Nghiên cứu nâng cao hiệu quả gia keo AKD trong sản xuất giấy tại tổng công ty giấy việt nam

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI T C LONG NGHIấN CU NNG CAO HIU QU GIA KEO AKD TRONG SN XUT GIY TI TNG CễNG TY GIY VIT NAM LUN VN THC S KHOA HC NGI HNG DN KHOA HC : PGS-TS DON THI HO H NI 2010 LI CAM OAN Tụi xin cam oan tt c cỏc s liu nghiờn cu ca ti l hon ton trung thc Cỏc thớ nghim c tin hnh mt cỏch nghiờm tỳc, quỏ trỡnh nghiờn cu, khụng cú s chộp t bt k s liu khoa hc no Tỏc gi T c Long LI CM N Trc ht, tụi xin chõn thnh cm n cỏc ng lónh o, cỏc ng nghip phũng K Thut, Phõn xng Giy - Tng cụng ty giy Vit Nam ó giỳp tụi quỏ trỡnh thc hin lun ca mỡnh c bit, em xin chõn thnh cm n s giỳp , hng dn tn tỡnh ca PGS.TS Doón Thỏi Hũa Em cng xin by t lũng bit n ti cỏc thy cụ Trung tõm Polyme, cỏc thy cụ phũng o to sau i hc - Trng i hc Bỏch Khoa H Ni ó to iu kin giỳp em Cui cựng, em xin cm n gia ỡnh, bn bố, ng nghip nhng ngi ó ng viờn, khuyn khớch em hon thnh lun ny Xin chõn thnh cm n! MC LC Trang DANH MC CC Kí HIU V VIT TT DANH MC CC BNG DANH MC CC HèNH V, TH M U 10 Tớnh cp thit ca ti 10 C s khoa hc v c s thc tin ca ti 12 Mc ớch v nhim v nghiờn cu ca ti 13 i tng v phm vi nghiờn cu .13 Phng phỏp nghiờn cu 13 CHNG 1: TNG QUAN V GIA KEO NI B 14 1.1 Lch s phỏt trin ca gia keo ni b .14 1.2 Keo nha thụng 15 1.2.1 Thnh phn, cu to húa hc nha thụng 15 1.2.2 Keo nha thụng bin tớnh 17 1.2.3 Keo nha thụng cng tớnh .19 1.2.4 Keo nha thụng x phũng húa 19 1.3 Keo Alkyl Succinic Anhydride (ASA) .20 1.3.1 Cụng thc cu to v iu ch keo ASA 20 1.3.2 Kh nng phn ng ca keo ASA 21 1.4 Keo Alkyl ketene dimer (AKD) 23 1.4.1 Cụng thc cu to v iu ch keo AKD 23 1.4.2 Nh húa keo AKD 24 1.4.3 Hot tớnh ca keo AKD 25 C ch phn ng ca keo AKD vi x si .26 Phn ng ca keo AKD vi nc .28 1.4.4 Cỏc yu t nh hng n hiu qu dựng keo AKD 28 nh hng ca pH v kim 29 nh hng ca cht n 29 nh hng ca chng loi bt 31 nh hng ca tinh bt cation 33 nh hng ca mt s ion kim loi 35 nh hng ca cỏc cht tr bo lu 36 1.4.5 Sn xut v cung cp keo AKD .37 CHNG II:NGUYấN VT LIU V PHNG PHP NGHIấN CU 38 2.1 Nguyờn liu, húa cht v thit b s dng .38 2.1.1 Bt giy 38 2.1.2 Keo AKD 38 2.1.3 Cỏc húa cht ph gia khỏc .39 2.1.4 Phng phỏp xỏc nh tớnh cht ca giy .39 2.1.5 Thit b 39 2.2 Cỏc phng phỏp nghiờn cu 40 2.2.1 nh hng ca pH n hiu qu gia keo 40 2.2.2 nh hng ca kim n hiu qu gia keo 41 2.2.3 nh hng ca cht n CaCO3 n hiu qu gia keo AKD 42 2.2.4 nh hng ca mc dựng keo AKD n hiu qu gia keo .43 2.2.5 nh hng ca lng dựng cỏc loi bt ti hiu qu gia keo AKD .44 2.2.6 nh hng ca cỏc ion kim loi nc trng ti hiu qu gia keo 45 2.2.7 nh hng ca tinh bt cation 45 CHNG III: KT QU V THO LUN 47 3.1 Nghiờn cu nh hng ca pH ti hỳt nc Cobb60 47 3.2 Nghiờn cu nh hng ca kim lờn hỳt nc Cobb60 49 3.3 Nghiờn cu nh hng ca CaCO3 n hỳt nc 50 3.4 Nghiờn cu nh hng ca mc dựng keo AKD lờn hiu qu gia keo 55 3.5 Nghiờn cu nh hng ca chng loi bt lờn hiu qu gia keo 56 3.6 Nghiờn cu nh hng ca cỏc ion kim loi nc trng 60 3.7 Nghiờn cu nh hng ca tinh bt cation .61 KT LUN V KIN NGH 63 TI LIU THAM KHO 65 PHN PH LC 66 DANH MC CC Kí HIU V VIT TT Ch vit tt Tờn ting anh Tờn ting vit AKD Alkyl Ketene Dimer Keo AKD ASA Alkyl Succinic Anhydrides Keo ASA BCTMP Bleached Chemical Thermo Bt húa nhit c ty trng Mechanical Pulp PCC Precipitated Cancium Carbonate Bt ỏ can xi cacbonat kt ta GCC Ground Cancium Carbonate Bt ỏ canxi cacbonat nghin ppm Part per Million Phn triu HST Hercules Size Test Phng phỏp o hiu qu gia keo Khụ tuyt i KT Tiờu chun Vit Nam TCVN DANH MC CC BNG Bng 1.1 nh hng ca di gc R ti hiu qu gia keo AKD Bng 1.2 nh hng ca nhit ti thi gian bo qun keo AKD Bng 2.1 Thụng s k thut ca keo AKD Cụng ty i Thnh sn xut Bng 3.1 S ph thuc hỳt nc Cobb60 vo pH v mc dựng keo Bng 3.2 S thay i ca hỳt nc Cobb60 theo thi gian pH v mc dựng keo khỏc Bng 3.3 Tớnh cht cht c lý ca mu giy pH khỏc Bng 3.4 nh hng ca mc dựng bt ỏ lờn hỳt nc Cobb60 Bng 3.5 nh hng ca cỏc loi bt ỏ khỏc lờn hỳt nc Cobb60 Bng 3.6 Kt qu o nhu cu in tớch dng ca huyn phự bt xeo Bng 3.7 Tớnh cht c lý ca giy cỏc mc dựng keo khỏc Bng 3.8 Bng 3.9 S thay i nhu cu in tớch dng theo mc dựng bt BCTMP Kt qu nh hng ca tinh bt cation lờn hỳt nc Cobb60 DANH MC CC HèNH V, TH Hỡnh 1.1 Cu to cỏc ng phõn ca Axit abietic v pimaric Hỡnh 1.2 Phn ng bin tớnh ng phõn Levopimaric Hỡnh 1.3 Phn ng iu ch keo ASA Hỡnh1.4 Phn ng ca ASA vi x si xenluloza Hỡnh 1.5 Phn ng thy phõn keo ASA nc Hỡnh 1.6 Cụng thc cu to ca keo AKD Hỡnh 1.7 Phn ng tng hp AKD Hỡnh 1.8 Phn ng ca AKD vi nhúm OH ca xenluloza Hỡnh 1.9 Cỏc giai on ca quỏ trỡnh gia keo AKD Hỡnh 1.10 Phn ng ca AKD vi nhúm OH Hỡnh 1.11 Phn ng to thnh mui canxi ờton Hỡnh 1.12 nh hng ca nhit sy giy Hỡnh 1.13 nh hng ca dn in lờn tinh bt cation Hỡnh 1.14: nh hng ca dn in ti nht ca dung dch tinh bt cation Hỡnh 1.15 Phn ng to thnh mui eton cú mt Ca2+, Al3+ Hỡnh 1.16 nh hng ca ion kim loi lờn cỏc loi tinh bt khỏc Hỡnh 1.17 nh hng ca ion Al3+ lờn hin tng hi keo AKD Hỡnh 3.1 nh hng ca kim lờn hiu qu gia keo AKD Hỡnh 3.2 nh chp SEM bt ỏ Hu Ngh Hỡnh 3.3 nh chp SEM bt ỏ VNT Hỡnh 3.4 nh chp SEM bt ỏ Yờn Bỏi Hỡnh 3.5 nh hng lng dựng bt ỏ lờn bn kộo ca giy Hỡnh 3.6 nh hng ca mc dựng keo lờn hiu qu gia keo Hỡnh 3.7 nh hng bt BCTMP lờn hiu qu gia keo Hỡnh 3.8 Mi liờn h gia bo lu tng v hỳt nc Cobb60 Hỡnh 3.9 nh hng ca bt húa g cng lờn hiu qu gia keo Hỡnh 3.10 Mu chp SEM bt g cng nhp khu Hỡnh 3.11 Mu chp SEM bt Nh mỏy t sn xut Hỡnh 3.12 nh hng ca cỏc ion kim loi lờn hỳt nc hỳt nc Cobb60 (g/m2) 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 Sau sy Sau 24 gi Sau ngy 10 15 20 25 30 35 40 45 T l bt BCTMP (%) hỳt nc Cobb60 (g/m2) Hỡnh 3.7: nh hng bt BCTMP lờn hiu qu gia keo 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 bo lu tng (%) Hỡnh 3.8: Mi liờn h gia bo lu tng v hỳt nc Cobb60 Nh vy, vi giy in, giy vit mc dựng bt BCTMP hp lý l di 15% m bo hỳt nc ca mu giy t tiờu chun TCVN 5899:2001 v TCVN 6886:2001 v TCCS01:2008/GBB, TCCS02:2008/GBB 57 Bng 3.8: S thay i nhu cu in tớch dng theo mc dựng bt BCTMP T l bt BCTMP (%) 10 20 30 40 Nhu cu in tớch dng ca huyn phự bt xeo giy (meq/l) 14 20 35 45 90 Khi nghiờn cu nh hng ca bt húa g cng ty trng nhp khu (sn xut t g dng) vi cỏc mc dựng khỏc so vi bt bch n keo t sn xut cho thy, ti pH = v mc dựng keo AKD l 1,0% cho thy: Vi mc dựng loi bt ny t 0% n 10% nhỡn trung khụng thy cú s khỏc bit vi mu giy s dng 100% bt húa ty trng sn xut t g bch n, keo Khi t l s dng bt g cng ty trng nhp khu tng trờn 10% hỳt nc Cobb60 ca mu giy bt u cú s tng (giỏ tr Cobb60 tng bỡnh quõn - gH2O/m2) so vi mu giy s dng 100% bt bch n keo Nh mỏy t sn xut Kt qu phõn tớch nht ca 02 loi bt trờn v nh chp SEM mu bt húa g cng nhp khu (hỡnh 3.10) v mu bt húa sn xut ti Nh mỏy cho thy (hỡnh 3.11) cho thy thnh phn x si mn mu bt húa g cng nhp khu cao hn nhiu so vi mu bt Nh mỏy t sn xut, iu ny cng phự hp vi kt qu phõn tớch nht ca bt húa g cng (500 cm3/g) v nht ca bt Nh mỏy t sn xut t g bch n & keo (520 cm3/g) Nh vy, tng lng dựng bt húa g cng nhp khu s lm cho hỳt nc ca mu giy tng lờn Hin nay, nng lc sn xut bt ca Nh mỏy giy - Tng cụng ty giy Vit Nam (73.000 - 75.000 tn/nm) thp hn so vi nng lc sn xut giy 120.000 - 125.000 tn/nm nờn ngoi bt húa si di ty trng Tng cụng ty phi b sung thờm bt BCTMP hoc bt húa g cng si ngn vo quỏ trỡnh sn xut giy Chớnh iu ny phõn no nh hng ti hiu qu gia keo AKD, m bo vic gia keo AKD t hiu qu cao, hỳt nc Cobb60 ca mu giy t tiờu 58 chun ca giy in, giy vit vi mc dựng keo l 1% thỡ t l bt húa g cng s dng nờn trỡ mc di 30% 36 hỳt nc Cobb60 (g/m2) 34 32 30 28 Sau sy 26 Sau ngy 24 22 20 10 15 20 25 30 35 40 45 50 T l húa g cng nhp khu (%) Hỡnh 3.9: nh hng ca bt húa g cng lờn hiu qu gia keo Hỡnh 3.10: Mu chp SEM bt g cng nhp khu 59 Hỡnh 3.11: Mu chp SEM bt Nh mỏy t sn xut 3.6 Nghiờn cu nh hng ca cỏc ion kim loi nc trng Kt qu nghiờn cu hỡnh 3.12 cho thy; dn ca nc trng tng lờn s lm tng hỳt nc ca mu giy, nhiờn nh hng ca cỏc mui ion kim loi khỏc lờn hiu qu gia keo li rt khỏc i vi mui ca ion Ca2+, hỳt nc ca mu giy ch thc s nh hng dn ca nc trng ln hn 520 àS/cm v bin thiờn hỳt nc Cobb60 gia mu giy sau sy v sau lu ngy l rt ln Trong ú vi mui ca cha ion Al3+, dn ca nc trng tng trờn 300 àS/cm thỡ hỳt nc ca mu giy ó khỏ rừ rng Thc t quỏ trỡnh sn xut ti Nh mỏy giy - Tng cụng ty giy Vit Nam hin khụng dựng PAC lm cht bt anion, nhiờn h thng nc trng cha nhiu ion kim loi Ca2+ v Al3+ Ion Ca2+ i vo h thng quỏ trỡnh sn xut giy cú s dng bt ỏ CaCO3 v ion Al3+ i vo h thng x lý thụ cp nc cho cụng ngh cú dựng Al2(SO4)3 Trong hin cht lng nc trng tun hon quỏ trỡnh sn xut ti Nh khụng c kim soỏt, v ch tin hnh x b nc trng sn xut sn phm giy cú ch tiờu mu khỏc Kt qu 60 phõn tớch dn nc trng quỏ trỡnh sn xut ti Nh mỏy thỏng & nm 2010 cho thy cú nhng thi im dn nc trng lờn ti 650 - 700 àS/cm Nh vy, m bo cỏc ion kim loi Ca2+ v Al3+ nc trng khụng nh hng ti hiu qu gia keo Nh mỏy cn tin hnh vic phõn tớch v kim soỏt nng ca hai ion trờn h thng nc trng v tin hnh x b hoc tin hnh b xung bng nc sch khụng nh hng ti hiu qu gia keo AKD Mc dựng keo AKD 1%) 34 33 hỳt nc Cobb60 (g/m2) 32 31 30 ion Ca2+ (sau sy) 29 28 ion Ca2+ (sau ngy) 27 26 ion Al3+ (sau sy) 25 24 ion Al3+ (sau ngy) 23 22 21 20 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 dn ca huyn phự bt xeo giy (àS/cm) Hỡnh 3.12: nh hng ca cỏc ion kim loi lờn hỳt nc 3.7 Nghiờn cu nh hng ca tinh bt cation Kt qu nghiờn cu bng 3.9 cho thy nh hng ca mc dựng tinh bt cation lờn hiu qu gia keo AKD mc dựng keo AKD l 1,0% AKD v tinh bt cú th DS = 0,025, tng mc dựng tinh bt hỳt nc ca mu giy gim dn, vi mc dựng tinh bt l 1,0% v 1,5% ch s Cobb60 ca cỏc mu giy khụng cú s thay i nhiu Trong ú, tinh bt cation s dng cú th DS = 0,030; vi mc dựng l 61 0,5% hiu qu gia keo l khỏ rừ rng, tip tc tng mc dựng tinh bt cú DS = 0,032 lờn 1,5% s thay i hỳt nc ca mu giy l khụng ln Bng 3.9: Kt qu nh hng ca tinh bt ction lờn hỳt nc Cobb60 pH th Mc dựng tinh bt so vi bt KT (%) 8,0 - 8,0 0,025 8,0 Mc dựng AKD so vi bt KT (%) Cobb60 (gH2O/m2) Sau 24 gi Sau 48 gi Sau mt tun 1,0 27,5 26,7 27 0,50 1,0 26,0 27,0 26,0 0,032 0,50 1,0 24,0 23,0 23,0 8,0 0,025 0,10 1,0 24,5 24,3 24,0 8,0 0,032 0,10 1,0 23,0 21,0 21,6 8,0 0,025 0,15 1,0 23,8 23,0 23,0 8,0 0,032 0,15 1,0 22,5 21,0 20,5 Nh vy t c hiu qu gia keo tt vi mc dựng keo l 1%, i vi tinh bt cation cú th l 0,025 mc s dng tinh bt hp lý l 1,0% so vi bt KT ú vi tinh bt cú th l 0,032 mc s dng tinh bt cation thớch hp l 0,5% so vi bt KT 62 KT LUN V KIN NGH Trờn c s cỏc kt qu nghiờn cu, cú th a cỏc kt lun sau: Quỏ trỡnh gia keo AKD sn xut giy in, giy vit mụi trng gia keo thớch hp nht l pH = 7,5 - 8,0 Mụi trng gia keo AKD cú kim 100 - 150 ppm cú tỏc dng thỳc y nhanh phn ng ca keo AKD vi x si xenluloza Khi tng mc dựng bt ỏ hiu qu gia keo v tớnh cht c lý ca giy gim, Khụng nờn s dng lng bt ỏ CaCO3 trờn 20% vỡ ú hiu qu gia keo s gim theo thi gian Hiu qu gia keo AKD ph thuc vo mt phõn b kớch ht keo Mc dựng keo thớch hp cho sn xut giy vit (khi khụng s dng bt BCTMP) l t 1,0 - 1,2% so vi bt KT v vi giy in l 0,8 - 1,0% so vi bt KT Vic s dng bt BCTMP trờn 25% v bt húa g cng (sn xut t g dng) vi t l trờn 30 % s lm gim hiu qu gia keo AKD dn in ca nc trng xeo cú nh hng n hiu qu gia keo AKD, vi ion kim loi Ca2+ dn trờn 1.000 àS/cm v vi ion Al3+ dn trờn 450 àS/cm hiu qu gia keo AKD s gim mnh th ca tinh bt cation (DS) v mc dựng tinh bt cation cú nh hng ti hiu qu gia keo AKD Vi tinh bt cation cú th cao mc dựng s thp hn so vi tinh bt cú th thp Mc dựng tinh bt cation thớch hp cho sn xut giy in, giy vit l t 0,5 - 1,0% so vi bt KT Kin ngh: Hin quỏ trỡnh sn xut giy in, giy vit ti Tng cụng ty giy Vit Nam cú mt s ngun nh hng ti pH v kim ca dung dch nc trng, ú cn kim soỏt pH v kim quỏ trỡnh gia keo AKD t hiu qu cao Tng cụng ty hin ang s dng 03 ngun bt ỏ khỏc ú cn cú quy nh v mc dựng keo AKD riờng m bo sn phm giy sn xut cú 63 hỳt nc n nh, t cht lng giy in, giy vit Cn tin hnh vic theo dừi v xỏc nh dn in ca nc trng, xỏc nh hm lng Ca2+, Al3+ cú bin phỏp thay th nc trng nng cỏc ion ny t gii nh hng ti hiu qu gia keo AKD T l bt BCTMP s dng khụng nờn quỏ 15% m bo hiu qu gia keo cng nh bo lu tng 64 TI LIU THAM KHO [1] Ian Thorn Wet end chemistry, Second Edition [2] Jerome M.Gess and Jose Rodriquez (2005), The Sizing of paper, Technology Park/Atlanta [3] Dr Michael J Kocurek (1992), Volume - Stock preparatio, Third Edition [4] Penny A.Patton (1998), Weting Mechanism of Alkyl Ketene Dimers on Cellulose Films, McGill University, Montreal, Canada [5] J.C Roberts (1996), Chemistry of Paper, UMIST Manchester [6] William J.Bat; Vol.77, No 12, TAPPI Journal [7] Rosa Mattsson, AKD Sizing - Dispersion Colloidal Stability - Spreading and Sizing with Pre - flocculated Dispersion, Luea University of Technology [8] Johan Gullichsen (2000), Papermaking Chemistry, Finnish EngineersAssociation and Tappi [9] Johan Gullichsen (2000), Mechanical pulping, Finnish Engineers Association and Tappi [10] Johan Gullichsen (2000), Chemical Pulping, Finnish Engineers Association and TAPPI [11] Johan Gullichsen (2000), Papermaking Part1; Stock preparation and Wet end, Finnish Engineers Association and TAPPI [12 Johan Gullichsen (2000), Printing,Finnish Engineers Association and TAPPI 65 PHN PH LC 66 DNG C V THIT B THC NGHIM Mỏy xeo t (Hóng L & W) Mỏy sy lụ quay LEESON B nu tinh bt cation Mỏy o bn kộo (Hóng L & W) Mỏy nghin Regmed VB - 21 Mỏy o bn xộ (Hóng L & W) Mỏy o bc (Hóng L & W) Thit b o hỳt nc (Hóng L&W) 67 KT QU PHN TCH C HT BT NGHIN 68 69 70 KT QU PHN TCH KCH THC HT NH TNG AKD CễNG TY I THNH 71 ... trình gia keo AKD trình sản xuất giấy in, giấy viết giấy photocopy Nhà máy giấy - Tổng công ty giấy Việt Nam từ đưa gia giải pháp nhằm nâng cao hiệu trình gia keo AKD Quá trình nghiên cứu đề... nghiên cứu: Quá trình gia keo nội keo AKD sản xuất giấy in, giấy viết Nhà máy giấy - Tổng công ty giấy Việt Nam Phƣơng pháp nghiên cứu Để tiến hành nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến trình gia keo. .. chọn đề tài Nghiên cứu nâng cao hiệu gia keo AKD sản xuất giấy Tổng công ty giấy Việt Nam làm đề tài tốt nghiệp Thạc sỹ Cơ sở khoa học sở thực tiễn đề tài Trên giới, công nghệ gia keo môi trường