Nghiên cứu nấu bột giấy từ nguyên liệu rơm rạ bằng phương pháp sunfit trung tính có bổ sung chất xúc tác (anthraquinone)

LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hồn thành khóa luận tốt nghiệpcho phép gửi lời cảm ơn tới tất thầy cô giáo khoa Chế biến lâm sản Đặc biệt cô giáo TS Nguyễn Thị Minh Nguyệt, ngƣời hƣớng dẫn tận tình tơi suốt q trình làm khóa luận Qua cho tơi gửi lời cảm ơn giúp đỡ thầy cô trung tâm TNTH Khoa Chế Biến Lâm Sản, nhiệt tình hƣớng dẫn, bảo, giúp đỡ tơi hồn thành khóa luận Mặc dù cố gắng song kiến thức kinh nghiệp thực tết nhiều hạn chế nên q trình làm khóa luận khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong đƣợc đóng góp ý kiến thầy bạn bè đồng nghiệp để khóa luận tơi đƣợc hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 13 tháng năm 2011 Sinh viên thực hiiện Dƣơng Thị Kim Dung ĐẶT VẤN ĐỀ Việt nam nƣớc nơng nghiệp, khí hậu nóng ẩm thích hợp cho nhiều loại thực vật mọc nhanh, làm nguyên liệu cho nghành giấy Trong phải kể đến phế liệu nơng nghiệp bã mía rơm rạ Việc khai thác sử dụng hai nguồn nguyên liệu có ý nghĩa to lớn đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho chiến lƣợc phát triển nghành giấy Ngoài ra, sử dụng nguyên liệu mọc nhanh vấn đề vừa có tính thời vừa mang tính chiến lƣợc cơng nghiệp sản xuất cellulose giấy giới Sở dĩ nhƣ sử dụng nguyên liệu ngắn ngày phế liệu nông nghiệp để sản xuất giấy giải đƣợc vấn đề bảo vệ môi trƣờng xanh, giảm chặt phá rừng Ở Việt nam nguyên liệu gỗ, tre nứa ngày khan Việc trồng khai thác chƣa đƣợc tổ chức chặt chẽ Do trơng vào loại ngun liệu này, trƣớc mắt nhƣ tƣơng lai khó đáp ứng đƣợc nhu cầu nguyên liệu cho kế hoạch phát triển với mục tiêu triệu giấy vào năm 2010 [5] Một vấn đề nữa, nguồn nguyên liệu từ nông nghiệp ( rơm rạ) có trữ lƣợng lớn, chủ yếu đƣợc sử dụng làm nguyên liệu đốt vùng nông thôn số vùng sử dụng lƣợng nhỏ làm hàng thủ cơng phục vụ xuất Tuy cịn lƣợng lớn chƣa sử dụng đến, chủ yếu đốt bỏ gây nhiễm mơi trƣờng Vì vậy, việc nghiên cứu tận dụng nguồn nguyên liệu trở nên cần thiết Xuất phát từ vấn đề trên, đƣợc phân đồng ý Khoa chế biến lâm sản, tơi thực tập làm khóa luận tốt nghiệp với tên khóa luận t “ Nghiên cứu nấu bột giấy từ nguyên liệu rơm rạ phương pháp sunfit trung tính có bổ sung chất xúc tác ( anthraquinone ) “ Chƣơng TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Mục tiêu, đối tƣợng , nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu 1.1.1.Mục tiêu nghiên cứu Tạo đƣợc bột giấy từ rơm rạ phƣơng pháp nấu sunfit trung tính có bổ xung chất xúc tác 1.1.2 Đối tƣợng nghiên cứu Rơm rạ đƣợc khai thác từ Vĩnh Phúc 1.1.3 Nội dung nghiên cứu Nội dung phục vụ nghiên cứu - Chuẩn bị nguyên liệu - Xác định độ ẩm nguyên liệu Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất bột - Nghiên cứu ảnh hƣởng nồng độ chất xúc tác đến hiệu suất bột giấy - Đánh giá chất lƣợng bột giấy (hàm lƣợng α – xenluloza, hàm lƣợng tro, hàm lƣợng lignin) 1.1.4 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thực nghiệm Nấu bột thực nghiệm: Theo phƣơng pháp nấu bột giấy thí nghiệm phịng thí nghiệm Trƣờng Đại Học Lâm Nghiệp: Nấu gia nhiệt gián tiếp glyxerin nồi nấu thí nghiệm dung tích lít với chế độ nấu sau: Nhiệt độ nấu sử lý cấp: 600C, 900C, 1000C, 1100C Thời gian bảo ôn : 60 phút Thời gian tăng ôn : 45 phút Mức dùng kiềm : 20% Phương pháp kế thừa Sử dụng phƣơng pháp kế thừa nghiên cứu có liên quan để so sánh đánh giá 1.2 Lịch sử phát triển nghành giấy Thời cổ đại trƣớc phát minh giấy ngƣời Trung Quốc biết dùng dây tết lại để ghi nhớ việc, sau viết khắc lên vật liệu nhƣ gỗ, tre trúc, đá hơặc xƣơng động vật Vào năm 2000 năm trƣớc công nguyên, ngƣời cập phát loại giấy dó Năm 105, Thái Luân ( Trung Quốc ) nghĩ cách dùng vỏ dâu tằm tƣớc thành sợi, rửa sạch, giã nhuyễn dàn mỏng phơi khô thành loại giấy viết Sau Thái Luân, ngƣời Trung Quốc dùng loại khác nhƣ: đay, gai, tre nứa, sơi tơ tằm để làm giấy Cho đến năm 384 công nguyên, nghề làm giấy từ Trung Quốc lan truyền vào Triều Tiên, năm 610 lan đến Nhật Bản Thế kỷ VII truyền vào Việt Nam, Miến Điện, Ấn Độ Từ nghề làm giấy lan truyền đến nƣớc Châu Âu, Châu Phi Châu Mĩ Đến kỷ XIV, giấy đƣợc sản xuất Đức Vào kỉ XVI, Thụy Điển máy in chữ đƣợc đời Năm 1494, cuộn giấy đƣợc sản xuất Klippan Thụy Điển Vào năm 1798, ông Nichola – Luis Robert ngƣời pháp phát minh máy xeo Sau đó, năm an hem nhà Fourdrinier ngƣời Anh cải tiến thành máy xeo lƣới dài Cho đến năm 1840, hai ngƣời Đức Keller Uter phát minh máy mài gỗ để thu đƣợc xơ sợi dùng để sản xuất Đây dấu mốc cho sựu phát triển nghành công nghệ sản xiấy xenluloza- giấy Tuy vậy, giấy sản xuất từ bột gỗ mài co độ bền khơng cao, nhanh ố vàng Do ngƣời ta bắt đầu nghiên cứu phƣơng pháp hóa học để thu đƣợc xơ sợi tự Năm 1886 phƣơng pháp sunfit đời Sau đó, năm 1876 phƣơng pháp sunfat đƣợc phát minh ông Davit Kman ngƣời Thụy Điển Thế kỉ 20 đƣợc xem nhƣ thời gian phát triển nghành giấy với kỹ thuật mới, đại; nhƣ nấu lien tục, tẩy trắng nhiều giai đoạn lien tục, tráng keo lên máy xeo, làm giấy với xơ sợi tồng hợp điều khiển công nghệ máy tính điện tử 1.3 Thực trạng nghành Giấy Việt Nam Ngành giấy bắt đầu có Việt Nam vào kỷ thứ VII Mặc dù nghành sản xuất giấy có từ sớm, nhƣng đến kỷ thứ XIX tình trạng sản xuất giấy thủ công , nặng nhọc, vất vả Chủng loại loại giấy nghèo nàn, đơn giản, chủ yếu giấy viết cấp thấp với sản lƣợng chất lƣợng thấp Ngày công xây dựng sở vật chất, phát triển kinh tế, khoa học, công nghệ, đời sống nhân dân ta ngày đƣợc nâng cao, dân số tăng theo lƣợng tiêu thụ giấy tăng với tốc độ nhanh Mặc dù tăng nhƣ vậy, nhƣng nƣớc có cơng nghiệp yếu với mức tiêu thụ giấy mức thấp giới Mức tiêu thụ giấy nƣớc ta năm 2000 6,4 kg/ngƣời/năm( mức tiêu thụ giấy bình qn tồn giới 45kg/ngƣời/năm Bắc Mỹ 295 kg/ngƣời/năm Nhật Bản 233 kg/ngƣời/năm, nƣớc Tây Âu 166 kg/ngƣời /năm) [7] Dự báo kinh tế nƣớc ta đà tăng trƣởng cao, tăng trƣởng GDP từ năm 2000 đến năm 2020 vào khoảng (6-7)%, dân số tăng từ 77,7 triệu năm 2000, dự báo lên 83 triệu vào năm 2005, 89 triệu vào năm 2010 vào năm 102 triệu vào năm 2020 Do dự kiến tổng cơng ty Giấy Việt Nam mức tiêu thụ giấy tăng từ 6,4 kg/ngƣời/năm đến 9,4 kg/ngƣời/năm vào năm 2005, 14,5 kg/ngƣời/năm vào năm 2010, 33,6 kg/ngƣời/năm vào năm 2020 Từ kết cho ta thấy nhu cầu giấy nƣớc ta năm tới lớn Để đạt đƣợc mục tiêu Tổng cơng ty giấy Việt Nam trình Thủ tƣớng Chính phủ “ Quy hoạch tổng thể phát triển nghành giấy giai đoạn 20012010” đƣợc Chính Phủ phê duyệt Trong co số dự án xây dựng nhà máy sản xuất bột giấy giấy Tổng công ty giấy đƣa mục tiêu lớn: - Tăng sản lƣợng giấy - Mở rộng phát triển vùng nguyên liệu để đảm bảo đáp ứng đủ, lâu dài ổn định cho nhà máy Thực mục tiêu xóa đói giảm nghèo 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 sản phẩm Để nghành giấy Việt Nam đạt đƣợc tiêu trên, bắt kịp với nhịp độ phát triển nƣớc khu vực Tổng công ty giấy Việt Nam đề xuất phƣơng án quy hoạch cho dự án xây dựng mở rộng 11 nhà máy bột giấy giấy từ năm 2009 [7] 1.4 Giới thiệu nguyên liệu rơm rạ 1.4.1 Đặc điểm nguyên liệu rơm rạ: Thành phần hóa học nguyên liệu rơm rạ Bảng 1.1 Thành phần hoa học rơm rạ [5] Thành phần hóa học Hàm lƣợng cellulose (%) (%) 37 Lignin (%) 18,3 Pentôzan (%) 22 Tro (%) 14,2 Silic (%) 12,2 Các chất tan STT - NaOH (1%) 43,9 - Nƣớc nóng (%) 12,9 - Nƣớc lạnh (%) 10 Các chất nhựa (%) Rơm rạ có cấu trúc khơng đồng theo hai chiều dọc mặt cắt ngang thân Xét theo chiều dọc rơm rạ chia làm bốn phần: phần thân, bẹ lá, lúa Trong đó, phần chiếm 20% trọng lƣợng khơng có giá trị, gây trở ngại cho trình sản xuất Do mà, để sản xuất ngƣời ta có thiết bị đặc biệt loại sơ trƣớc nấu Nếu xét theo mặt cắt ngang rơm rạ chia làm ba lớp: - Lớp ngồi lớp vỏ bọc hay gọi lớp thứ sinh: lớp chứa nhiều lignin, tƣơng đối dầy, bị trƣơng nở trình nấu nghiền Nhìn chung lớp cứng dịn dễ bị phá vỡ thành mảnh nhỏ trình xử lý chế biến - Lớp thứ hai: lớp giầu cellulose, lignin cả, dễ thẩm thấu hóa chất, dễ trƣơng nở trrong trình xử lý Đây lớp có giá trị sản xuất bột giấy - Lớp thứ ba: mỏng yếu dễ bị phá hủy môi trƣờng kiềm axit nhƣ tác động học Bảng 1.2 Kích thƣớc sơ xợi rơm rạ[5] STT Chiều dài Đƣờng kính Tỷ lệ Tên nguyên liệu L(mm) D(µm) L/D Rơm rạ 0,9 100 Nguyên liệu rơm rạ nhìn chung có kết cấu tơi xốp, nhiều lỗ nhỏ, trình sản xuất bột giấy chúng dễ dàng thẩm thấu dịch nấu, điều cho thấy loại nguyên liệu dễ dàng nấu so với nguyên liệu gỗ Từ góc độ hình thái sợi mà nói, sợi ngun liệu rơm rạ ngắn nhất, trung bình khoảng 1mm, độ rộng khoảng 8mm Đặc điểm tổ thành hoá học nguyên liệu rơm rạ hàm lƣợng đƣờng pentose cao, thông thƣờng vào khoảng 20% cao hơn, sợi nguyên liệu dễ thẩm thấu nƣớc, độ thấu sáng trang giấy tạo thành cao Chất chiết suất 1% NaOH cao, hiệu suất bột thấp Trong nguyên liệu rơm rạ hàm lƣợng lignin trung bình khoảng thấp 15%, điều dễ dàng cho trình nấu bột, lƣợng bazơ tiêu hao thấp Hàm lƣợng tro nguyên liệu rơm rạ cao nhất, đạt 10%, tro hàm lƣợng SiO2 tƣơng đối nhiều, thu hồi bazơ chúng tạo thành Na2SiO3 chúng dễ bị kết thành cục thiết bị chƣng cất, gây khó khăn cho q trình thu hồi bazơ [1] 1.4.2 Vai trị rơm rạ công nghiệp giấy Việt nam nƣớc nơng ngiệp, khí hậu nóng ẩm quanh năm thích hợp cho nhiều loại thực vật mọc nhanh, làm nguyên liệu cho nghành giấy Trong phải kể đến nguồn phế phẩm cửa nơng nghiệp rơm rạ Việc khai thác sử dụng nguồn nguyên liệu có ý nghĩa to lớn, đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho nghành giấy Hơn nữa, việc sử dụng nguồn nguyên liệu mọc nhanh vấn đề cấp thiết vừa mang tính chiến lƣợc công nghiệp sản xuất cellulose giấy giới Sở dĩ nhƣ ì sử dụng nguồn nguyên liệu ngắn ngày phế phẩm nông nghiệp để sản xuất giấy giải đƣợc vấn đề bảo vệ môi trƣờng xanh, hạn chế chặt phá rừng, Ở Việt Nam nguyên liệu nhƣ gỗ, tre nứa ngày khan Việc trồng khai thác chƣa đƣợc tổ chức chặt chẽ Nếu trông vào loại nguyên liệu này, trƣớc mắt nhƣ tƣơng lai khó đáp ứng đƣợc nhu cầu nguyên liệu cho kế hoạch phát triển với mục tiêu 2,2 triệu bột vào năm 2011[5] 1.4.2.1 Tình hình nghiên cứu rơm rạ nƣớc Rơm rạ loại phế liệu nơng nghiệp có tiềm khai thác lớn Có hai loại rơm rạ lúa gạo rơm rạ số giống lúa mì, đại mạch Tùy theo giống lúa mà rơm rạ có kích thƣớc thành phần hóa học khác Những giống lúa trồng đồng sông Cửu long khoảng thóc cho rơm rạ khô Nhƣ vậy, vào sản lƣợng lƣơng thực hàng năm thu đƣợc từ 20 đến 25 triệu rơm rạ nƣớc [5] Vài năm trở lại đây, tình trạng đốt rơm rạ diển ngày phổ biến sau mùa gặt gây ảnh hƣởng không nhỏ cho môi trƣờng sức khỏe ngƣời Trong nguồn nguyên liệu sử dụng cho nhiều nghành nhƣ: công nghệ sản xuất giấy, dùng để sản xuất ván dăm… Ngoài co số kết nghiên cứu rơm rạ, bã mía, cỏ voi nhƣ sau: - Nghiên cứu sử dụng vật liệu tre nứa, rơm rạ đất sét xây dựng đại (Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam) - Sản xuất ván nhân tạo từ loại dăm gỗ kết hợp với rơm rạ ván ép từ rơm rạ ( Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam ) - Nghiên cứu sản xuất cellulose công nghệ nguyên liệu giấy ngắn ngày (Đề tài cấp Viện Công Nghiệp giấy cenlulose năm 1996) Kết nấu bã mía phƣơng pháp xút so sánh với phƣơng pháp sunfit trung tính: thời gian tăng ôn 90 phút, thời gian bảo ôn 240 phút, nhiệt độ nấu 1550C, hiệu suất bột đạt 43,5% (phƣơng pháp xút), 47,5% (phƣơng pháp sunfit trung tính) - Nghiên cứu ảnh hƣởng điều kiện nấu sunfit trung tính đến hiệu suất bột giấy sản xuất từ nguyên liệu cỏ Voi lai Báo cáo chuyên đề nghiên cứu khoa học TS Nguyễn Thị Minh Nguyệt, Đại Học Lâm Nghiệp 2009 Kết nấu với mức dùng hóa chất khoảng: 18% - 20%, nhiệt độ bảo ôn 1700C, thời gian bảo ôn 180 phút - Nghiên cứu thử nghiệm tạo bột giấy từ phế liệu nông nghiệp – thân ngô phƣơng pháp nấu xút Đề tài tốt nghiệp Nguyễn Việt Dũng, Đại Học Lâm Nghiệp 2010, với mức dùng kiềm: 18% (tính thao Na2O), thời gian tăng ôn: 90 phút, thời gian bảo ôn: 90 phút, nhiệt độ bảo ôn: 1700C,tỉ lệ dịch 1/6, hiệu suất bột đạt: 41,46% Tuy nhiên đề tài nghiên cứu trƣớc áp dụng phƣơng pháp truyền thống vấn đề ô nhiễm môi trƣờng dịch thải chƣa đƣợc quan tâm rõ rệt 10 130 108 135 110 Biểu 6.2: Biểu xác định hàm lƣợng ẩm bột Khối lƣợng trƣớc sấy, g Khối lƣợng sau sấy, g Mẫu W (%) Wtb (%) Mcốc KTĐ Mbột Mcốc bột Lần Lần Lần 37,56 1,00 38,56 38,36 38,36 38,42 80 81 41,26 1,00 42,26 42,10 42,08 42,08 82 Biểu 6.3: Biểu xác định hàm lƣợng α – cellulose bột Khối lƣợng trƣớc sấy lọc, g Khối lƣợng sau sấy lọc, g B Btb Mphễu KTĐ (%) (%) Mẫu Mbột 86,7802 2,9869 Mphễu bột Lần Lần Lần 89,7672 88,4536 88,0236 88,0236 41,63 41,69 86,6902 3,0012 89,6914 88,3629 87,9429 87,9429 60 41,74 Biểu 6.4: Biểu xác định hàm lƣợng tro bột Khối lƣợng trƣớc nung, g Mẫu Mcốc KTĐ Mbột 19,4066 5,0070 Mcốc bột Khối lƣợng sau nung, g Lần Lần Lần A Atb (%) (%) 24,4136 20,5840 20,4773 20,4773 8,4294 8,5681 19,5305 5,0432 24,5737 20,7268 20,6366 20,6366 8,7068 Biểu 6.5: Biểu xác định hàm lƣợng lignin bột Khối lƣợng trƣớc lọc Khối lƣợng sau lọc sấy, sấy, g g Mẫu Mphễu KTĐ Mbột 62,7654 1,0139 Mcốc bột Lần Lần Lần 63,7793 62,9015 62,8188 62,8188 L Ltb (%) (%) 5,18 5,21 62,8762 1,0018 63,878 63,2487 62,9287 62,9287 Số liệu mẻ nấu Nhiệt độ nấu: 1100C Thời gian nấu: 60 phút 61 5,24 Mức dùng hóa chất: 20% tính theo Na2O Anthraquinone : 0,2% Biểu 7.1: Sự biến thiên nhiệt độ q trình nấu Q trình Tăng ơn Bảo ôn τ (phút) Nhiệt độ nấu (oC) 30 10 45 20 58 30 76 40 92 50 110 65 110 70 115 80 108 90 110 100 110 120 105 130 108 135 62 110 Biểu 7.2: Biểu xác định hàm lƣợng ẩm bột Khối lƣợng trƣớc sấy, g Khối lƣợng sau sấy, g Mẫu W (%) Wtb (%) Mcốc KTĐ Mbột Mcốc bột Lần Lần Lần 59,79 1,00 60,79 60,01 60,01 60,48 75 73 59,76 1,00 60,76 60,52 60,05 60,05 71 Biểu 7.3: Biểu xác định hàm lƣợng α – cellulose bột Khối lƣợng trƣớc sấy lọc, g Khối lƣợng sau sấy lọc, g B Btb Mphễu KTĐ (%) (%) Mẫu Mbột 48,1975 2,9305 Mphễu bột Lần Lần Lần 51,101 49,8305 49,4505 49,4505 42,76 42,74 48,3824 3,0016 51,384 50,0446 49,6646 49,6646 42,72 Biểu 7.4: Biểu xác định hàm lƣợng tro bột Khối lƣợng trƣớc nung, g Mẫu Mcốc KTĐ Mbột 19,0046 5,0019 Mcốc bột Khối lƣợng sau nung, g Lần Lần Lần 24,0065 19,8956 19,7523 19,7523 63 A Atb (%) (%) 5,12 5,08 19,4325 5,0564 24,438 20,3458 20,1670 20,1670 5,03 Biểu 7.5: Biểu xác định hàm lƣợng lignin bột Khối lƣợng trƣớc lọc Khối lƣợng sau lọc sấy, sấy, g g Mẫu Mphễu KTĐ Mbột 62,7642 1,0138 Mcốc bột Lần Lần Lần 63,778 63,1196 62,7996 62,7996 L Ltb (%) (%) 3,5 3,7 62,5879 1,0015 63,5894 62,9469 62,6269 62,6269 8.Số liệu mẻ nấu Nhiệt độ nấu: 1100C Thời gian nấu: 60 phút Mức dùng hóa chất: 20% tính theo Na2O Anthraquinone : 0,4% 64 3,9 Biểu 8.1: Sự biến thiên nhiệt độ q trình nấu Q trình Tăng ơn Bảo ôn τ (phút) Nhiệt độ nấu (oC) 30 10 45 20 58 30 76 40 92 50 110 65 110 70 115 80 108 90 110 100 110 120 105 130 108 135 65 110 Biểu 8.2: Biểu xác định hàm lƣợng ẩm bột Khối lƣợng trƣớc sấy, g Khối lƣợng sau sấy, g Mẫu W (%) Wtb (%) McốcKTĐ Mbột Mcốcbột Lần Lần Lần 40,79 1,00 41,79 41,45 41,08 41,08 71 73 41,56 1,00 42,56 41,39 41,81 41,81 75 Biểu 8.3: Biểu xác định hàm lƣợng α – cellulose bột Khối lƣợng trƣớc sấy lọc, g Khối lƣợng sau sấy lọc, g B Btb Mphễu KTĐ (%) (%) Mẫu Mbột 85,0748 3,0051 Mphễu bột Lần Lần Lần 88,0799 86,6957 86,3757 86,3757 43,29 43,28 85,1458 3,0015 88,1773 86,7842 86,4442 86,4442 66 43,26 Biểu 8.4: Biểu xác định hàm lƣợng tro bột Khối lƣợng trƣớc nung, g Mẫu Mcốc KTĐ Mbột 22,0860 5,0831 Mcốc bột Khối lƣợng sau nung, g Lần Lần Lần 27,1691 22,6969 22,3569 22,3569 A Atb (%) (%) 5,33 5,29 22,1302 5,0012 27,1314 22,6452 22,3652 22,3652 5,24 Biểu 8.5: Biểu xác định hàm lƣợng lignin bột Khối lƣợng trƣớc lọc Khối lƣợng sau lọc sấy, sấy, g g Mẫu Mphễu KTĐ Mbột 48,8142 1,0168 Mcốc bột Lần Lần Lần 49,831 49,1148 48,8448 48,8448 L Ltb (%) (%) 3,01 2,54 48,7856 1,0019 48,7875 49,0963 48,8063 48,8063 Số liệu mẻ nấu Nhiệt độ nấu: 1100C Thời gian nấu: 60 phút Mức dùng hóa chất: 20% tính theo Na2O Anthraquinone : 0,6% 67 7,07 Biểu 9.1: Sự biến thiên nhiệt độ trình nấu Quá trình τ (phút) Nhiệt độ nấu (oC) Tăng ôn 30 10 45 20 58 30 76 40 92 50 110 65 110 70 115 80 108 90 110 100 110 120 105 130 108 Bảo ôn 135 68 110 Biểu 9.2: Biểu xác định hàm lƣợng ẩm bột Khối lƣợng trƣớc sấy, g Khối lƣợng sau sấy, g Mẫu W (%) Wtb (%) McốcKTĐ Mbột Mcố bột Lần Lần Lần 54,98 1,03 55,52 55,39 55,22 55,22 76 74 55,35 1,00 56,35 55,78 55,63 55,63 72 Biểu 9.3: Biểu xác định hàm lƣợng α – cellulose bột Khối lƣợng trƣớc sấy lọc, g Khối lƣợng sau sấy lọc, g B Btb Mphễu KTĐ (%) (%) Mẫu Mbột 93,9485 3,0064 Mphễu bột Lần Lần Lần 96,9549 95,5579 95,2379 95,2379 42,89 43,22 93,6570 3,0015 96,6585 95,2541 94,9641 94,9641 43,55 Biểu 9.4: Biểu xác định hàm lƣợng tro bột Khối lƣợng trƣớc nung, g Mẫu Mcốc KTĐ Mbột 23,2856 5,1213 Mcốc bột Khối lƣợng sau nung, g Lần Lần Lần 28,4069 23,8842 23,5442 23,5442 A Atb (%) (%) 5,05 4,95 22,9849 5,1085 28,0934 23,5226 23,2327 23,2327 4,85 Biểu 9.5: Biểu xác định hàm lƣợng lignin bột 69 Khối lƣợng trƣớc lọc Khối lƣợng sau lọc sấy, sấy, g g Mẫu Mphễu KTĐ Mbột 44,8943 1,0138 Mcốc bột Lần Lần Lần 45,9081 45,2343 44,9143 44,9143 L Ltb (%) (%) 1,97 2,39 45,9642 1,0029 46,9671 46,2824 45,9924 45,9924 MỤC LỤC 70 2,81 LỜI CẢM ƠN ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Mục tiêu, đối tƣợng , nội dung, phƣơng pháp nghiên cứu 1.1.1.Mục tiêu nghiên cứu 1.1.2 Đối tƣợng nghiên cứu 1.1.3 Nội dung nghiên cứu 1.1.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 1.2 Lịch sử phát triển nghành giấy 1.3 Thực trạng nghành Giấy Việt Nam 1.4 Giới thiệu nguyên liệu rơm rạ 1.4.1 Đặc điểm nguyên liệu rơm rạ: 1.4.2 Vai trò rơm rạ công nghiệp giấy 1.4.2.1 Tình hình nghiên cứu rơm rạ nƣớc 1.4.2.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc ngồi 11 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Lý thuyết nấu bột 11 2.2 Các phƣơng pháp sản xuất bột giấy 12 2.2.1 Phƣơng pháp nấu kiềm 13 2.2.2 Phƣơng pháp sunfit 13 2.2.2.3 Lý thuyết nấu sunfit trung tính 16 2.3 Những thuật ngữ thƣờng dùng 17 2.4 Cơ chế hóa học nấu bột phƣơng pháp nấu sunfit trung tính 19 2.4.1 Cơ chế chung 19 2.5 Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình nấu sunfit 21 2.5.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất bột 21 2.5.2 Ảnh hƣởng dăm nguyên liệu đến hiệu suất bột 21 2.5.3 Ảnh hƣởng chất xúc tác (Anthraquinone) đến hiệu suất bột giấy 22 Chƣơng 323 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 71 3.1 Vị trí địa lý, đặc điểm sinh thái rơm rạ 23 3.1.1 Vị trí địa lý 23 3.1.2 Đặc điểm sinh thái 23 3.1.3 Thành phần hóa học 24 3.1.4 Tạo mẫu nghiên cứu 24 3.2 Phƣơng pháp xác định độ ẩm dăm mảnh 25 3.3 Nấu bột giấy 26 3.3.1 Chuẩn bị dịch nấu 28 3.3.2 Tính tốn cho nồi nấu 28 3.4 Thiết bị nấu bột giấy 30 3.5 Các bƣớc tiến hành nấu bột 30 3.6 Làm bột 31 3.7 Đánh giá chất lƣợng bột giấy sau thu đƣợc 32 3.7.1 Xác định hiệu suất bột giấy sau nấu 32 3.7.2 Xác định hàm lƣợng α-Cellulose bột 34 3.7.3 Xác định hàm lƣợng Lignin bột 35 3.7.4 Xác định hàm lƣợng tro bột 37 Chƣơng KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 4.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất bột 38 4.2 Đánh giá chất lƣợng bột sau nấu xúc tác 43 4.3 Hình ảnh bột giất thu đƣợc sau nấu 48 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 5.1 Kết luận 50 5.2 Kiến nghị 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 53 72 DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng TT Trang Bảng 1.1 Thành phần hóa học rơm rạ Bảng 1.2 Kích thƣớc sơ xợi rơm rạ Bảng 4.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất bột 38 Bảng 4.2 Ảnh hƣởng chất xúc tác đến hiệu suất bột 40 Bảng 4.3 Ảnh hƣởng chất xúc tác đến hàm lƣợng 43 lignin Bảng 4.4 Ảnh hƣởng chất xúc tác đến hàm lƣợng tro 44 Bảng 4.5 Ảnh hƣởng chất xúc tác đến hàm lƣợng 45 α - cellulose 73 DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình vẽ biểu đồ Trang Hình 3.1 Dăm mẫu hợp cách 23 Hình 4.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến hiệu suất bột 39 Hình 4.2 Ảnh hƣởng chất xúc tác đến hiệu suất bột 41 Hính 4.3 Ảnh hƣởng chất xúc tác đến hàm lƣợng lignin 43 Hình 4.4 Ảnh hƣởng chất xúc tác đến hàm lƣợng tro Hình 4.5 Ảnh hƣởng chất xúc tác đến hàm lƣợng α - cellulose 74 44 46