quả của chất trợ nghiền
Các thí nghiệm dƣới đƣợc th c hi n t i phòng thí nghi m Công ty C ự ệ ạ ệ ổ phần Công ngh và Thiệ ết b Bách khoa Hà Nị ội. Địa ch S 7 Ngõ 15 Ph T Quang Bỉ ố ố ạ ửu – Phƣơng Bách Khoa – Quận Hai Bà Trƣng –TP Hà N i. ộ
2.3.5.1. Xác định khối lượng riêng của xi măng [1] - Chu n b : ẩ ị
+ Bình xác định khối lƣợng riêng + Cân phân tích
+ Dầu h a ỏ + Phễu nh ỏ
47
+ Khoảng 200g xi măng cho mỗi m u nghiẫ ền xi măng, đƣợ ấy khô đếc s n khối lƣợng không đổi và để ngu i trong bình hút ộ ẩm đến nhiệt độ phòng thí nghi m. ệ
- Tiến hành:
+ Dùng phễu đổ ầ d u h a vào bìỏ nh đến v ch s 0. Dùng gi y l c th m nh ng gi t dạ ố ấ ọ ấ ữ ọ ầu bám quanh c bình. ổ
+ Cân 65g xi măng, dùng thìa nhỏ xúc xi măng và đổ ừ ừ t t qua ph u vào bình, l c ễ ắ nh ẹ cho xi măng chảy xuống đáy bình. Dầu trong bình dâng lên đến m t vộ ạch nào đó của phần chia độ. Xoay lắc bình sao cho không khí trong xi măng thoát hết ra ngoài, ghi lại m c d u trong bình. ự ầ
+ Tiến hành 2 lần nhƣ trên - K t qu : ế ả
+ Khối lƣợng riêng của xi măng, tính bằng gam trên centimét kh i (g/cmố 3 ) theo công thức: xm d m V (2.32) m
Trong đó: xm : Khối lƣợng mẫu xi măng, gam Vd : Th tích d u chi m ch ể ầ ế ỗ xi măng, cm3
+ Lấy trung bình c ng c a 3 k t qu ộ ủ ế ả
+ Khối lƣợng riêng của xi măng là bƣớc đệm để xác định di n tích b m t riêng theo ệ ề ặ phƣơng pháp Blaine.
2.3.5.2.Xác định lượng nước tiêu chu n và th i gian ninh k t cẩ ờ ế ủa xi măng Áp d ng theo TCVN 4031 : 1985 [1]. ụ
Hình 2.5. D ng c ụ ụ Vika xác định lượng nước tiêu chu n và th i gian ninh kẩ ờ ết
2.3.5.3. Đánh giá dựa trên độ nghi n m n cề ị ủa xi măng [1]
48
chu n, tẩ ốc độ ninh kết và đóng rắn, xi măng nghiền càng m n thì mác c a nó càng cao. ị ủ Đánh giá độ m n bị ằng phƣơng pháp tỷ di n (b m t riêng cmệ ề ặ 2/g). Xi măng thƣờng S = 2500-3500 cm2/g và đánh giá dựa trên phƣơng pháp sàng.
Phƣơng pháp sàng:
Xét quá trình nghi n có mề ẫu đối ch ng và quá trình nghi n có pha thêm ch t tr ứ ề ấ ợ nghi n trên máy nghiề ền hai ngăn, tuy nhiên ta nghiền trong cùng m t thộ ời gian t và đem ra sàng trên sàng N0,08 rồi so sánh lƣợng còn l i trên sàng c a hai m u. ạ ủ ẫ
Hiệu qu ả trợ nghiền đƣợ ẽ đƣợc s c tính theo công thức: i = 0 1 m m mo ×100 % (2.15) Trong đó: i : hi u qu ệ ả trợ nghi n, % ề m0 : lƣợng còn l i trên sàng Nạ 0,08 c a mủ ẫu đối ch ng ứ m1: lƣợng còn l i trên sàng Nạ 0,08 c a m u s d ng tr nghiủ ẫ ử ụ ợ ền.
Khi đánh giá hiệu qu tr nghi n có mả ợ ề ẫu đối ch ng và m u tr nghi n thì h s i ứ ẫ ợ ề ệ ố càng l n thì hi u qu nghi n càng tớ ệ ả ề ốt. Ngƣợ ại khi đánh giá độc l nghi n m n mà ch dùng ề ị ỉ m t m u không có i ch ng thì h s i càng nh thì hi u qu ộ ẫ đố ứ ệ ố ỏ ệ ả trợ nghi n càng t ề ốt.
- Chu n b : ẩ ị + Sàng 0,08 mm + Cân điệ ửn t , chổi sơn
+ Khoảng 200 gam mẫu xi măng sấ ởy nhiệt độ không đổi và để trong bình hút m ẩ đến nhiệt độ PTN
- Tiến hành:
Hình 2.6. Sàng xi măng
Xi măng sau khi nghiền đƣợc sàng qua sàng 0,08 mm, cân lấy 50g đã sấ ởy nhiệt độ 105oC trong 2h rồi để ngu i trong bình hút ộ ẩm đến nhiệt độ PTN. Đổ xi măng vào sàng 0,08mm đã đƣợc lau s ch s , dùng ch i quét m t sàng khoạ ẽ ổ ặ ảng 15 phút thì đem cân khối
49
lƣợng trên sàng. Làm l i m t lạ ộ ần nhƣ trên.
K t qu l y trung bình c ng c a hai l n sàng. ế ả ấ ộ ủ ầ Phƣơng pháp đo bề ặ m t riêng (Blaine) Áp d ng theo TCVN 4030 : 1985 [1]. ụ
Hình 2.7. D ng c ụ ụ xác định Blaine
2.3.5.4. Đánh giá dựa trên cường độ ch u nén c a bê tông [1] ị ủ
Cƣờng độ ch u nén cị ủa xi măng đƣợc đánh giá thông qua cƣờng độ ch u l c c a h ị ự ủ ồ xi măng với cát tiêu chu n ( t l ẩ ỷ ệ Xi/Cát = 1/3, Nƣớc / Xi = 0,5 ) tu i 3 ngày, 28 ngày. ở ổ
- Chu n b : ẩ ị
+ Khuôn 40 mm x 40 mm x 160 mm, đã vệ sinh s ch s , bôi m ch ng dính. ạ ẽ ỡ ố + Thiết b bị ảo dƣỡng m u. ẫ
+ Chảo, bay, chày d m, máy d m, dao, ầ ầ ống đong 250 ml, máy nén bê tông. + Lƣợng v t liậ ệu dùng: 450g xi măng, 1350g cát tiêu chuẩn, 225ml nƣớc. - Tiến hành:
+ Cho cát và xi măng vào chảo đã lau bằng gi m, dùng bay trẻ ẩ ộn đều. Khoét m t l ộ ỗ ở ữa, đổ ết nƣớ gi h c vào ngâm 30s. dùng bay trộn đều trong 5 phút. Đổ ữa đề v u vào 3 ngăn của khuôn 40 (mm) x 40 (mm) x 160 (mm) đến ½ chi u cao, dùng chày d m, ề ầ cho ti p h t v a, d m b ng chày r i cho lên máy d m 30 cái, dùng dao làm ph ng b ế ế ữ ầ ằ ồ ầ ẳ ề mặt, sau đó dán nhãn.
+ Bảo dƣỡng mẫu trong khuôn 24h. Sau đó, tháo khuôn, mẫu đem ngâm ngập nƣớc. + Đến tu i th ổ ử 3 ngày, 28 ngày thì đem thử cƣờng độ ằ b ng máy nén 30 t n [1]. ấ
50
CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Tách lignin từ dịch đen
3.1.1. Các tính chất hóa lý của dịch đen
Dịch đen lấ ừ ể chứy t b a dịch, đƣợ ọc l c b ỏ các xơ sợi nh ỏ trƣớc khi phân tích. K t qu ế ả phân tích m t s tính chộ ố ất hóa lý cơ bản c a dủ ịch đen đƣợc đƣa ra trong bảng 3.1 và b ng ả 3.2.
Bảng 3.1. Thành phần hóa học chất khô của dịch đen
STT Chỉ tiêu xác nh đị Đơn vị tính Thành ph n trong d ch ầ ị đen (%) 1 Lignin kiềm (kết tủa đƣợc) % 26,5 2 Lignin không kết tủa đƣợc % 6,25 3 Các chất hữu cơ % 7,84 4 NaOH % 1,2 5 Các chất vô cơ khác % 25,9 Bảng 3.2. Đặc tính vật lý dịch đen Chỉ tiêu xác định Thông s ố Khối lƣợng riêng (kg/dm3) 1,07 pH 12,4 Độ nh t t i nhiớ ạ ệt độ 25°C (cP) 10,2
T k t qu phân tích thành ph n hóa lý c a dừ ế ả ầ ủ ịch đen đƣợc đƣa ra trong bảng 3.1 và 3.2, nh n th y r ng dậ ấ ằ ịch đen của nhà máy gi y bãi bấ ằng khá đặc, ch a nhi u ch t th i gây ứ ề ấ ả ô nhiễm môi trƣờng nghiêm tr ng nọ ếu không đƣợc x lý, lignin chiử ếm hàm lƣợng khá l n ớ trong dịch đen.
c thu h i lignin t d t ng h p các s n ph m có giá tr ng d ng Do đó, việ ồ ừ ịch đen để ổ ợ ả ẩ ị ứ ụ trong nhiều lĩnh vực là c n thiầ ết để giảm thi u ô nhiể ễm môi trƣờng và tăng hiệu qu kinh t ả ế c a quá trình x lý. ủ ử
51
3.1.2. Điều kiện tối ƣu tách lignin từ dịch đen 3.1.2.1. Xác định thông số các biến công nghệ 3.1.2.1. Xác định thông số các biến công nghệ a. pH c a quá trình ủ
Trong thành ph n dầ ịch đen nhà máy giấy, ngoài các chất vô cơ và lignin, còn có chứa một lƣợng nh a, axit béo và m t s h p chự ộ ố ợ ất hữu cơ khác. Các chất này ảnh hƣởng trực tiếp đến chất lƣợng và kh ả năng hoạt động b m t c a s n ph m lignosulfonat t ng ề ặ ủ ả ẩ ổ h p nên ta tách các ch t không mong muợ ấ ốn này trƣớc khi tách l y lignin. ấ
Y u t quan tr ng nhế ố ọ ất đối v i quá trình tách lignin t dớ ừ ịch đen là pH vì nó ảnh hƣởng đến hi u su t tách, v a quyết địệ ấ ừ nh tính ch t cấ ủa lignin đƣợc tách ra. Độ pH nh ả hƣởng đến quá trình tách nhựa và công đoạn tách lignin t dừ ịch đen. Vì vậy, cần xác định pH cho 2 công đoạn này.
Lƣợng axít đƣợc b sung vào dổ ịch đen trong quá trình kế ủt t a bao gồm lƣợng axít c n thiầ ết để trung hòa lƣợng kiềm dƣ trong dịch đen, lƣợng axít c n thi t cho ph n ng vầ ế ả ứ ới lignin và lƣợng dƣ đủ để ảo đả b m quá trình k t t a x y ra m t cách nhanh chóng và hiệu ế ủ ả ộ suất cao. T c là quá trình này ph i diứ ả ễn ra trong môi trƣờng axít.
Tiến hành thí nghi m kh o sát s ệ ả ự ảnh hƣởng c a pH lên quá trình k t tủ ế ủa lignin đƣợc tiến hành v i 100 gam dớ ịch đen ở các điều kiện nhƣ sau:
+ Thời gian tách: 30 phút
+ Nhiệt độ quá trình k t t a : 80ế ủ oC + pH: dao động 2 n 6 đế
Hình 3.1. Ảnh hưởng của pH đến quá trình tách lignin
K t qu thí nghiế ả ệm đƣợc th hi n trong bể ệ ảng 3.3 và đƣợc th hi n trên hình 3.1. ể ệ T b ng 3.3 và hình 3.1 có th rút ra m t s nhừ ả ể ộ ố ận xét nhƣ sau:
- pH thu c kho ng t - 4 thì lignin tách ra có khộ ả ừ 2 ối lƣợng l n nh t, tớ ấ ốc độ ọ l c nhanh nh t, th i gian l c ch t 7 - 12 phút. ấ ờ ọ ỉ ừ
52
- Khi giảm lƣợng H2SO4 thì lƣợng lignin thu đƣợc gi m vì các nhóm hydroxyl ả
phenolic chƣa chuyển h t sang tr ng thái t ế ạ ự do để ế ủa, lƣợ k t t ng lignin tách ra kh i d ch ỏ ị đen không nhiều, đồng th i, trong trƣ ng h p này h keo c a dờ ờ ợ ệ ủ ịch đen chƣa bị phá v ỡ nhi u nên dề ịch đen còn khá đặc, gây khó khăn cho quá trình lọc.
Bảng 3.3. Kết quả thí nghiệm khảo sát pH tách lignin
STT pH Khối lượng lignin (gam) Thời gian l c (phút) ọ
1 2,2 22,05 7 2 3,1 22,09 10 3 4 22,05 12 4 5,1 20,3 15 5 6 19,8 20 b. Th i gian tách lignin ờ
Bảng 3.4. Kết quả thí nghiệm khảo sát thời gian tách
STT Thời gian tách (phút) Khối lượng lignin (g) Thời gian l c (phút) ọ
1 20 19,36 10
2 30 22,03 8
3 40 23,02 6
4 50 22,1 6
5 60 22,09 7
53
Lƣợng lignin thu đƣợc ph thuụ ộc lƣợng s hi u qu phá v c u trúc keo c a h . Do ự ệ ả ỡ ấ ủ ệ đó khảo sát nh hả ƣởng c a th i gian tách lên quá trình k t t a lignin t dủ ờ ế ủ ừ ịch đen đƣợc ti n ế hành v i 100 gam dớ ịch đen trong các điều kiện nhƣ sau:
+ Thời gian tách: 20 60 phút –
+ Nhiệt độ ủ c a quá trình k t t a lignin: 80ế ủ oC + pH kế ủt t a : 4
K t qu các thí nghiế ả ệm đƣợc đƣa ra trong bảng 3.4 và th hi n trên hình 3.2. ể ệ T b ng 3.4 và hình 3.2, rút ra m t s nh n xét ừ ả ộ ố ậ nhƣ sau:
- Khi th i gian tách gi m t 30 phút xuờ ả ừ ống 20 phút thì lƣợng lignin gi m m nh và ả ạ khối lƣợng lignin nh nh t t i th i gian tách 20 phút. ỏ ấ ạ ờ
- Khi th i gian tách t 30 ờ ừ – 60 phút thì lƣợng lignin dao động không đáng kể. Lƣợng lignin tách đƣợ ớc l n nh t t i th i gian tách 40 phút. ấ ạ ờ
- Nhận th y r ng, th i gian ng n s ấ ằ ờ ắ ẽ không đủ để phá v h t h ỡ ế ệ keo để tách đƣợc lignin. Kho ng th i gian thích h p cho quá trình tách lignin là t 30 - 60 phút. ả ờ ợ ừ
c. Nhiệt độ ủ c a quá trình k t t a lignin ế ủ
Khảo sát ảnh hƣởng c a nhiủ ệt độ lên quá trình k t t a lignin ti n hành v i 100 gam ế ủ ế ớ dịch đen trong các điều kiện nhƣ sau:
+ Thời gian tách : 40 phút
+ Nhiệt độ ế ủa dao độ k t t ng : 20 - 100oC + pH = 4
K t qu thí nghi m kh o sát nhiế ả ệ ả ệt độ tách lignin đƣợc trình bày b ng 3.5 và hình ở ả 3.3.
54
Bảng 3.5. Kết quả thí nghiệm khảo sát nhiệt độ của quá trình kết tủa lignin STT Nhiệt độ Khối lượng lignin (gam) Thời gian l c (phút) ọ
1 20oC 15,4 35 2 30oC 18,68 22 3 40oC 20,34 15 4 50oC 21,5 11 5 60oC 22,21 9 6 70oC 22,26 8 7 80oC 23,03 6 8 90oC 22,84 6 9 100oC 22,65 6 T b ng 3.5 và hình 3.3 có th rút ra m t s nhừ ả ể ộ ố ận xét nhƣ sau:
- Khi nhiệt độ quá trình tách trong kho ng 20 ả – 60oC thì quá trình l c ch y ch m, ọ ả ậ lƣợng lignin thu đƣợc tăng theo nhiệt độ.
- Khi tăng nhiệt độ thì lƣợng lignin k t tế ủa tăng do độ nh t c a dớ ủ ịch đen giảm, làm tăng sự linh động c a phân t lignin v i các ion Hủ ử ớ +. Nhƣng khi nhiệt độ tăng đến 90oC thì lƣợng lignin có xu hƣớng gi m. ả
- Khi nhiệt độ tăng lên 100oC thì dịch đen sôi, tạo b t dọ ẫn đến lƣợng lignin giảm. 3.1.2.2. L p ma tr n k ho ch th c nghiậ ậ ế ạ ự ệm
Tiến hành các thí nghi m tách lignin t 100g dệ ừ ịch đen, trong đó thay đổi các thông s ố nhƣ: pH của quá trình k t t a, th i gian tách, nhiế ủ ờ ệt độ để nghiên c u s ứ ự ảnh hƣởng c a các ủ thông s ố đó đến hi u su t. ệ ấ
Hiệu suất thu hồi đƣợc tính theo công thức:
TT LT
m 0
H %
m 10 (3.1)
trong đó: mTT - lƣợng lignin thu hồi từ thực nghiệm.
mLT - lƣợng lignin theo lý thuy ết.
D a vào biự ểu đồ kh o sát pH, th i gian, nhiả ờ ệt độ ế ủa, ta đƣa ra vùng nghiên cứu k t t đố ới v i các y u t pH = 2 5, th i gian táchế ố – ờ n m trong kho ng 30 60 phút, nhiằ ả – ệt độ là t ừ 30oC - 80oC.
55
Trong mô hình, ch n y u t Zọ ế ố 1 là pH quá trình, y u t Zế ố 2 là th i gian tách, y u t Zờ ế ố 3 là nhiệt độ ế ủa. Khi đó ta có: k t t
Z1min = 2; Z1max = 5; Z01 = 3,5; ΔZ1 = 1,5 Z2min = 30 phút ; Z2max = 60 phút; Z02 = 45 phút; ΔZ2 = 15 phút Z3min = 30°C; Z3max = 80°C; Z0
3 = 55°C; ΔZ3 = 25ºC Mã hóa các bi n công ngh theo công th c: ế ệ ứ
o j j j j Z Z x ; j 1,3 Z Bảng 3.6. Bảng ma trận kế hoạch thực nghiệm N0 Biến th c ự Biến mã ŷi(%) Z1 Z2 (phút) Z3 (°C) x0 x1 x2 x3 1 2 30 30 +1 -1 -1 -1 53,42 2 5 30 30 +1 +1 -1 -1 49,32 3 2 60 30 +1 -1 +1 -1 49,00 4 5 60 30 +1 +1 +1 -1 36,39 5 2 30 80 +1 -1 -1 +1 69,50 6 5 30 80 +1 +1 -1 +1 82,80 7 2 60 80 +1 -1 +1 +1 82,50 8 5 60 80 +1 +1 +1 +1 69,95
Tiến hành th c nghi m t i tâm v i ba l n thí nghiự ệ ạ ớ ầ ệm, thu đƣợc các giá tr của hàm ị mục tiêu nhƣ sau:
ŷ01 = 56,50; ŷ02 = 57,49; ŷ03 = 54,89; Tính toán ta thu đƣợc các h s ệ ố nhƣ sau:
b0 = +61,61 ; b1 = -1,995; b2 = + 2,15; b3 = + 14,578 ; b12 = - 4,295; b13 = - 2,183; b23 = + 2,188; b123= -2,167. 2 2 2 2 ll 1 S 3 1[(56,5 56,293) (57,49 56,293) (54,89 56,293) ] 1,72 b 1,72 S 0,464 8 Nhƣ vậy, |b| ≥ t0,05.2 . Sb = 4,3.0,464 = 1,9952
56
V i mớ ức có nghĩa p = 0,05, bậ ực t do l p fặ 2 = 3 - 1 = 2; tra b ng giá tr chu n s ả ị ẩ ố Student ta có t0,05;2 = 4,30. Muốn có nghĩa |b| ≥ t0,05.2 . Sb. V y ch có các h s bậ ỉ ệ ố 0, b2, b3, b12, b13, b23, b123là có nghĩa và đƣợc gi lữ ại trong phƣơng trình hồi quy (vì chúng th a mãn ỏ điều ki n tệ bj ≥ t0,05;2). Sau khi lo i b các h s ạ ỏ ệ ố không có nghĩa ta có phƣơng trình hồi quy có dạng nhƣ sau: = 61,61 2,15 xŷ – 2 + 14,578x3-4,295 x1x2-2,183x1x3 +2,188x2x3 -2,1675x1x2x3 (3.2) Phƣơng sai dƣ: