a). Các phản natri dithionit trong hệ thống tẩy:
Natri dithionit khi ở trong dung dịch nước nó có thể bị phân ly theo các phản ứng sau: [24, 26]
S2O42- + 2H2O → HSO3- + 2H+ + 2e- (I.1) S2O42- + 2H2O → S4O62- + 4H+ + 4e- (I.2) S2O42- + 3H2O → HSO3- + HSO4-+ 4H+ + 4e- (I.3) S2O42- + 4H2O → 2HSO3- + 6H+ + 6e- (I.4) S2O42- + 2H2O → HSO3- + S2O32- (I.5) S2O42- + 3H2O + O2 → HSO3- + HSO4- (I.6) Các phản ứng từ (I.1) đến (I.4) tạo ra các tác nhân tẩy trong quá trình tẩy trắng, tuy nhiên do các phản ứng đều tạo ra ion H+ nên pH môi trường luôn có xu hướng giảm. Chính sự giảm pH dẫn đến phản ứng phân huỷ một phần S2O42- theo phản ứng (I.5), quá trình phân huỷ bắt đầu từ pH = 5 và tại pH < 4 sự phân huỷ diễn ra rất nhanh. Ngoài ra còn có phản ứng phân huỷ (I.6) bởi oxy hoà tan trong dung dịch.
27 Các phản ứng tẩy trắng của natri hydrosunfit đối với bột cơ học theo các hướng sau:
+ Khử các nhóm quinoidic trong hydroquinon + Khử các nhóm α-cacbonyl
+ Khử các một số nhóm andehit
+ Tách loại một số hợp chất màu có chứa Fe3+ và Fe2+
b). Các điều kiện công nghệ trong quá trình tẩy trắng bằng Na2S2O4
* Mức dùng Na2S2O4
Mục tiêu của quá trình tẩy trắng là độ trắng của bột, song yếu tố quyết định là mức dùng hoá chất tẩy. Đối với Na2S2O4 mức dùng thường được áp dụng trong công nghiệp từ 0,5 – 1,0% so với bột khô tuyệt đối. Độ trắng của bột tăng khi mức dùng hoá chất tăng song khi tăng mức dùng Na2S2O4 trên 2% độ trắng của bột gần như không thay đổi [24,26]. Với các điều kiện tẩy tối ưu, độ trắng của bột tăng không quá 10%ISO trong một giai đoạn tẩy. Để đạt được bột có độ trắng cao, người ta thường tẩy hai giai đoạn hoặc kết hợp với một giai đoạn peroxyt.
*Giai đoạn chelat hoá
Gỗ có chứa rất nhiều các nguyên tố, các nhà khoa học phát hiện trong gỗ thông có tới 27 nguyên tố kim loại. Số lượng các kim loại thay đổi theo từng loại gỗ và một số kim loại đặc trưng cho từng loại gỗ. Hàm lượng sắt trong bột gỗ thường cao hơn trong gỗ do bột gỗ bị nhiễm trong trong quá trình sản xuất. Vì ion sắt có màu vàng nên ảnh hưởng không tốt tới độ trắng của bột. Cả ion sắt (II) và sắt (III) đều tác động mạnh tới quá trình tẩy trắng bằng Na2S2O4. Các kim loại còn lại như: Mn, Cu, Ni, Cr hầu như không ảnh hưởng tới quá trình tẩy trắng Na2S2O4. [26]
Để giảm thiểu sự tác động của các ion kim loại tới quá trình tẩy trắng, người ta thường dùng một số tác nhân như: EDTA (tetra-natri etylendiamin), DTPA (dietylen triamin pentacetat)...Các tác nhân này sẽ tạo thành các phức chất với các kim loại đặc biệt là sắt và chúng sẽ bị loại ra theo nước rửa. Mức độảnh hưởng của các kim loại sẽđược làm rõ thêm trong phần tẩy trắng bằng peroxyt.
28 *Nhiệt độ tẩy
Nhiệt độ tẩy trắng bột cơ học bằng Na2S2O4được đề nghị tiến hành ở nhiệt độ 45 –600C trong các tháp tẩy [24,26]. Khi tăng nhiệt độ tẩy, độ trắng của bột tăng, song rất chậm và gần như không thay đổi khi nhiệt độ > 600C, khi nhiệt độ lớn hơn 1000C thì Na2S2O4 bắt đầu có bị phân huỷ.
*Thời gian tẩy
Dịch tẩy sau khi được trộn với bột, phản ứng của Na2S2O4 với các nhóm mang mầu diễn ra rất nhanh. Độ trắng của bột tăng rất nhanh trong vòng 15 phút ban đầu, khoảng thời gian sau tốc độ phản ứng giảm dần nên độ trắng của bột cũng tăng chậm dần và nó gần như không đổi sau 60 phút. Bằng các thí nghiệm cũng như các thử nghiệm thực tế, thời gian tẩy trắng bằng hydrosunfit thường sử dụng là 30 – 60 phút [24].
*Môi trường tẩy
Trong quá trình tẩy trắng bằng Na2S2O4, pH của môi trường liên tục giảm do vậy việc giữ ổn định pH trong suốt quá trình tẩy là điều rất quan trọng. pH tốt nhất cho quá trình tẩy trắng bằng Na2S2O4 là pH = 6,5. Tuy nhiên pH được đề nghị trong quá trình tẩy là pH = 4,5 – 5,5. Việc điều chỉnh pH được thực hiện bằng cách thêm các hoá chất: Na2SO3, Na3HPO4 hoặc NaOH [26].
*Nồng độ tẩy
Có lẽ điều hạn chế nhất trong công nghệ tẩy trắng bằng Na2S2O4 là nồng độ tẩy. Nồng độ tẩy thường được tiến hành ở nồng độ rất thấp, khoảng 3 –5%. Nguyên nhân chủ yếu là Na2S2O4 rất nhậy cảm với ôxy không khí, nó rất dễ bị phá huỷ theo phản ứng (I.6), do vậy quá trình tẩy thường được tiến hành ở nồng độ thấp, trong môi pha lỏng.
Các nhà khoa học cũng đã cố gắng tối ưu các điều kiện tẩy nhằm nâng nồng độ tẩy lên 8 –15% nhưng kết quả cải thiện không đáng kể, tại nồng độ 10%, độ trắng của bột chỉ cao hơn không quá 2 đơn vị độ trắng so với khi tẩy tại nồng độ 5% [26].
29 Ngoài các điều kiện kể trên, quá trình khuấy trộn cũng rất cần thiết. Như đã nói, Na2S2O4 rất dễ bị phân huỷ bởi ôxy không khí nên trong quá trình khuấy trộn cần hạn chế sự tiếp xúc của khối phản ứng đối với không khí hoặc tẩy trong môi trường khí trơ như: khí nitơ. Bằng cách này có thế tăng được độ trắng của bột CTMP sau tẩy lên 1-3 đơn vị [53].
Từ các điều kiện công nghệ ở trên ta cho ta thấy, quá trình tẩy bằng Na2S2O4: khó có thể đạt được độ trắng cao, tuy mức dùng hoá chất thấp song chỉ có thể tẩy được ở nồng độ thấp nên năng suất tẩy bị hạn chế, không phù hợp với các hệ thống tẩy hiện đại. Chính vì lý do đó mà Na2S2O4 dần được thay thế hoàn toàn bằng peroxyt hoặc kết hợp với peroxyt