Nghiên cứu tạo bột giấy từ nguyên liệu rơm rạ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM LÊ HOA NGHIÊN CỨU, TẠO BỘT GIẤY TỪ NGUYÊN LIỆU RƠM RẠ SỐ LIỆU GỐC LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS CAO QUỐC AN Hà Nội, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - PHẠM LÊ HOA NGHIÊN CỨU, TẠO BỘT GIẤY TỪ NGUYÊN LIỆU RƠM RẠ Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy Mã số: 60.52.24 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS CAO QUỐC AN Hà Nội, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - PHẠM LÊ HOA NGHIÊN CỨU, TẠO BỘT GIẤY TỪ NGUYÊN LIỆU RƠM RẠ Chuyên ngành: Kỹ thuật máy, thiết bị công nghệ gỗ, giấy Mã số: 60.52.24 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS CAO QUỐC AN Hà Nội, 2011 ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, vùng nguyên liệu nhà máy sản xuất giấy ngày thiếu diện tích rừng giới ngày thu hẹp Vấn đề nguyên liệu vấn đề nan giải nhà sản xuất Từ đặt phải tìm nguyên liệu vừa sẵn có, ổn định, giá thành lại hợp lý Việt Nam ta nước nông nghiệp, trồng lúa chủ yếu Sau thu hoạch lúa hầu hết rơm rạ xử lý cách đốt cánh đồng, tình trạng đốt rơm, rạ diễn ngày phổ biến gây ảnh hưởng tiêu cực không nhỏ đến môi trường sức khỏe người dân.Việc đốt rơm, rạ lãng phí nguồn nhiên ngun liệu mà cịn gây nhiễm mơi trường, an tồn giao thơng… Theo nhà y học, khói bụi đốt rơm, rạ làm nhiễm khơng khí, gây tác hại lớn sức khỏe người Vì việc tiến hành nghiên cứu tận dụng nguồn nguyên liệu để sản xuất bột giấy vừa giải khâu nguyên liệu lại vừa góp phần làm giảm tác động xấu môi trường Các nghiên cứu chứng minh, hàm lượng tế bào sợi loại nguyên liệu rơm rạ tương đồng với tế bào sợi nguyên liệu thân thảo khác, cần gia cơng hợp lý, lợi dụng chúng để sản xuất loại vật liệu khác ván nhân tạo giấy có chất lượng cao Do vậy, việc lợi dụng phế liệu nông nghiệp rơm rạ khơng góp phần làm phong phú nguồn nguyên liệu cho nghành công nghiệp sản xuất giấy, sản xuất ván nhân tạo,…, mà cịn có ý nghĩa quan trọng việc lợi dụng phế liệu nông nghiệp tiết kiệm nguồn tài nguyên gỗ rừng Vì vậy, ý nghĩa nghiên cứu khơng làm mang lại hiệu ích kinh tế, mà cịn có ý nghĩa xã hội sinh thái mơi trường, góp phần bảo vệ mơi trường sinh thái từ thúc đẩy thực mục tiêu phát triển bền vững Vì lý đó, tơi tiến hành nhận đề tài: “Nghiên cứu, tạo bột giấy từ nguyên liệu rơm rạ” Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ý nghĩa tính tất yếu việc lợi dụng phế liệu nông nghiệp Bảo vệ tài nguyên rừng, trì cân sinh thái việc cần phải làm tất quốc gia giới, điều kiện quan trọng đề trì sinh tồn nhân loại Tuy nhiên, theo phát triển kinh tế đời sống người dân không ngừng nâng cao, nhu cầu sử dụng gỗ người ngày lớn, điều làm cho lượng nguyên liệu gỗ sản phẩm gỗ sử dụng không ngừng tăng cao Lượng gỗ rừng nước ta không nhiều, tỷ lệ phủ xanh thấp so với giới, lượng tiêu hao gỗ trung bình cho người đạt khoảng 0,12m3 thấp nhiều so với giá trị trung bình giới 0,68m3/người/năm Các số liệu nói lên rằng, lượng gỗ nước ta, lượng gỗ tiêu hao bình quân đầu người, lượng tiêu hao giấy bình quân đầu người nước ta thấp nhiều so với giới Càng nghiêm trọng chế độ khai thác sử dụng gỗ không hợp lý làm cho tài nguyên rừng đối diện với nguy cạn kiệt Con người lợi dụng, tái sử dụng nguồn tài nguyên thực vật, bao gồm gỗ, tre nứa phế liệu nông nghiệp Chu kỳ tái sinh nguyên liệu gỗ thường năm, chu kỳ tái sinh nguyên liệu tre nứa thường từ 3-5 năm, chu kỳ tái sinh phế liệu nông nghiệp thường năm gần năm Từ hiệu suất lợi dụng giá thành lợi dụng mà nói, việc lợi dụng ngun liệu phế liệu nông nghiệp cho hiệu tốt Hơn nữa, phế liệu nông nghiệp tồn với người Dân số tăng, nhu cầu lương thực tăng, phế liệu nông nghiệp mà người tạo không ngừng tăng lên Điều cho thấy việc nghiên cứu để lợi dụng phế liệu nông nghiệp làm tăng tính phát triển bền vững nhân loại công việc quan trọng Trên giới có nhiều quốc gia Mỹ, Canada,… từ sớm tiến hành nghiên cứu sản xuất thành công loại giấy từ phế liệu nông nghiệp Mặc dù nước ta quốc gia có nguồn tài nguyên rừng khan hiếm, nước ta lại nước nông nghiệp; nữa, nước ta lại nước có nguồn ngun liệu ngồi gỗ phong phú, chủng loại đa dạng Tuy nhiên trừ phận nhỏ sử dụng làm nguyên liệu đốt, làm thức ăn gia súc, làm phân bón ra, cịn đại đa số chúng đốt bỏ thải mơi trường Điều khơng làm lãng phí ngun liệu, mà cịn tạo nhiễm cho môi trường sinh thái Trên giới, phế liệu nông nghiệp nghiên cứu ứng dụng nhiêu lĩnh vực khác như: - Lợi dụng phế liệu nông nghiệp sản xuất ván nhân tạo giới Ngay năm kỷ 20, việc nghiên cứu sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp bắt đầu Năm 1948, xưởng sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp giới xây dựng Bỉ Sau có hàng loạt xưởng sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp xây dựng châu Âu, Mỹ latin, bắc Mỹ Năm 1970 Tổ chức phát triển công nghiệp Liên hiệp quốc tổ chức hội nghị học thuật sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nơng nghiệp Sau đó, hàng loạt xưởng sản xuất ván dăm, xưởng sản xuất ván MDF từ phế liệu nông nghiệp xây dựng đưa vào sản xuất Rất nhiều quốc gia giới tiến hành đầu tư lớn cho việc nghiên cứu phát triển ngành công nghiệp sản xuất ván nhân tạo từ phế liệu nơng nghiệp Như Ấn Độ năm 1993 phủ đưa sách nghiêm cấm sử dụng gỗ tự nhiên dùng kiến trúc, từ thúc đẩy việc nghiên cứu sử dụng loại ván nhân tạo, có loại ván nhân tạo từ phế liệu nông nghiệp Hiện nay, Ấn độ quốc gia có nhiều nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu phi gỗ, đồng thời tạo sản phẩm ván nhân tạo từ bã mía, rơm rạ,…, có chất lượng cao Hiện sản lượng ván nhân tạo từ nguyên liệu phi gỗ giới đạt 10% tổng sản lượng ván nhân tạo Nhiều nước giới đưa công nghiệp sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu phi gỗ thành quy mô sản xuất lớn, đồng thời đạt lợi ích kinh tế, xã hội khả quan Ví dụ Ấn Độ sản lượng ván dăm từ nguyên liệu phế liệu nông nghiệp đạt 50% tổng sản lượng ván dăm nước.[7] Về mặt nguyên liệu mà nói, đầu thập niên 90 kỷ trước, nước Trung Âu thường sử dụng loại nguyên liệu phi gỗ thân đay, gai để sản xuất ván nhân tạo; nước nhiệt đới thường sử dụng bã mía Cịn nay, thân lúa mạch trở thành xu sử dụng sản xuất ván nhân tạo nước Bắc Mỹ Châu Âu Hiện có nhiều nhà máy sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu rơm rạ thân lúa mạch, Cty Prime Board Mỹ, Cty Isoboard Canada,… Công ty Prime Board đưa vào sản xuất tháng năm 1995, keo dán sử dụng công ty loại keo MDI công ty ICI Mỹ sản xuất, năm sử dụng khoảng 50.000 thân lúa mạch để sản xuất khoảng 53.100m3 sản phẩm ván nhân tạo chất lượng cao Công ty Isoboard thành lập tháng năm 1998, với sản lượng năm 180.000m3 sản phẩm, chiều dày sản phẩm ván dăm công ty chủ yếu từ 6-28mm, dây chuyền sản xuất ván dăm công ty dây chuyền sản xuất liên tục, độ tự động hóa cao, dây chuyền coi dây chuyền sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu phi gỗ lớn giới Công ty Compak Anh, thành lập năm 80 kỷ trước, thời gian đầu chủ yếu nghiên cứu sản xuất thử nghiệm loại ván nhân tạo từ nguyên liệu rơm rạ thân lúa mạch, đến năm 1995 công ty bắt đầu đầu tư dây chuyền sản xuất ván nhân tạo từ nguyên liệu phi gỗ Austraylia, năm 1997 lại đầu tư xây dựng tiếp dây chuyền sản xuất Bắc Mỹ, công ty Compak sản xuất loại ván dăm từ nguyên liệu rơm rạ có chiều dày lớn (28mm), tổng sản lượng công ty đạt khoảng 26.500m3 sản phẩm năm - Sản xuất phân bón từ phế liệu nơng nghiệp Trong phế liệu nơng nghiệp (các loại cịn tươi) thường có chứa hàm lượng chất hữu phong phú, chúng sử dụng làm phân bón tức làm cho đại phận nguyên tố dinh dưỡng quay với đất, làm tăng độ phì nhiêu cho đất, từ phát huy tác dụng tích cực cho việc trì cân chất dinh dưỡng cho đất Đồng thời, cịn cải thiện tính chất hóa lý kết cấu dạng hạt đất, tăng hàm lượng vật chất đất, tiết kiệm lượng phân bón hữu sử dụng, có lợi cho tuần hồn hệ sinh thái đảm bảo phát triển bền vững cho trồng Có nhiều hình thức làm phân bón từ phế liệu nơng nghiệp, bao gồm: trực tiếp chôn xuống đất, qua ủ trải ruộng hay kết hợp với phân bón khác trải ruộng,…, mục tiêu trọng tâm vấn đề làm cho chất hữu nguyên liệu phân giải cách nhanh Yêu cầu thân phế liệu nông nghiệp phải có tốc độ phân hủy nhanh có lợi cho trồng sinh trưởng Đây coi phương thức lợi dụng ngắn hạn nguồn phế liệu nông nghiệp - Làm thức ăn cho gia súc từ phế liệu nông nghiệp Kỹ thuật làm thức ăn gia súc từ phế liệu nông nghiệp có lịch sử từ lâu đời Tuy nhiên, phế liệu nơng nghiệp có chủng loại khơng đồng nhất, nhiều loại có hàm lượng protein thấp, hàm lượng lignin cao, khơng dễ cho q trình tiêu hóa, nhiều loại gia súc khơng thích ăn Thơng qua phương pháp vật lý, hóa học xử lý lên men vi sinh, làm cải thiện đáng kể giá trị dinh dưỡng nhiều loại phế liệu nơng nghiệp, từ nâng cao giá trị kinh tế cho lồi phế liệu nơng nghiệp Trong đó, kỹ thuật lên men ứng dụng phổ biến có hiệu kinh tế cao (1) Kỹ thuật lên men việc lợi dụng vi sinh vật để ủ nguyên liệu, thơng qua điều kiện thích hợp nhiệt độ, độ ẩm đậy kín, làm cho nguyên liệu lên men hình thành mơi trường có tính acid, hình thành trình ức chế, tiêu diệt loại vi sinh vật,…, từ làm tăng giá trị dinh dưỡng khả bảo quản nguyên liệu Đây phương pháp đơn giản, khả thi, hiệu kinh tế cao, phương pháp ứng dụng phổ biến vùng chăn nuôi gia súc giới Nguyên liệu qua xử lý lên men vi sinh vật có đặc tính như: có vị chua, mùi thơm, mềm mại, có màu vàng lục, dinh dưỡng khơng bị mất, thích hợp với vị gia súc, dễ tiêu hóa, thức ăn cần thiết cho gia súc mùa đơng (2) Kỹ thuật amonia hóa Amonia hóa cho thêm vào nguyên liệu lượng dung dịch amonia ure định, thông qua tác dụng chất với nguyên liệu, làm phá hoại mối liên kết lignin, cellulose hemicellulose, làm cho mối liên kết chúng bị phá vỡ, phần cellulose hemicellulose bị phân hủy, tế bào trương nở, làm cho kết cấu nguyên liệu tơi xốp, mềm mại, từ tạo thuận lợi cho q trình tiêu hóa Thơng thường sử dụng amonia hiệu suất tiêu hóa tăng lên khoảng 20%, tổng giá trị dinh dưỡng nguyên liệu tăng lên gấp đôi, đồng thời lại chống tượng mốc, tiêu diệt ký sinh trùng,… - Sản xuất vật liệu nhẹ dùng kiến trúc Phế liệu nông nghiệp có hàm lượng cellulose lignin phong phú, coi loại nguyên liệu dùng để sản xuất loại vật liệu composite dùng kiến trúc Chúng nghiền thành sợi, sau kết hợp với keo dán để tạo loại ván sợi phổ thơng, ván sợi chậm cháy; kết hợp với xi măng chất phụ gia khác để sản xuất vật liệu ván dăm xi măng, ván định hình, vật liệu cường độ cao Ngồi ra, sản xuất nhiều loại ván lõi rỗng từ nguyên liệu phế liệu nông nghiệp - Tạo lượng từ phế liệu nông nghiệp Từ xưa tới nay, phế liệu nông nghiệp coi loại nhiên liệu đốt chủ yếu người nông dân quốc gia nông nghiệp, trước phế liệu nơng nghiệp ln chiếm vị trí quan trọng đời sống người nông dân Tuy nhiên, theo phát triển xã hội, sống người nông dân dần cải thiện, người nông dân không sử dụng phế liệu nông nghiệp làm nhiên liệu đốt cho sinh hoạt nữa, mà nguồn nhiên liệu đốt người nông dân thay nhiên liệu khơng khói bụi Đồng thời, để trì mơi trường sinh thái, tạo phát triển bền vững, nhiều quốc gia giới tiến hành nghiên cứu kỹ thuật để lợi dụng tốt nguồn phế liệu nông nghiệp, đồng thời đạt thành đáng kể, kỹ thuật ngày thành thục, triển khai ứng dụng quy mô định (1) Kỹ thuật đốt trực tiếp Thành phần chủ yếu phế liệu nông nghiệp carbohydrate, q trình đốt cháy triệt để tạo nguồn lượng tái sinh Các nghiên cứu cho thấy, giá trị lượng nguyên liệu rơm rạ, thân ngơ vào khoảng 16 MJ/kg Ngồi ra, lượng sinh từ q trình đốt cháy phế liệu nơng nghiệp có giá thành rẻ, dễ áp 87 + Đối với bột không cần tẩy trắng: Nhiệt độ nấu bột: 120oC; Hàm lượng hóa chất sử dụng 16%; Thời gian bảo ôn: 120 phút; Hiệu suất bột thu là: 40,20% Kết nghiên cứu cho ta thấy rơm rạ nguyên liệu thích hợp cho sản xuất bột giấy làm bao bì (bìa carton) với yêu cầu độ trắng khơng cao, giá thành rẻ Vì hiệu suất bột thu không thực cao loài nguyên liệu gỗ, nguyên liệu tận dụng từ phế liệu nơng nghiệp nên nghiên cứu lợi dụng chúng kết hợp sử dụng với loại nguyên liệu gỗ khác để sản xuất bột giấy hồn tồn có triển vọng Kiến nghị - Nghiên cứu đồng bộ, hồn thiện từ khâu ngun liệu, cơng nghệ sản xuất bột giấy đến sản xuất giấy để đánh giá đầy đủ xác rơm rạ làm nguyên liệu sản xuất bột giấy - Nghiên cứu sản xuất bột giấy từ rơm rạ phương pháp khác phương pháp sản xuất bột hiệu suất cao, phương pháp nấu sulfite… - Nghiên cứu sản xuất loại giấy cao cấp từ bột giấy nấu từ rơm rạ - Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột giấy từ rơm rạ kết hợp với gỗ để sản xuất bột giấy có chất lượng cao 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Cao Quốc An, Nguyễn Thị Minh Nguyệt (2005), Nguyên lý kỹ thuật sản xuất bột giấy, Tài liệu dịch, NXB Công nghiệp nhẹ Trung Quốc, Hà Nội Cao Quốc An, Nguyễn Thị Minh Nguyệt (2004), Hỏi đáp kỹ thuật Sản Xuất Bột Giấy, Tài liệu dịch, NXB Công nghiệp nhẹ Trung Quốc, Hà Nội Võ Văn Chi (2003), Từ điển thực vật thông dụng tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội Hà Chu Chử (1997), Hố học cơng nghệ hố Lâm sản, Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội Nguyễn Việt Dũng (2010), Nghiên cứu thử nghiệm tạo bột giấy từ phế thải nông nghiệp thân ngơ phương pháp nấu xút, Khố luận tốt nghiệp, Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội Nguyễn Thị Minh Nguyệt (2005), Hoá học gỗ, Tài liệu dịch, Giáo trình Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội Nguyễn Huy Thành (2004), Nghiên cứu khả sản xuất bột giấy Sa Mộc 10 tuổi, Khoá luận tốt nghiệp, Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội Kiều Văn Hùng (2010), Nghiên cứu mối quan hệ tỷ lệ hỗn hợp rơm - gỗ chất lượng ván dăm hỗn hợp rơm - dăm gỗ, Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ, Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội Trịnh Văn Tấn (2008), Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ thời gian nấu đến hiệu suất bột giấy chế biến từ thân Cỏ Voi Lai phương pháp xút, Khoá luận tốt nghiệp, Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội 10 Nguyễn Viết Tùng (2010), Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột sunfate từ Luồng (Dendro Calamus barbutus Hsuch et D.Z.Li), Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ, Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội 89 11 Trần Mạnh Thắng (2003), Nghiên cứu tiềm sản xuất bột giấy vân sam vỏ đỏ (phân tích thành phần hố hoc, xác định hình thái kích thước sợi), Khoá luận tốt nghiệp, Đại học Lâm nghiệp, Hà Nội 12 Hồ Sĩ Tráng (2003), Cơ sở hoá học gỗ xenluloza, Tập 1, Nxb Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 13 Đào Viết Phú (1996), Nghiên cứu sử dụng phế liệu dịch đen nhà máy giấy để tổng hợp chất kết dính cho ván nhân tạo, Luận án Tiến sỹ Viện KHLNVN, Hà Nội Tiếng Anh 14 Arnno p schniewind (1989), Concise encyclopelia of wood & woodbesed materials, Univercity of California Berkeley, CA, USA 15 Assarson A et al (1967), Svensk papperstidn., 70(6): 205 16 Coffey K A., (1982), Characteristics of the Chemi - washer at G-P’ s Bellingham and Grossett mills Paper Trade J., 166(15): 23-25 17 Harkin (1996), Constitution and Biosynthesis of Lignin Springer, Verlag New York 18 Hu W.J.;Harding S.A.;Lung J (1999), Repression of lignin biosynthesis promotes cellulose accumulation and growth in transgenic trees, Nat Biotech 19 Parameswaran N, Liese W (1980) , Utrastructural aspects of Bamboo cells, Cellu 20 J.P Casey Pulp and paper chemistry and chemical technology Third edition/ Vol I New York A Wiley interscience publication 21 Springer E.L et al (1969), USDA Forest Service Research Paper FPL100, Madiso Wis 22 Rauma Repolá s, (1985), New pro- feed washers for brown stock washing Paper Trade J., 1985, 169(3): 34 90i LỜI CẢM ƠN Nhân dịp hồn thành luận văn, cho phép tơi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Cao Quốc An người trực tiếp hướng dẫn tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn cán trực thuộc Trung tâm thí nghiệm khoa Chế biến lâm sản, khoa Sau đại học thư viện Trường Đại học Lâm nghiệp tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo, cô giáo, nhà khoa học ngành Chế biến lâm sản, bạn bè đồng nghiệp có nhiều ý kiến hướng dẫn quý báu, quan tâm, giúp đỡ, động viên tơi q trình nghiên cứu Tơi xin cam đoan số liệu thu thập, xử lý tính tốn trung thực trích dẫn rõ ràng Hà Nội, ngày 02 tháng 06 năm 2011 Tác giả Phạm Lê Hoa 91 PHỤ BIỂU Phụ biểu 01: Kết xác định thành phần hóa học rơm rạ Thành phần hoá học STT Hàm lượng (%) Hàm lượng tro 15,60 Các chất tan nước nóng 24,31 Các chất tan nước lạnh 6,5 Các chất tan NaOH 1% 45,25 Hàm lượng Lignin 12,00 Cellulose 37,25 Phụ biểu 02: Kết xác định hàm lượng chất tan NaOH 1% STT mphễu(g) mdăm(g) mphễu+dăm(trước sấy) mphễu+dăm(sau (g) sấy) mdăm(sau sấy) NNaOH (g) ( %) (g) 91,9270 2,0304 93,9574 93,0396 1,1126 45,20 45,3154 2,0072 47,3226 46,4133 1,0979 45,30 NNa trung bình = 45,25 % Phụ biểu 03: Kết xác định hàm lượng chất tan nước lạnh STT mphễu (g) mdăm (g) mphễu+dăm (trước sấy) (g) mphễu+dăm(sau sấy) (g) mdăm(sau sấy) Hàm lượng (g) nước lạnh (%) 84,5973 2,0251 86,6224 86,6221 1,8949 6,43 75,2018 2,0050 77,2068 77,0748 1,8730 6,58 Hàm lượng nước lạnh trung bình = 6,50 % 92 Phụ biểu 04: Kết xác định hàm lượng cellulose STT mphễu lọc mdăm mphễu+dăm(trước sấy) (g) (g) (g) Hàm lượng mphễu+dăm(sau sấy) (g) cellulose,% 85,2019 1,0059 86,2078 85,5729 36,88 47,5426 1,0339 48,5765 47,6316 37,62 Hàm lượng cellulose trung bình = 37,25 % Phụ biểu 05: Kết xác định hàm lượng chất tan nước nóng Hàm STT mphễu mdăm (g) (g) mphễu+dăm(trước sấy) mphễu+dăm(sau (g) sấy) (g) mdăm(sau sấy) lượng (g) nước nóng (%) 86,9962 2,0004 88,5329 88,9966 1,5367 23,18 84,4485 2,0417 86,4902 85,9708 1,5223 25,44 Hàm lượng nước nóng trung bình = 24,31 % Phụ biểu 06: Kết xác định độ ẩm Độ ẩm TT mcốc,g mdăm,g mcốc +dăm mdăm(sau sấy),g dăm TB,% (trước sấy),g Lần Lần Lần 37,7209 3,0297 40,6048 2,5310 2,4930 2,4899 13 38,8405 3,1324 41,9729 2,7890 2,6911 2,2610 15,69 Độ ẩm trung bình = 14,35% 93 Phụ biểu 07: Kết xác định hàm lượng tro STT mcốc,g mdăm,g mcốc +dăm (trước mcốc +dăm (sau sấy),g sấy),g Mtro,g Hàm lượng tro,% 38,7517 5,0203 43,5920 39,5465 0,7048 16,39 39,6795 5,0168 44,6963 40,3159 0,6364 14,81 Hàm lượng tro trung bình = 15,60 % Phụ biểu 08: Kết xác định hàm lượng lignin mdăm (g) mphễu+dăm(trước sấy)(g) Hàm lượng lignin,% STT mphễu lọc (g) 36,4717 1,0085 37,4802 11,48 33,5926 1,0909 34,6835 12,53 Hàm lượng lignin trung bình = 12,00 % 94 Phụ biểu 09: Sự biến thiên nhiệt độ trình nấu Ở nhiệt độ nấu 140oC Ở nhiệt độ nấu 160 oC Ở nhiệt độ nấu 180 oC Thời gian Nhiệt độ Thời gian Nhiệt độ Thời gian Nhiệt độ 22 23 32 10 26 10 29 10 38 15 32 15 34 15 49 20 39 20 42 20 54 25 49 25 52 25 66 30 60 30 64 30 73 35 73 35 80 35 88 40 84 40 102 40 106 45 99 45 120 45 117 50 115 50 136 50 140 55 131 55 152 55 148 60 140 60 160 60 159 65 169 70 284 95 Phụ biểu 10: Sơ đồ nấu bột 120ºC 140ºC 160ºC 60’ 90’ 120’ 60’ 90’ 120’ 60’ 90’ 120’ 16% 18% 10 11 12 13 14 15 16 17 18 20% 19 20 21 22 23 24 25 26 27 96 Phụ biểu 11: Xác định hiệu suất bột giấy TT m1 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 29.52 29.7 29.8 30 30.12 30.12 29.58 29.56 29.35 30.23 30.56 30.48 29.63 28.65 30.21 30.1 30.16 29.12 29.15 29.3 29.35 29.66 29.89 29.45 29.54 28.46 29.5 mbột 14.26 12.21 11.99 12.40 11.00 9.40 9.29 8.08 6.79 13.65 12.88 11.63 10.91 9.33 8.60 7.57 8.21 6.21 12.61 11.57 11.36 10.13 9.13 8.28 5.28 7.02 6.46 H1 m2 48.31 41.12 40.22 41.32 36.51 31.22 31.42 27.33 23.15 45.16 42.15 38.16 36.82 32.56 28.48 25.15 27.21 21.32 43.25 39.49 38.72 34.15 30.56 28.12 17.89 24.67 21.89 4.08 4.78 4.99 4.96 5.29 6.62 6.10 6.90 8.01 4.34 4.85 5.12 5.37 6.40 6.66 8.41 7.29 9.06 4.65 5.07 5.25 5.70 6.42 7.08 7.95 7.88 10.47 mbột 2.04 2.06 2.01 1.97 2.07 1.95 1.92 2.07 2.13 2.04 1.94 2.06 2.02 1.92 2.03 2.29 1.84 2.08 2.01 2.00 2.04 1.95 1.91 1.90 3.08 2.10 2.21 H2 49.99 43.18 40.18 39.64 39.13 29.44 31.56 29.99 26.63 47.1 40.05 40.2 37.64 30 30.46 27.17 25.17 22.94 43.23 39.49 38.86 34.21 29.7 26.86 38.79 26.69 21.07 Htb 49.15 42.15 40.2 40.48 37.82 30.33 31.49 28.66 24.89 46.13 41.1 39.18 37.23 31.28 29.47 26.16 26.19 22.13 43.24 39.49 38.79 34.18 30.13 27.49 28.34 25.68 21.48 97 Phụ biểu 12: Hiệu suất bột giấy 120ºC 60’ 90’ 140ºC 120’ 60’ 90’ 160ºC 120’ 60’ 90’ 120’ 16% 49,15 42,15 40,20 40,48 37,82 30,33 31,49 28,66 24,89 18% 46,13 41,10 39,18 37,23 31,28 29,47 29,16 26,19 22,13 20% 43,24 39,49 38,79 34,18 30,13 27,49 28,34 25,68 21,48 Phụ biểu 13: Kết xác định trị số Kappa từ nguyên liệu rơm rạ 120ºC 60’ 90’ 140ºC 120’ 60’ 90’ 160ºC 120’ 60’ 90’ 120’ 16% 35,21 31,12 25,56 23,28 21,22 17,44 15,33 14,52 13,34 18% 33,52 28,85 23,12 20,23 19,81 16,26 14,23 13,13 12,11 20% 31,22 26,32 22,17 20,11 17,45 14,51 13,22 12,47 11,89 Phụ biểu 14: Kết xác định độ trắng bột từ rơm rạ, %ISO 120ºC 140ºC 160ºC 60’ 90’ 120’ 60’ 90’ 120’ 60’ 90’ 120’ 16% 13,3 18,3 26,6 26,8 27,6 29,7 29,6 33,1 35,1 18% 16,5 21,2 27,9 28,7 29,4 31,1 32,2 34,6 36,7 20% 18,5 24,5 29,8 29,7 30,8 33,5 33,9 36,2 38,2 98ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn…………………………………………………………………….i Mục lục……………………………………………………………………… ii Danh mục bảng………………………………………………………… v Danh mục hình………………………………………………………… vi ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ý nghĩa tính tất yếu việc lợi dụng phế liệu nông nghiệp 1.2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 11 1.2.1 Trên giới 11 1.2.2 Trong nước 13 1.3 Trữ lượng rơm rạ 14 1.4 Xu hướng phát triển ngành giấy - Bột giấy 15 1.5 Nguyên liệu rơm rạ 16 1.5.1 Đặc điểm cấu tạo tính chất lúa 16 1.5.2 Đặc điểm cấu tạo tính chất rơm, rạ 17 Hình 1.1 Nguyên liệu rơm rạ 19 Chương .20 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 20 2.2 Nội dung nghiên cứu 20 2.2.1 Thí nghiệm xác định thành phần hóa học nguyên liệu rơm rạ 20 - Xác định hàm lượng tro; 20 - Xác định hàm lượng chất tan NaOH; 20 - Xác định hàm lượng chất tan nước lạnh; 20 - Xác định hàm lượng xenlulo dung dịch axit nitric-cồn; 20 - Hàm lượng chất tan nước nóng; 20 iii 99 - Xác định hàm lượng Lignin 20 2.2.2 Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột giấy từ nguyên liệu rơm rạ phương pháp nấu xút .20 - Xác định hiệu suất bột giấy; 20 - Xác định trị số Kappa; 20 - Xác định độ trắng bột 20 2.3 Phạm vi đối tượng nghiên cứu 20 2.4 Phương pháp nghiên cứu 20 Chương 22 CƠ SỞ LÝ LUẬN 22 3.1 Khái niệm quy trình sản xuẩt bột giấy 22 3.2 Nguyên lý nấu bột giấy nguyên lý nấu phương pháp xút 22 3.2.1 Nguyên lý nấu bột giấy 22 3.2.2 Nguyên lý nấu phương pháp xút 24 3.2.2.1 Một số định nghĩa trình nấu phương pháp xút 24 3.2.2.2 Các thông số cơng nghệ q trình nấu 26 3.2.2.3 Chuẩn bị dịch nấu 27 3.2.2.4 Diễn biến trình nấu kiềm 28 3.3 Kỹ thuật nấu bột 29 3.3.1 Kiểm tra nồi nấu .30 3.3.2 Nạp nguyên liệu dịch nấu 30 3.3.3 Tăng ôn 31 3.3.4 Bảo ôn .31 3.3.5 Kết thúc nấu 32 3.4 Nguyên liệu rơm rạ sản xuất bột giấy 32 Chương 34 THỰC NGHIỆM 34 4.1 Chuẩn bị nguyên liệu 34 4.2 Thí nghiệm xác định thành phần hóa học rơm rạ 35 4.2.1 Xác định độ ẩm .35 4.2.2 Xác định hàm lượng tro (Theo tiêu chuẩn T - 15 - OS – 58) 37 4.2.3 Xác định hàm lượng chất tan NaOH 1% (TC: T - 0S -59) 39 iv 100 4.2.4 Xác định hàm lượng chất tan nước lạnh (TC: T1-OS-59) 40 4.2.5 Xác định hàm lượng xenlulo dung dịch axit nitric-cồn (Tiêu chuẩn T-210-OS-70) 41 4.2.6 Hàm lượng chất tan nước nóng (TC: GB 2677,4-81) 43 4.2.7 Xác định hàm lượng Lignin (Tiêu chuẩn T – 13 OS – 54) 44 4.3 Thí nghiệm nấu bột giấy: 4.3.1 Nấu phương pháp xút .46 Chương 57 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57 5.1 Thành phần hóa học nguyên liệu rơm rạ 57 5.1.1 So sánh hàm lượng tro rơm rạ với nguyên liệu khác 58 5.1.2 So sánh hàm lượng chất tan NaOH 1% rơm rạ với nguyên liệu khác 59 5.1.3 So sánh hàm lượng lignin nguyên liệu rơm rạ với nguyên liệu khác 60 5.1.4 So sánh hàm lượng chất tan nước lạnh rơm rạ với nguyên liệu khác 62 5.1.5 So sánh hàm lượng chất tan nước nóng rơm rạ với nguyên liệu khác .63 5.1.6 So sánh hàm lượng cellulose rơm rạ với nguyên liệu khác 64 5.2 Kết thí nghiệm nấu bột giấy 64 5.2.1 Đối với bột cần tẩy trắng 65 5.2.1.1 Hiệu suất bột sau nấu 65 5.2.1.2 Trị số Kappa nguyên liệu rơm rạ 71 5.2.1.3 Độ trắng bột giấy từ rơm rạ 77 5.2.2 Đối với bột không cần tẩy trắng 83 KẾT LUẬN TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ .86 Kết luận 86 Kiến nghị 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 101 ... nguyên liệu rơm rạ; HafuWang năm 1991 nghiên cứu kỹ thuật thu hồi bazơ từ dịch đến 13 nấu bột giấy từ nguyên liệu rơm rạ phương pháp xút; D.K.Misra năm 1982 tiến hành nghiên cứu kỹ thuật sản xuất bột. .. vách mỏng so với nguyên liệu rơm rạ, từ làm cho tính lọc nước bột giấy tương đối tốt, chất lượng giấy tạo thành nhìn chung cao so với nguyên liệu rơm rạ Trong nguyên liệu rơm rạ lau sậy, phận mấu... xuất bột giấy từ nguyên liệu rơm rạ kỹ thuật nhiễm, kết thu khả quan mặt kỹ thuật, hiệu kinh tế lại không cao; V.J.Boimer, năm 1984 tiến hành nghiên cứu sản xuất bột giấy từ nguyên liệu rơm rạ phương