý thuyết nhằm để trung hòa sản phẩm gốc axit tạo thành phân hủy polysaccarit Nhƣng lƣợng kiềm nhiều làm Xenlulo bị phân hủy mạnh độ nhớt, độ bền học bột giảm Tùy thuộc vào trị số Kappa bột sau nấu mà mức dùng hóa chất từ – 6% so với bột khô tuyệt đối 4.2.3 Nghiên cứu hƣớng sử dụng phƣơng pháp nấu bột hiệu suất cao Kỹ thuật nấu bột giấy phát triển cho phép nấu bột giấy hiệu suất cao Bột giấy hiệu suất cao nhằm đáp ứng yêu cầu sản lƣợng, đồng thời hạn chế lƣợng dùng hóa chất giảm thời gian nấu Dăm gỗ hay nguyên liệu sợi sau dùng hóa chất nấu đến điểm phân ly sợi dùng máy nghiền để nghiền mức độ nhẹ để bó sợi phân ly hồn tồn thành bột Bột giấy hiệu suất cao phân thành bột hóa học hiệu suất cao, bột bán hóa học hiệu suất cao (SCP), bột hóa hiệu suất cao (CMP), bột nghiền giới hiệu suất cao 52 (RMP), bột giới hiệu suất cao có xử lý nhiệt sơ (TMP), bột gỗ mài (SGW) Sản xuất bột hiệu suất cao chủ yếu phƣơng pháp Bisunphit phƣơng pháp Sunphat, trình tiến hành tƣơng tự phƣơng pháp thông thƣờng Ƣu điểm chủ yếu phƣơng pháp lƣợng bazơ hoạt tính sử dụng ít, thời gian nấu ít, nhiệt độ nấu thấp, tiết kiệm nguyên liệu, giảm giá thành, hiệu kinh tế Nhƣợc điểm điện tiêu hao lớn 4.2.4 Nghiên cứu hƣớng sử dụng phƣơng pháp nấu bột Enzim Để đánh giá chất lƣợng bột giấy tẩy trắng cao phải nói tới phƣơng pháp tẩy trắng enzim Enzim (men tổng hợp) chất xúc tác có nguồn gốc sinh học, chúng xúc tiến phản ứng hóa học, khả xúc tác enzim thể giá trị pH nhiệt độ định, enzim hoạt động tốt mơi trƣờng trung tính, có khả hoạt tính mơi trƣờng axit, kiềm Cơng nghệ tẩy trắng bột hóa enzim cịn tƣơng đối mẻ, chế cịn chƣa đƣợc xác định xác Ƣu điểm loại enzim thƣơng phẩm dùng tẩy trắng cho bột có độ trắng cao, giảm đƣợc mức dùng hóa chất khác, giá thành hợp lý, sử dụng đơn giản tính chọn lọc cao Yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu xử lý tẩy trắng enzim số Kappa bột Trị số Kappa cao hiệu xử lý cao Ngoài dạng nguyên liệu ảnh hƣởng tới hiệu suất tẩy, gỗ mềm dễ chịu tác động enzim hơn, nhƣng khả tiết kiệm chất tẩy thấp Tẩy trắng bột Sunphat gỗ Bạch đàn theo chu trình O-X-Z-P, mức dùng O3 0.8%, độ trắng cuối bột đạt 90% ISO 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình: “CN Hóa Lâm Sản” PGS PTS Hồng Thúc Đệ (NXB Nơng Nghiệp - 1999) Giáo trình: “Khoa Học Gỗ” Lê Xn Tình (NXB Nơng Nghiệp 1998) Khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu khả sản xuất bột giấy Vân Sam vỏ đỏ” tác giả Trần Mạnh Thắng (2003) Khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh hưởng thời gian bảo ôn đến hiệu suất, số Kappa, tàn kiềm, độ bền lý bột giấy thu sau nấu Vân Sam vỏ đỏ.” tác giả Phạm Trọng Hiệp (2003) Tài liệu từ: “Dự thảo chiến lược phát triển ngành giấy giai đoạn 20012010” Tổng công ty Giấy Việt Nam (2001) Khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu biến đổi Lignin thân Bạch đàn trắng.” tác giả Nguyễn Thị Hằng (2007) Khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu, xác định hàm lượng thành phần có gỗ Bạch đàn trắng vị trí cây.” tác giả Đỗ Thị Lai (2006) Khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu xác định tính chất lý gỗ Bạch đàn trắng ứng dụng sản xuất ván dán” tác giả Nguyễn Quý Nam (1997) Khóa luận tốt nghiệp: “Nghiên cứu đặc điểm cấu tạo, tính chất cơng dụng gỗ Bạch đàn trắng” (2006) 10 Sách tham khảo: “Nguyên lý sản xuất bột giấy” tác giả Chiêm Hồi Vũ, Tạ Lai Tơ (Trung Quốc), NXB Cơng Nghiệp Nhẹ Trung Quốc (Dịch giả: Cao Quốc An) 11 Bài giảng: “Công nghệ tẩy trắng bột giấy tiên tiến” TS Lê Quang Diễn (ĐHBKHN - 2009) 54 PHỤ BIỂU 55 PHỤ BIỂU 1: KẾT QUẢ HÀM LƢỢNG ẨM CỦA NGUYÊN LIỆU BẠCH ĐÀN TRẮNG TỈA THƢA ND Mẫu mcốc m (cốc + mẫu) trƣớc sấy m (cốc + mẫu) sau sấy Hàm lƣợng ẩm Hàm lƣợng ẩm trung bình Mẫu 12.08 13.12 13.01 11% Mẫu 12.03 13.04 12.90 14% 12.5% PHỤ BIỂU 2: KẾT QUẢ HÀM LƢỢNG TRO CỦA NGUYÊN LIỆU BẠCH ĐÀN TRẮNG TỈA THƢA Mẫu mcốc m (cốc + mẫu) trƣớc sấy m (cốc + mẫu) sau sấy Hàm lƣợng tro (%) Hàm lƣợng tro trung bình (%) Mẫu 23.64 25.84 24.83 0.62% Mẫu 22.98 24.99 24.18 0.68% 0.65% PHỤ BIỂU 3: KẾT QUẢ HÀM LƢỢNG CHẤT TAN TRONG DUNG MÔI NƢỚC LẠNH CỦA NGUYÊN LIỆU BẠCH ĐÀN TRẮNG TỈA THƢA Mẫu Mẫu Mẫu mphễu lọc 49.88 50.31 mdăm 2.01 2.02 m(dăm+phễu) trƣớc sấy 51.89 52.33 m(dăm+phễu) sau sấy 51.72 52.16 Hàm lƣợng (%) 4.8% 4.2% Hàm lƣợng trung bình (%) 4.5% 56 PHỤ BIỂU 4: KẾT QUẢ HÀM LƢỢNG CHẤT TAN TRONG DUNG MƠI NƢỚC NĨNG CỦA NGUN LIỆU BẠCH ĐÀN TRẮNG TỈA THƢA Mẫu Mẫu Mẫu m phễu lọc 48.97 49.42 m dăm 2.01 2.03 m (dăm+ phễu) trƣớc sấy 50.98 51.45 m (dăm+ phễu) sau sấy 50.85 51.32 Hàm lƣợng (%) 6.5% 6.7% Hàm lƣợng trung bình (%) 6.6% PHỤ BIỂU 5: KẾT QUẢ HÀM LƢỢNG CHẤT TAN TRONG DUNG MÔI 1% NaOH CỦA NGUYÊN LIỆU BẠCH ĐÀN TRẮNG TỈA THƢA Mẫu Mẫu Mẫu m phễu lọc 89.73 91.32 m dăm 2.01 2.03 m (dăm+ phễu) trƣớc sấy 91.74 93.35 m (dăm+ phễu) sau sấy 91.81 93.40 Hàm lƣợng (%) 18.34% 16.82% Hàm lƣợng trung bình (%) 17.58% PHỤ BIỂU 6: KẾT QUẢ HÀM LƢỢNG LIGNIN CỦA NGUYÊN LIỆU BẠCH ĐÀN TRẮNG TỈA THƢA 57 Mẫu Mẫu Mẫu m phễu lọc 89.84 90.76 m dăm 1.03 1.02 m (dăm+ phễu) trƣớc sấy 90.87 91.78 m (dăm+ phễu) sau sấy 90.95 91.84 Hàm lƣợng (%) 22.71% 20.85% Hàm lƣợng Lignin trung bình (%) 21.78% PHỤ BIỂU 7: KẾT QUẢ HÀM LƢỢNG XENLULO CỦA NGUYÊN LIỆU BẠCH ĐÀN TRẮNG TỈA THƢA Mẫu Mẫu Mẫu m phễu lọc 91.03 90.87 m dăm 1.04 1.02 m (dăm+ phễu) trƣớc sấy 92.07 91.89 m (dăm+ phễu) sau sấy 92.37 92.17 Hàm lƣợng (%) 47.58% 45.84% Hàm lƣợng Xenlulo trung bình (%) 46.71% PHỤ BIỂU 8: KẾT QUẢ HÀM LƢỢNG CHẤT TAN TRONG DUNG MÔI CỒN BENZEN CỦA NGUYÊN LIỆU BẠCH ĐÀN TRẮNG TỈA THƢA Mẫu Mẫu Mẫu m giấy lọc 2.68 2.46 m dăm 4.52 4.78 m (dăm+ giấy) trƣớc sấy 7.20 7.24 m (dăm+ giấy) sau sấy 6.78 6.87 Hàm lƣợng (%) 4.37% 4.71% 58 Hàm lƣợng chất tan trung bình (%) 4.54% PHỤ BIỂU 9: BẢNG THEO DÕI THỜI GIAN CHIẾT XUẤT TRONG DUNG MÔI CỒN – BENZEN STT Mẫu Mẫu STT Mẫu Mẫu 10 15 26 11 14 12 12 27 10 13 11 14 28 11 13 13 29 12 14 10 13 30 12 12 10 11 31 11 11 12 11 32 11 13 10 15 33 10 9 14 34 10 10 14 14 35 12 12 11 12 36 13 15 12 11 10 37 14 15 13 10 11 38 12 13 14 13 39 13 12 15 14 40 10 14 16 15 41 11 17 10 12 42 10 18 11 11 43 10 13 19 12 13 44 11 11 20 11 13 45 13 10 59 21 14 15 46 14 22 10 10 47 12 23 11 48 10 10 24 11 14 49 12 12 25 12 12 50 13 14 MỤC LỤC 60 LỜI CẢM ƠN ĐẶT VẤN ĐỀ CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lịch sử phát triển ngành giấy 1.2 Thực trạng ngành giấy Việt Nam 1.3 Lịch sử nghiên cứu 1.4 Tìm hiểu chung Bạch đàn 1.4.1 Nguồn gốc phân bố 1.4.2 Đặc điểm, tính chất gỗ Bạch đàn trắng tỉa thƣa 1.4.3 Công dụng gỗ Bạch đàn 1.5 Mục tiêu nghiên cứu, đối tƣợng, nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu ý nghĩa đề tài 15.1 Mục tiêu nghiên cứu 1.5.2 Đối tƣợng nghiên cứu 1.5.3 Nội dung nghiên cứu 1.5.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.5.5 Ý nghĩa thực tiễn đề tài 1.6 Tìm hiểu Bạch đàn trắng tỉa thƣa (Eucalupus Camaldulensis Dehnh) 1.6.1 Đặc điểm nhận biết 1.6.2 Đặc tính sinh học sinh thái học gỗ Bạch đàn trắng 16.3 Phân bố địa lý 1.6.4 Giá trị 1.6.5 Khảo sát nguồn nguyên liệu CHƢƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Lý thuyết chung gỗ 11 2.1.1 Vách tế bào 11 2.1.2 Thành phần hóa học gỗ 13 2.2 Lý thuyết xác định thành phần hóa học gỗ 18 2.2.1 Xác định độ ẩm gỗ 18 a Dụng cụ : 19 b Cách xác định 20 c Tính tốn kết 20 2.2.2 Xác định hàm lƣợng tro 20 a Thiết bị, dụng cụ 21 b Tiến hành 21 2.2.3 Lý thuyết xác định hàm lƣợng chất tan nƣớc 21 2.2.3.1 Xác định hàm lƣợng chất tan nƣớc lạnh 22 a Dụng cụ : 22 b Tiến hành : 22 c Tính tốn kết 23 2.2.3.2 Xác định hàm lƣợng chất tan nƣớc nóng 23 a Dụng cụ : 23 61 b Tiến hành : 23 c.Tính tốn kết quả: 23 2.2.4 Xác định hàm lƣợng chất tan dung dịch 1% NaOH 24 2.2.4.1 Phƣơng pháp xác định 24 a Dụng cụ hóa chất: 24 b Các bƣớc xác định : 25 c.Tính toán kết 25 2.2.5 Xác định hàm lƣợng Xenlulo 26 a Thiết bị, dụng cụ, hóa chất 28 b Tiến hành: 28 c Tính tốn kết 28 2.2.6 Xác định hàm lƣợng Lignin 29 a Dụng cụ, hóa chất 29 b Tiến hành: 29 c Tính tốn kết quả: 30 2.2.7 Xác định hàm lƣợng chất chiết xuất tan dung môi cồnbenzen 30 2.2.8 Xác định pH nguyên liệu 31 a Dụng cụ, hóa chất: 32 b Tiến hành: 32 c Kết 32 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 33 3.1 Chuẩn bị nguyên liệu 33 3.2 Chuẩn bị dụng cụ, hóa chất 33 3.3 Kết tiến hành thí nghiệm với nguyên liệu dăm gỗ từ gỗ Bạch đàn tỉa thƣa 33 CHƢƠNG 4: KẾT LUẬN, ĐỀ XUẤT VÀ KHUYẾN NGHỊ 50 PHỤ BIỂU 54 BẢN TÓM TẮT I Đặt vấn đề 62 - Nhu cầu sử dụng giấy ngƣời năm tới - Tình hình khan nguyên liệu - Nghiên cứu nguyên liệu sử dụng ngành sản xuất giấy bột giấy II Tổng quan ngành giấy Lịch sử phát triển ngành giấy Thực trạng ngành giấy giới Thực trạng ngành giấy Việt Nam III Cở sở lý thuyết Giới thiệu chung Điềm trúc Tình hình nghiên cứu nƣớc - Phân bố tài nguyên tre - Kết nghiên cứu tre dùng để lấy măng - Tre nguyên liệu dùng để sản xuất bột giấy - Tình hình nghiên cứu sử dụng tre nƣớc Thành phần hóa học thực vật có sợi - Thành phần chất vô thực vật có sợi - Thành phần hóa học chất hữu thực vật có sợi + Cellulose + Hemicellulose + Lignin 63 + Các chất chiết xuất - pH gỗ IV Kết nghiên cứu Chuẩn bị nguyên liệu Xác định hàm lƣợng ẩm nguyên liệu Điềm trúc Xác định pH gỗ Xác định thành phần hóa học nguyên liệu Điềm trúc - Xác định hàm lƣợng tro - Xác định hàm lƣợng cellulose - Xác định hàm lƣợng lignin - Xác định hàm lƣợng chất tan dung dịch 1% NaOH - Xác định hàm lƣợng chất tan cồn – benzene - Xác định chất tan dung môi nƣớc + Xác định hàm lƣợng chất tan nƣớc nóng + Xác định hàm lƣợng chất tan nƣớc lạnh V Đề xuất phƣơng án sử dụng nguyên liệu Điềm trúc cho ngành sản xuất bột giấy Sử dụng phƣơng pháp sulfate để sản xuất bột giấy từ nguyên liệu Điềm trúc - Ƣu điểm phƣơng pháp sulfate - Nhƣợc điểm phƣơng pháp sulfate 64 Sản xuất bột giấy từ nguyên liệu Điềm trúc phƣơng pháp sulfite - Ƣu điểm phƣơng pháp sulfite - Nhƣợc điểm phƣơng pháp sulfite Sản xuất bột giấy hiệu suất cao từ nguyên liệu Điềm trúc - Ƣu điểm phƣơng pháp sản xuất bột giấy hiệu suất cao - Nhƣợc điểm phƣơng pháp sản xuất bột giấy hiệu suất cao Sản xuất bột giấy từ nguyên liệu Điềm trúc phƣơng pháp enzyme 65