Nghiên cứu khả năng tạo bột giấy từ nguyên liệu gỗ keo tai tượng (Acasia mangium) 5 tuổi

LỜI CAM ĐOAN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NƠNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP Tơi xin cam đoan, cơng trình riêng tơi -Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác LÊ XN SƠN Tác giả luận văn Trần Văn Thịnh NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẠOƠN BỘT GIẤY TỪ NGUYÊN LỜI CẢM LIỆU TAIviệc TƯỢNG (Acacia TUỔI Sau mộtGỖ thờiKEO gian làm khẩn trương, vớimangium) tinh thần nghiên cứu khoa học cách nghiêm túc, sở kiến thức thân tài liệu tham khảo, hướng dẫn tận tình TS Nguyễn Văn Quân, thầy hướng dẫn trực tiếp, thầy Phạm Văn Lý với nhận xét góp ý xác đáng, thầy Trần Chuyên ngànhnghệ gỗ, giấy Kim Khôi bạn đồng nghiệp tận tình giúp đỡ trình khảo nghiệm trường xử lý số liệu đo đếm Đến nay, Đề tài LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT “Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến suất chi phí lượng riêng vận xuất gỗ rừng tự nhiên tời tự hành hai trống” tơi hồn thành đạt mục tiêu đề Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc với giúp đỡ tận tình quý báu Tơi xin hứa với kiến thức học trình học tập nghiên cứu, điều kiện tơi vận dụng vào trình hoạt động LỜI CAM ĐOAN Hà Nội, 2011 Các số liệu, kết luận văn trung thực BỘ GIÁO DỤC VÀaiĐÀO NGHIỆP VÀ PTNT chưa cơngTẠO bố bấtBỘ kỳNƠNG cơng trình khác TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - Tác giả luận văn LÊ XUÂN SƠN Trần Văn Thịnh NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẠO BỘT GIẤY TỪ NGUYÊN LIỆU GỖ KEO TAI TƯỢNG (Acacia mangium) TUỔI Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ giấy Mã số: 60.52.24 Chuyên ngàn hnghệ gỗ, giấy LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT TS Trần Tuấ n Nghĩa NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS CAO QUỐC AN Hà Nội, 2011 ĐẶT VẤN ĐỀ Cuộc sống người gắn với thiên nhiên, từ thiên nhiên tạo cải vật chất nguồn lợi cho sống, nhằm phục vụ lợi ích người, ngày khoa học kỹ thuật ngày phát triển mối quan hệ thể rõ, biến sản xuất nhỏ lẻ thành công nghiệp để tăng hiệu giảm sức lao động Trong lịch sử loài người giấy đời từ lâu, để lưu lại giá trị tri thức cho đời sau phục vụ sống thường ngày, có mặt hầu lĩnh vực xã hội, giấy thể tầm quan trọng, tiện ích sống đại ngày nay, cách mạng công nghệ thông tin bùng nổ để đánh giá phát triển quốc gia tiêu chí khơng thể bỏ qua số lượng giấy sử dụng đầu người năm quốc gia Việt Nam quốc gia phát triển, kinh tế quốc dân có tốc độ phát triển nhanh, theo mà lượng giấy bột giấy tiêu hao tăng lên, lượng cung cầu thị trường ngày chênh lệch Theo thống kê Việt Nam tự sản xuất 30  40% lượng bột giấy, lại năm nhập 60  70% Trong lượng giấy tiêu hao bình qn/đầu người lại thấp nhiều so với giới Hiện nay, ngành công nghiệp sản xuất giấy bột giấy trở thành ngành công nghiệp quan trọng kinh tế quốc dân Tuy nhiên, thực trạng xảy cung không đủ cầu, mà phần lớn phải dựa vào nguồn nhập khẩu, việc thúc đẩy phát triển ngành giấy bột giấy có tác dụng lớn việc thúc đẩy phát triển ngành khác lâm nghiệp, nơng nghiệp, hóa cơng, khí, giao thơng vận tải, in ấn, bao bì Từ thúc đẩy phát triển kinh tế quốc dân Keo tai tượng loài du nhập vào nước ta từ lâu thực tế cho thấy Keo tai tượng phù hợp với đất đai, khí hậu nhiều vùng Việt Nam, có biên độ sinh thái rộng, mọc nơi đất có độ pH thấp, nghèo dinh dưỡng, bị sâu bệnh, có khả chống chịu thời tiết tốt Ở Việt Nam, Keo tai tượng ba loài keo trồng phổ biến rừng phòng hộ sản xuất, theo thống kê đến năm 2006 diện tích rừng trồng Keo tai tượng đạt khoảng 200 nghìn Hàng năm, hàng chục nghìn Keo tai tượng khai thác trồng lại Keo tai tượng cho luân kỳ Cây Keo tai tượng nghiên cứu sử dụng nhiều ngành công nghiệp khác sử dụng làm nguyên liệu cho ngành sản xuất ván nhân tạo, ngành công nghiệp sản xuất đồ gia dụng, ngành công nghiệp sản xuất vật liệu dùng xây dựng… Ngay ngành công nghiệp sản xuất giấy bột giấy Keo tai tượng coi mẻ, chí trở thành loại hình ngun liệu chủ yếu nhiều nhà máy sản xuất giấy bột giấy Tuy nhiên, phần lớn nhà máy sản xuất giấy bột giấy sử dụng nguyên liệu gỗ Keo tai tượng cấp tuổi khoảng -9 tuổi , cấp tuổi phổ biến mà người dân khai thác để bán cho nhà máy chế biến Vấn đề đặt liệu với cấp tuổi nhỏ Keo tai tượng sử dụng làm ngun liệu giấy hay khơng? Bởi cấp tuổi nhỏ chu kỳ khai thác ngắn hơn, có lợi cho người dân trồng rừng hơn, đặc biệt ta tận dụng lượng không nhỏ chặt tỉa thưa khu rừng trồng phục vụ ngành công nghiệp khác Xuất phát từ thực trạng với mục đích tăng cường nguồn nguyên liệu cho ngành chế biến lâm sản nói chung ngành cơng nghiệp giấy bột giấy nói riêng, tơi chọn đề tài “Nghiên cứu khả tạo bột giấy từ nguyên liệu Keo tai tượng (Acacia mangium) tuổi” Chương TỔNG QUAN 1.1 Cây Keo tai tượng giới Keo tai tượng (Acacia mangium Wild) có nguồn gốc Australia, Papua New Guinea Idonesia trở thành loài trồng phổ biến vùng nhiệt đới Từ năm 1980, lô hạt giống thu hái vùng nguyên sản gửi tới 90 nước giới Trong Philippin, Malaixia, Thái Lan, Inddoonexia, ấn Độ, Bangladet, Fiji, Trung Quốc Việt Nam… Chúng có sức sinh trưởng nhanh, điều kiện lập địa Sabah - Malaixia sau 10 13 năm đạt chiều cao 20 - 25m đường kính 20 - 30cm, tăng trưởng bình quân 44m3/ha/năm Sabah khảo nghiệm thử tuổi thứ 4, xuất xứ tốt đạt chiều cao 20,17m đường kính 14,4cm [9] Ở số nước giới việc trồng Keo tai tượng làm nguyên liệu công nghiệp với quy mô lớn thực từ sớm công tác cải thiện giống trọng từ đầu Các nghiên cứu thường tập trung vào việc tìm xuất xứ, dịng có xuất chất lượng tốt Điển Cơng Gơ, diện tích rừng trồng keo hom từ 1978 đến 1986 23,407ha với tăng trưởng bình qn tuổi dịng vơ tính chọn 35m3/ha/năm so với 12m3 /ha/năm lô hạt đại trà Tăng thu di truyền từ 40% lên tới 192%, tức gần lần so với rừng trồng từ nguồn giống chưa cải thiện Các dự án nghiên cứu CSIRO vào năm 1980 nước Đông á, Đông Nam á, Australia Fiji xác định xuất xứ có triển vọng cho nước tham gia xuất xứ PNG đánh giá phù hợp với điều kiện lập địa Trung Quốc, Đài Loan Keo tai tượng đưa vào trồng Trung Quốc từ năm 1960 tới năm 1997 có khoảng 200.000ha keo trồng phía Nam Trung Quốc, gồm tỉnh Hải Nam, Quảng Đông, Quảng Tây Vân Nam, tốc độ trồng rừng hàng năm khoảng 20.000ha/năm Cho đến nay, có 179 xuất xứ thuộc 21 loài keo khảo nghiệm miền Nam Trung Quốc với tổng diện tích 130ha, Keo tai tượng loại keo đưa vào trồng rừng diện rộng nhằm cung cấp gỗ Dựa vào sinh trưởng dạng thân chọn xuất xứ có triển vọng Abergowie (Qld), Claudie River (Qld), Oriomo (PNG) Trung Quốc xây dựng 40ha rừng giống, vườn giống Quảng Đông Hải Nam, bao gồm vườn giống hệ 1,5 Theo ước tính, rừng giống vườn giống cung cấp khoảng 1.000kg hạt giống/năm Keo đưa vào khảo nghiệm Philippin từ năm 1980 Trong Keo tai tượng đánh giá có triển vọng, suất rừng trồng 10 tuổi đạt tới 32m3/ha/năm Talogon Qua khảo nghiệm xác định xuất xứ tốt Kini, Bensbach, Wipim (PNG), Claudie River (Qld) [9] Tính đến cuối năm 1990, diện tích rừng trồng Keo tai tượng Sabah Malaixia khoảng 14.000ha Kết khảo nghiệm xuất xứ 6,1 tuổi cho thấy xuất xứ có triển vọng Wentern Province (PNG), Claudie River (Qld) với D1.3 19,1cm Olive Rive (Qld) với giá trị tương ứng 18,7cm Còn khảo nghiệm xuất xứ 5,7 tuổi xác định xuất xứ tốt Broken Pole Creke (Qld), Abergowrie (Qld), Olive River (Qld) [20] Ở Papua New Guinea từ năm 1950, có khoảng 60.000ha rừng trồng loại Keo, Trong Keo tai tượng chiếm khoảng 15 - 16%, sinh trưởng chiều cao Keo tai tượng lập địa tốt đạt 5m/năm 2,5 năm đầu Việc trồng Keo tai tượng quy mô công nghiệp triển khai Indonexia từ đầu năm 1980, đến năm 1990 có xấp xỉ 38.000ha rừng trồng Keo tai tượng cung cấp gỗ nguyên liệu giấy gỗ xẻ Ở Malaixia, song song với công tác cải thiện đời sống, biện pháp kỹ thuật lâm sinh thử nghiệm nhằm chuyển hóa rừng trồng cung cấp nguyên liệu dăm bột giấy có giá trị kinh tế thấp thành rừng trồng cung cấp gỗ xẻ với biện pháp tỉa cành tỉa thưa, nhằm làm tăng chiều cao cành (Hdc > 9m) Keo tai tượng 1.2 Cây Keo tai tượng Việt Nam Keo tai tượng đưa vào trồng thử nghiệm tỉnh Tuyên Quang, Phú Thọ, Vĩnh Phúc… qua thử nghiệm chúng chứng tỏ sức sống cao sinh trưởng nhanh Khảo nghiệm năm 1990 Hàm Yên - Tuyên Quang; Phong Châu - Phú Thọ Tam Đảo - Vĩnh Phúc cho thấy, Keo liềm sinh trưởng tốt Hàm Yên với xuất đạt 17,7m3/ha/năm, tiếp đến Keo tai tượng đạt khoảng 12m3/ha/năm Vùng đồng Sông Hồng: Khảo nghiệm Đá chơng - Ba Vì - Hà Tây năm 1982 với xuất xứ loài keo Keo tai tượng (A Mangium, Damtice) Keo lỏ Tràm (A auricuformis, Darwin), Keo liềm (A erassicarpa, Daintree), Keo đa thân (A aulacocarpa, Atherton area) Số liệu sinh trưởng tuổi cho thấy Keo tai tượng đứng đầu bảng chiểu cao lẫn đường kính, lồi có số thân (92% có thân) Tiếp đến khảo nghiệm năm 1990, bao gồm 39 xuất xứ loài keo, có xuất xứ Keo tai tượng Kết sinh trưởng sau 4,5 năm cho thấy xuất xứ Pongaki, Iron Range Ingham Gubam Keo tai tượng có sinh trưởng tốt [5], [7], [9], [21] Hiện Việt Nam việc tìm hiểu, nghiên cứu chất lượng gỗ Keo tai tượng chủ yếu tập trung vào đánh giá khuyết tật gỗ, tỷ trọng gỗ khả chế biến gỗ Theo Nguyễn Trọng Nhân (2003), ba loại gỗ Keo tai tượng, Keo lai, Keo tràm có khuyết tật chủ yếu mắt sống, mắt mục, gỗ biến màu, gỗ bị mục bị nấm, gỗ bị hà côn trùng Trong gỗ Keo tai tượng có tỷ lệ khuyết tật thấp (30,87%) Keo tràm 34,19% Keo lai 42,86% Ngoài kết nghiên cứu Đào Xuân Thu (2006) cho thấy gỗ Keo tai tượng loại nguyên liệu tốt cho cơng nghệ biến tính gỗ Gỗ Keo tai tượng sau biến tính làm ngun liệu cho công nghệ sản xuất đồ mộc cao cấp Kết thử nghiệm sản xuất ván ghép gỗ Keo tai tượng tuổi - với đường kính từ 15 - 20cm cho thấy cơng nghệ hồn tồn áp dụng vào thực tế sản xuất Việt Nam đảm bảo yêu cầu chất lượng gỗ dùng làm khung cửa, cánh cửa chi tiết đồ mộc khác [3],[19] 1.3 Tổng quan ngành giấy 1.3.1 Lịch sử phát triển ngành giấy Từ thời nguyên thủy sống hang động người có ý thức dùng than củi, đá vẽ hình để miêu tả lại sống thường ngày, sau trí não phát triển hơn, chữ viết đời, người dùng da thú, tre, gỗ để ghi lại lịch sử nghiên cứu, trải nghiệm thứ không bảo đảm cho trình lưu giữ lâu dài, cần có thứ để đáp ứng yêu cầu Vào khoảng năm 2000 năm trước công nguyên, người Ai Cập phát loại giấy dó Họ biết tách loại thành lát mỏng, cắt đặn miếng, rửa phơi khô, dàn mỏng ra, dùng màu mực vẽ hình lên Có thể coi tờ giấy người Nhưng việc tách rời xơ sợi thực vật đặc trưng sản xuất giấy người Ai Cập chưa làm Phải đến năm 105, Nguyễn Thái Luân (Lôi Dương – Hồ Nam – Trung Quốc) nghĩ cách dùng vỏ dâu tằm tước thành sợi, rữa sạch, giã nhuyển, dàn mỏng phơi khô thành loại giấy viết Sáng kiến lớn lao này, đến năm 106 phổ biến rộng rãi Trung Quốc thành kỹ nghệ làm giấy Đây kỹ nghệ chế tạo giấy lồi người Sau Thái Ln, người trung Quốc cịn dùng loại khác đay, gai, tre nứa, sợi 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, kỷ thứ VII truyền vào Việt Nam, Miến Điện, Ấn Độ Từ nghề làm giấy lan truyền đến nước Châu Âu, Châu Phi, Châu Mỹ như: Ả Rập (751), Tây Ban Nha (1451), Italia (1276), Pháp (1348), Anh (1494), Nga (1567), Mỹ (1690), Canada (1803) Do trình độ giới, điện năng, luyện kim hóa ngày phát triển để đáp ứng nhu cầu đời sống người ngày cao Hơn 200 năm lại đây, kỹ thuật công nghệ thiết bị sản xuất cellulose giấy có bước nhảy vĩ đại Đó là, vào năm 1798, ơng Nichola – Louis Robert người Pháp phát minh máy xeo giấy Sau đó, anh em nhà Fourdrinier, người Anh cải tiến thành máy xeo lưới dài Nhiều phát minh cải tiến kỹ thuật sản xuất giấy tiếp tục đời ngày cao Lúc nguồn nguyên liệu cũ vải rách, sợi cạn trở nên thiếu trầm trọng Cho đến năm 1840, hai người Đức tên Keller Ulter phát minh máy mài gỗ để thu xơ sợi dùng để sản xuất mở hướng sử dụng loài gỗ Và dấu mốc cho phát triển ngành công nghệ sản xuất Cellulose – Giấy Nhưng gỗ sản xuất từ bột gỗ mài có độ bền khơng cao, nhanh ố vàng Do người ta bắt đầu nghiên cứu phương pháp hóa học để thu xơ sợi tự Năm 1866, phương pháp Sulfit đời Sau đó, năm 1874, phương pháp Sulfate phát minh ông Davit Kman, người Thụy Điển Với đời hai phương pháp chứng minh ngành công nghiệp giấy thực trưởng thành Thế kỷ 20 xem thời gian phát triển ngành giấy với kỹ thuật đại, nấu liên tục, tẩy nhiều giai đoạn liên tục, tráng keo máy xeo, hình thành khơ, làm giấy với xơ sợi tổng hợp điều khiển công nghệ máy tính điện tử Ngày nay, giấy sản phẩm đóng góp vai trị quan trọng sống Có thể nói, khơng lĩnh vực hoạt động khơng sử dụng đến giấy Giấy cung cấp phương tiện để ghi chép, lưu trữ, trao đổi thơng tin Nó sử dụng nhiều vật liệu bao bì đóng vai trị quan trọng việc áp dụng xây dựng Khi đời sống người ngày phát triển, vấn đề nhiểm mơi trường ngày quan tâm giấy trở thành nguồn vật liệu để sản xuất bao gói thay cho túi nylon, thuận tiện cho trình tái sản xuất Bên cạnh sản phẩm giấy ứng dụng chúng, ngành cơng nghiệp bột giấy tạo việc làm cho nhiều người, đồng thời đóng vai trị chủ chốt kinh tế quốc dân 1.3.2 Thực trạng ngành giấy Việt Nam Ngành giấy ngành hình thành từ sớm Việt Nam, khoảng năm 284 Từ giai đoạn đến kỷ 20, giấy chủ yếu làm phương pháp thủ công để phục vụ việc ghi chép, làm tranh dân gian, vàng mã Năm 1912, nhà máy sản xuất bột giấy phương pháp công nghệ vào hoạt động với cơng suất 4.000 tấn/năm Việt Trì Trong thập niên 1960, nhiều nhà máy giấy đầu tư xây dựng hầu hết có cơng suất nhỏ nhà máy giấy Việt Trì, nhà máy bột giấy Vạn Điểm, nhà máy giấy Đồng Nai, nhà máy giấy Tân Mai Năm 1975, tổng công suất thiết kế nhà máy giấy Việt Nam 72.000 tấn/năm, ảnh hưởng chiến tranh cân đối sản lượng bột giấy giấy nên sản lượng thực tế đạt 28.000 tấn/năm Năm 1982, nhà máy giấy Bãi Bằng phủ Thủy Điển tài trợ vào sản xuất với công suất thiết kế 52.000 bột giấy/năm 55.000 85 11 Nguyễn Hồng Nghĩa (1992), Các lồi keo Acacia gây trồng có triển vọng miền Bắc nước ta, Tạp chí Lâm nghiệp (Số 1), Tr 22 – 25 12 Nguyễn Hoàng Nghĩa (1993), Tiềm làm nguyên liệu giấy lồi keo Acacia, Tạp chí Lâm nghiệp (Số 1), Tr 20 – 22 13 Nguyễn Hoàng Nghĩa (1991), Keo tai tượng nước nhiệt đới Việt Nam, Tạp chí Lâm nghiệp (số 10), Tr – 10 14 Nguyễn Trọng Nhân (2003), Xác định khuyết tật gỗ số loài keo làm nguyên liệu sản xuất đồ mộc xuất khẩu, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn (số 12), tr 1567 – 1568 15 Nguyễn Hải Tuất Ngô Kim Khôi (1995), Xử lý máy vi tính (EXCEL 5.0), NXB Nơng Nghiệp, Hà Nội 16 Nguyễn Minh Chí (2007), “Chọn trội, dẫn dịng Keo tai tượng (Acacia mangium Wild) ứng dụng công nghệ sinh học bố trí thí nghiệm xây dựng vườn giống” Luận văn Thạc sỹ khoa học lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp, Hà Tây 17 Sách tham khảo : “Nguyên lý sản xuất bột giấy” tác giả Chiêm Hồi Vũ, Tạ Lai Tơ (Trung Quốc), NXB Công nghiệp nhẹ Trung Quốc (Dịch giả: Cao Quốc An) 18 Tài liệu từ: “Dự thảo chiến lược phát triển ngành giấy giai đoạn 20012010” Tổng công ty Giấy Việt Nam (2001) 19 Trần Văn Chứ (2004), “Nghiên cứu sử dụng gỗ Keo tai tượng vào sản xuất ván ghép thanh”, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn (12), Tr 1766 -1768 20 Trần Văn Chứ (2006), “Nghiên cứu sử dụng gỗ Keo tai tượng vào sản xuất ván LVL”, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn (82), Tr 92 - 94 86 Tài liệu tiếng Anh Khamis bin Selamat, (1991), Trials of Acacia mangium at the sabah Forestry Development Authority, Turnbull, J.W (ed….), Advances in Tropical Acacia Research, ACIAR Proceedings No, 35, p 224 -226 Le Dinh Kha and Nguyen Hoang Nghia (1991), Gorowth of some Acacia Species in Viet nam, Turnbull, J.W (ed….), Advances in Tropical Acacia Research, ACIAR Proceedings Mead,D.J and Miller,R.R,(1991) The Establishment ad ten ding of Acacia mangium.Turnbull, J.W.(ed…) Advances in Tropical Acacia Research, ACIAR Proceedings Huynh Duc Nhan and Nguyen Quang Duc (1997), Acacia species and provenanee trials in Central Northern Vietnam, Recent developments in Acacia planting, Turnbull, J.W., Crompton, I I.R and Pinyopusarerk, K (ed…), ACIAR Proceedings No 82, p 143 – 147 .Simpson, J.A., Dart, P anh McCourt, G., (1997), Diagnosis of Nutrient Status of Acacia mangium, Recenr developments in Acasi planting, Turbull J.W., Crompton, H.R anh Pinyopusarerk, K (ed…), ACIAR Proceedings i LỜI CẢM ƠN Trong trình hồn thành luận văn tơi nhận giúp đỡ ủng hộ nhiều người, người tơi muốn tỏ lịng cảm ơn sâu sắc Thầy giáo Tiến sỹ Cao Quốc An, ln bận rộn với cơng việc gia đình Thầy quan tâm bảo tận tình cho tơi thực luận văn Tơi xin cảm ơn Thầy cô làm việc Trung tâm thí nghiệm khoa Chế biến lâm sản giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho sử dụng dụng cụ thí nghiệm để có kết xác khách quan, cảm ơn quan tâm Ban giám hiệu, Khoa sau đại học xếp, bố trí để tơi hồn thành luận văn kết thúc khố học Tơi xin cam đoan số liệu thu thập, xử lý tính tốn trung thực trích dẫn rõ ràng Hà Nội, ngày 20 tháng năm 2011 Tác giả Lê Xuân Sơn ii MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN 1.1 Cây Keo tai tượng giới 1.2 Cây Keo tai tượng Việt Nam 1.3 Tổng quan ngành giấy 1.3.1 Lịch sử phát triển ngành giấy 1.3.2 Thực trạng ngành giấy Việt Nam 1.4 Mu ̣c tiêu, đối tượng, phạm vi, nô ̣i dung và phương pháp nghiên cứu 10 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 10 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu 10 1.4.3 Phạm vi nghiên cứu 10 1.4.4 Nội dung nghiên cứu 10 1.4.5 Phương pháp nghiên cứu 11 Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN 13 2.1 Lý thuyết nấu bột giấy 13 2.2 Các phương pháp nấu 14 2.2.1 Phương pháp sulfit 14 2.2.2 Phương pháp nấu kiềm 14 2.3 Lý thuyết nấu sulfate 16 2.3.1 Khái niệm chung 16 2.3.2 Cơ chế vật lý nấu 20 iii 2.3.3 Quá trình phản ứng hóa học nấu sulfate 24 2.3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ tới trình nấu chất lượng bột phương pháp sulfate 28 2.3.5 Ảnh hưởng thời gian bảo ôn tới trình nấu chất lượng bột phương pháp sulfate 29 Chương PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 3.1 Phương pháp chọn mẫu 30 3.1.1 Vị trí địa lý, đặc điểm sinh thái rừng lấy mẫu 30 3.1.1.1 Vị trí địa lý 30 3.1.1.2 Địa hình 30 3.1.1.3 Đất đai 31 3.1.1.4 Khí hậu………………………………………………… 31 3.1.1.5 Dân số nguồn nhân lực 32 3.1.2 Phương pháp chọn ô lấy mẫu 33 3.1.3 Chọn lấy mẫu 34 3.2 Phương pháp xác định kích thước sợi 34 3.3 Phương pháp xác định thành phần hóa học 35 3.3.1 Phương pháp xác định hàm lượng ẩm nguyên liệu sợi thực vật 35 3.3.2 Độ pH gỗ 37 3.3.3 Phương pháp xác định hàm lượng tro (Theo tiêu chuẩn T - 15 - OS – 58) 38 3.3.4 Xác định hàm lượng cellulose (Tiêu chuẩn T-210-OS-70) 39 3.3.5 Xác định hàm lượng lignin (Tiêu chuẩn T – 13 OS – 54) 40 3.3.6 Xác định hàm lượng chất hòa tan dung dịch NaOH 1% (TC: T - 0S -59) 41 3.3.7 Xác định hàm lượng chất chiết xuất dung môi nước 42 3.4 Nấu bột giấy 44 iv 3.4.1 Các thơng số đầu vào đầu q trình thí nghiệm nấu bột 44 3.4.2 Sơ đồ thực nghiệm nấu bột 45 3.4.3 Chuẩn bị dịch nấu 46 3.4.4 Tính tốn cho nồi nấu 46 3.4.5 Thiết bị nấu bột giấy thí nghiệm 48 3.4.6 Các bước tiến hành nấu bột 49 3.4.7 Làm bột 50 3.4.8 Xác định hiệu suất bột 51 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52 4.1 Kích thước sợi Keo tai tượng tuổi 52 4.2 Thành phần hóa học Keo tai tượng cấp độ tuổi 53 4.3 Kết thí nghiệm nấu bột giấy 62 4.3.1 Đối với bột cần tẩy trắng 63 4.3.1.1 Kết thí nghiệm xác định hiệu suất bột sau nấu 63 4.3.1.2 Kết thí nghiệm xác định trị số Kappa nguyên liệu Keo tai tượng tuổi 69 4.3.1.3 Độ trắng bột giấy từ nguyên liệu Keo tai tượng tuổi 74 4.3.2 Đối với bột không cần tẩy trắng 79 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 Kết luận 82 Kiến nghị 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Kích thước thí nghiệm 34 Bảng 4.1 Kích thước sợi 52 Bảng 4.2 Phân cấp chiều dài sợi gỗ 52 Bảng 4.3 So sánh kích thước sợi Keo tai tượng tuổi 53 với số loại nguyên liệu [23] 53 Bảng 4.4 Hàm lượng thành phần hoá học Keo tai tượng tuổi 54 Bảng 4.5 So sánh hàm lượng thành phần hoá học Keo tai tượng với số loại nguyên liệu khác [23] 55 Bảng 4.6 Hiệu suất bột giấy từ nguyên liệu Keo tai tượng tuổi, % 63 Bảng 4.7 Tỷ lệ dăm sống bột sau nấu (%) 63 Bảng 4.8: Kết xác định trị số Kappa từ nguyên liệu Keo tai tượng 69 Bảng 4.9: Kết xác định độ trắng bột giấy 74 từ nguyên liệu Keo tai tượng tuổi, %ISO 74 vi DANH MỤC HÌNH Hình 3.1: Rừng Keo tai tượng nơi lấy mẫu 33 Hình 3.2: Nồi thí nghiệm nấu bột giấy 48 Hình 3.3: Thiết bị gia nhiệt trình nấu bột giấy 49 Hình 4.2 Biểu đồ so sánh hàm lượng tro Keo tai tượng tuổi với số loại gỗ khác 56 Hình 4.3 Biểu đồ so sánh hàm lượng chất tan NaOH 1% Keo tai tượng tuổi với số gỗ khác 57 Hình 4.4 Biểu đồ so sánh hàm lượng lignin 58 Keo tai tượng tuổi với số gỗ khác 58 Hình 4.5 Biểu đồ so sánh hàm lượng chất tan nước lạnh 59 Keo tai tượng tuổi với số gỗ khác 59 Hình 4.6 Biểu đồ so sánh hàm lượng chất tan nước nóng 60 Keo tai tượng tuổi với số gỗ khác 60 Hình 4.7 Biểu đồ so sánh hàm lượng cellulose 62 Keo tai tượng tuổi với số gỗ khác 62 Hình 4.8 Đồ thị thể thay đổi hiệu suất bột điều kiện lượng hóa chất sử dụng 16% 64 Hình 4.10 Đồ thị thể thay đổi hiệu suất bột điều kiện lượng hóa chất sử dụng 20% 68 Hình 4.11 Trị số Kappa điều kiện lượng hóa chất sử dụng 16% 70 Hình 4.13 Trị số Kappa bột điều kiện lượng hóa chất sử dụng 20% 73 Hình 4.16 Độ trắng bột giấy điều kiện lượng hóa chất sử dụng 20% 78 Hình 4.17: Bột giấy nấu từ nguyên liệu Keo tai tượng tuổi 81 vii PHỤ BIỂU viii Phụ biểu 01: Kết xác định thành phần hóa học Keo tai tượng (5 tuổi) STT Thành phần hoá học Hàm lượng ,% Cellulose 46.68 Các chất tan NaOH 1% 23.07 Các chất tan nước lạnh 4.82 Các chất tan nước nóng 9.02 Lignin 22.17 Tro 0.18 Phụ biểu 02: Kết xác định hàm lượng cellulose Keo tai tượng (5 tuổi) STT mphễu lọc mdăm mphễu+dăm (g) (g) (trước sấy)(g) mphễu+dăm (sau sấy) (g) mdăm Hàm lượng (sau sấy)(g) cellulose,% 85.7542 1.0057 86.7599 86.2884 0.5342 46.88 84.6245 1.0245 85.6490 85.1007 0.4762 46.48 Hàm lượng cellulose trung bình = 46.68 % ix Phụ biểu 03: Kết xác định hàm lượng chất tan NaOH 1% Keo tai tượng (5 tuổi) mphễu mdăm (g) (g) 84.4535 2.0037 86.4572 85.9902 1.5367 23.12 84.5861 2.0095 86.5956 86.1330 1.5469 23.02 STT mphễu+dăm (trước sấy) (g) mphễu+dăm (sau sấy) (g) mdăm (sau sấy) NNaOH (g) ( %) Hàm lượng chất tan NaOH 1% trung bình = 23.07 % Phụ biểu 04: Kết xác định hàm lượng chất tan nước lạnh Keo tai tượng (5 tuổi) mdăm (g) (g) 84.8526 2.0065 86.8591 86.7576 1.9050 5.06 45.4832 2,0124 47.4956 47.4035 1.9203 4.58 STT mphễu+dăm (trước sấy) (g) mphễu+dăm Hàm lượng mphễu (sau sấy) (g) mdăm (sau sấy) nước lạnh (g) (%) Hàm lượng chất tan nước lạnh trung bình = 4.82 % Phụ biểu 05: Kết xác định hàm lượng chất tan nước nóng Keo tai tượng (5 tuổi) mdăm (g) (g) 86.7564 2.0053 88.7617 88.5838 1.8274 8.87 87.5436 2.0158 89.5594 89.3746 1.8310 9.17 STT mphễu+dăm (trước sấy) (g) mphễu+dăm (sau sấy) (g) mdăm Hàm lượng mphễu (sau sấy) (g) nước nóng Hàm lượng chất tan nước nóng trung bình = 9.02 % (%) x Phụ biểu 06: Kết xác định hàm lượng lignin Keo tai tượng (5 tuổi) STT mphễu (g) mdăm (g) Hàm lượng lignin mphễu+dăm mdăm (trước sấy)(g) (sau sấy),g % 37.5682 1.0156 38.5838 0.7835 22.85 39.6596 1.0088 40.6684 0.7920 21.49 Hàm lượng lignin trung bình = 22.17 % Phụ biểu 07: Kết xác định hàm lượng tro Keo tai tượng (5 tuổi) STT mcốc,g mdăm,g mcốc +dăm mcốc +dăm (trước sấy),g (sau sấy),g Mtro,g Hàm lượng tro,% 39.7546 5,0452 44.7998 39.7632 0.0086 0.17 38.8675 5,0274 44,6963 38.8771 0.0096 0.19 Hàm lượng tro trung bình = 0.18 % Phụ biểu 08: Kết xác định độ ẩm Keo tai tượng (5 tuổi) TT mcốc,g mdăm,g mcốc +dăm (trước sấy),g Mcốc+dăm (sau sấy) (g) mdăm Độ ẩm dăm (sau sấy),g TB,% 39,1276 3,0083 42.1359 41.7575 2.6299 12.58 37,7692 3,0675 40.8367 40.4863 2.7171 11,42 Độ ẩm dăm trung bình = 12 % xi Phụ biểu 09: Sự biến thiên nhiệt độ trình nấu bột giấy Ở nhiệt độ nấu 130oC Ở nhiệt độ nấu 150 oC Thời gian Nhiệt độ Thời 21 gian 10 28 15 37 20 Nhiệt độ Ở nhiệt độ nấu 170 oC Thời gian Nhiệt độ 32 22 10 38 10 30 15 49 43 15 36 20 54 25 52 20 41 25 66 30 69 25 53 30 73 35 75 30 69 35 88 40 83 35 95 40 106 45 94 40 114 45 117 50 105 45 122 50 140 55 118 50 132 55 148 60 130 55 141 60 159 60 150 65 168 xii Phụ biểu 10: Sơ đồ nấu bột giấy 130ºC 16% 18% 20% 150ºC 170ºC 60’ 90’ 120’ 60’ 90’ 120’ 60’ 90’ 120’ 10 19 11 20 12 21 13 22 14 23 15 24 16 25 17 26 18 27 Phụ biểu 11: Xác định hiệu suất bột giấy TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Mdăm mbột Hbột 19.76 20.03 20.12 20.09 19.96 19.88 20.05 19.92 20.09 19.94 20.02 20.24 19.83 20.16 19.84 20.06 19.93 20.15 19.97 20.04 19.95 19.82 20.16 19.75 20.13 19.85 20.07 14.80 12.25 10.35 9.89 9.26 8.47 7.70 6.92 5.85 13.23 11.59 9.99 9.48 8.92 7.79 7.37 6.45 5.49 12.37 10.76 9.55 9.12 8.26 7.81 6.70 3.82 4.71 74.91 61.18 51.42 49.24 46.37 42.62 38.42 34.76 29.12 66.36 57.88 49.36 47.81 44.23 39.28 36.74 32.37 27.24 61.95 53.67 47.85 46.03 40.96 39.55 33.26 29.24 23.45 xiii Phụ biểu 12: Hiệu suất bột giấy nấu từ nguyên liệu Keo tai tượng tuổi 130ºC 60’ 90’ 150ºC 120’ 60’ 90’ 170ºC 120’ 60’ 90’ 120’ 16% 74.91 61.18 51.42 49.24 46.37 42.62 38.42 34.76 29.12 18% 66.36 57.88 49.36 47.81 44.23 39.28 36.74 32.37 27.24 20% 61.95 53.67 47.85 46.03 40.96 39.55 33.26 29.24 23.45 Phụ biểu 13: Kết xác định trị số Kappa từ nguyên liệu Keo tai tượng tuổi 130ºC 60’ 150ºC 170ºC 90’ 120’ 60’ 90’ 120’ 60’ 90’ 120’ 16% 38.12 33.16 26.87 24.89 20.21 19.18 17.22 14.77 12.46 18% 35.23 29.82 24.55 23.21 19.87 18.28 15.33 13.33 11.75 20% 31.23 26.35 22.66 20.41 19.36 16.46 14.21 11.45 11.13 Phụ biểu 14: Kết xác định độ trắng bột từ nguyên liệu Keo tai tượng tuổi, %ISO 130ºC 150ºC 170ºC 60’ 90’ 120’ 60’ 90’ 120’ 60’ 90’ 120’ 16% 12.6 17.7 20.5 24.9 27.2 28.7 32.8 35.2 37.7 18% 15.5 18.2 22.8 25.6 28.5 29.8 34.2 36.8 38.6 20% 17.4 20.6 24.4 27.7 28.9 31.5 36.1 38.2 39.3 ... Keo tai tượng tuổi - Nghiên cứu thông số kỹ thuật bột giấy nấu từ gỗ Keo tai tượng tuổi - Định hướng sử dụng thích hợp nguyên liệu bột giấy Keo tai tượng tuổi 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng: ... Thịnh NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẠO BỘT GIẤY TỪ NGUYÊN LIỆU GỖ KEO TAI TƯỢNG (Acacia mangium) TUỔI Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ giấy Mã số: 60 .52 .24 Chuyên ngàn hnghệ gỗ, giấy LUẬN... sản xuất bột giấy từ Keo tai tượng (Acacia mangium) 1.4.3 Phạm vi nghiên cứu - Nguyên liệu sử dụng gỗ Keo tai tượng cấp tuổi khai thác tai huyện n Thuỷ, tỉnh Hồ Bình - Phương pháp nấu bột giấy sử