Việc tách loại axit hexenuronic ra khỏi bột giấy là việc làm có ý nghĩa thực tiễn rất quan trọng. Trong nghiên cứu tách loại axit hexenuronic trong bột giấy sunfat gỗ cứng, nhóm tác giả sử dụng tác nhân tách loại axit hexenuronic là axit peroxymonosunfuric, đây là hướng nghiên cứu mới ở nước ta

Giới thiệu

          Công nghiệp giấy là ngành có nhiều nguy cơ gây ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất, vì vậy việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp công nghệ nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm giấy, tiết kiệm chi phí sản xuất đồng thời hướng tới công nghệ sản xuất thân thiện với môi trường là việc làm có ý nghĩa thực tiễn rất quan trọng.

          Hiện nay một hướng nghiên cứu mới đã và đang được các nhà khoa học quan tâm đó là việc sử dụng công nghệ tẩy trắng có giai đoạn tiền axit hóa. Hướng đi này được xem là cải tiến kỹ thuật rất hiệu quả của quá trình tẩy trắng, vì vậy việc nghiên cứu xây dựng quy trình tách loại axit hexenuronic trong bột giấy sunfat  gỗ cứng bằng axit peroxymonosunfuric có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn quan trọng.

Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Vật liệu nghiên cứu:

          Đối tượng nghiên cứu: Bột sunfat gỗ cứng chưa tẩy trắng sau giai đoạn tách loại lignin bằng oxy lấy từ Công ty Cổ phần Giấy An Hòa

            - Hóa chất sử dụng chính: Axit peroxymonosunfuric điều chế từ axit sunfuric và hydroperoxit trong phòng thí nghiệm.

Phương pháp nghiên cứu

Tác giả đã sử dụng một số phương pháp nghiên cứu như: phương pháp nghiên cứu lý thuyết; phương pháp thực nghiệm khoa học và vận dụng các tiêu chuẩn quốc tế, tiêu chuẩn Việt Nam, tiêu chuẩn cơ sở.

Kết quả và thảo luận

1. Ảnh hưởng của mức dùng MPS (H2SO5)

Để nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng H2SOtới quá trình tách loại axit hexenuronic, dựa vào kết quả của một số công trình nghiên cứu [1], tác giả đã lựa chọn các mức dùng H2SO5 0,2%; 0,4%; 0,6% và 0,8% với nhiệt độ tách loại 70oC và thời gian tách loại 70 phút. Kết quả thu được như sau:

1.1. Ảnh hưởng tới mức độ tách loại axit hexenuronic

Đồ thị Hình 1 cho thấy khi mức dùng H2SOtăng thì mức độ tách loại HexA tăng thể hiện ở hàm lượng HexA trong bột giảm. Tuy nhiên mức độ giảm hàm lượng HexA lớn nhất khi thay đổi mức dùng H2SOtừ 0 - 0,4%, khi tăng mức dùng H2SOlên 0,6% và 0,8% thì hàm lượng HexA tiếp tục giảm nhưng rất chậm. Để tách loại axit hexenuronic hiệu quả và tiết kiệm hóa chất nên sử dụng mức dùng 0,4%.

 

 

Hình 1: Ảnh hưởng của mức dùng H2SO5 tới hàm lượng axit hexenuronic trong bột  
(Nhiệt độ: 70oC, thời gian: 70 phút)

1.2. Ảnh hưởng tới trị số Kappa của bột

            Đồ thị Hình 2 cho thấy trị số Kappa của bột tỷ lệ nghịch với mức dùng axit H2SO5. Trị số Kappa càng thấp quá trình tẩy càng thuận lợi và tiêu hao ít hóa chất, tuy nhiên khi mức dùng H2SO5 > 0,4% thì trị số Kappa có xu hướng giảm rất chậm.

 

Hình 2: Ảnh hưởng của mức dùng H2SO5 tới trị số Kappa của bột
(Nhiệt độ: 70oC, thời gian: 70 phút)

1.3. Ảnh hưởng tới độ trắng của bột

            Đồ thị Hình 3 thể hiện kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng axit H2SOtới độ trắng của bột giấy sau tách loại axit hexenuronic. Từ đồ thị ta thấy độ trắng của bột giấy sau tách loại tỷ lệ thuận với mức dùng axit H2SO5. Tuy nhiên khi mức dùng H2SO5 > 0,4% thì độ trắng của bột giấy thu được sau quá trình tách loại tăng lên không đáng kể.

 

Hình 3: Ảnh hưởng của mức dùng H2SO5 tới độ trắng của bột 
 (Nhiệt độ: 70oC, thời gian: 70 phút)

1.4. Ảnh hưởng tới độ nhớt của bột

            Ảnh hưởng của mức dùng H2SO5 tới độ nhớt của bột sau tách loại axit hexenuronic được thể hiện trên Đồ thị Hình 4. Từ đồ thị ta thấy khi tăng mức dùng H2SO5 thì độ nhớt của bột sau tách loại giảm và đặc biệt giảm nhanh khi mức dùng H2SO> 0,4%.

 

Hình 4: Ảnh hưởng của mức dùng H2SOtới độ nhớt của bột 
(Thời gian: 70 phút, nhiệt độ: 70oC)

1.5. Ảnh hưởng tới hiệu suất bột

Đồ thị Hình 5 cho thấy hiệu suất bột thu được tỷ lệ nghịch với mức dùng H2SO5. Như vậy khi tăng mức dùng H2SO5sẽ làm giảm hiệu suất thu hoạch bột.

 

Hình 5: Ảnh hưởng của mức dùng H2SO5 tới hiệu suất bột
(Nhiệt độ: 70oC, thời gian: 70 phút)

          Từ những kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng axit H2SOđến quá trình tách loại axit hexenuronic cho thấy rằng: Khi tăng mức dùng H2SO5 thì hàm lượng axit hexenuronic trong bột giảm, trị số Kappa giảm, độ trắng tăng nhưng độ nhớt của bột và hiệu suất thu hoạch bột giảm, đặc biệt là khi mức dùng H2SO5 lớn hơn 0,4%. Do vậy mức dùng H2SOđối với quá trình tách loại axit hexenuronic nên lựa chọn là 0,4% để đảm bảo hiệu quả tách loại axit hexenuronic đồng thời độ nhớt và hiệu suất bột giảm ít hơn.

2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tách loại axit hexenuronic

            Sau khi lựa chọn được mức dùng axit H2SOtối ưu cho quá tách loại axit hexenuronic, tác giả nghiên cứu tiến hành khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình tách loại axit hexenuronic. Sử dụng mức dùng H2SOlà 0,4%, thời gian tách loại 70 phút và thay đổi nhiệt độ tách loại: 50oC; 60oC; 70oC; 80oC và 90oC. Kết quả thu được như sau:

2.1. Ảnh hưởng tới mức độ tách loại axit hexenuronic

            Kết quả ở đồ thị Hình 6 cho thấy với cùng thời gian và mức dùng hóa chất như nhau, khi tăng nhiệt độ tách loại thì mức độ tách loại HexA tăng thể hiện ở hàm lượng HexA trong bột giảm. Nhiệt độ tách loại càng cao hàm lượng axit hexenuronic còn lại càng thấp, đặc biệt khi nhiệt độ lớn hơn 700C.

 

 

Hình 6: Ảnh hưởng của nhiệt độ tách loại tới hàm lượng axit hexenuronic trong bột 
(Mức dùng H2SO5:0,4%, thời gian: 70 phút)

2.2. Ảnh hưởng tới trị số Kappa của bột

            Đồ thị Hình 7 cho thấy trị số Kappa của bột tỷ lệ nghịch với nhiệt độ tách loại axit hexenuronic. Khi tăng nhiệt độ quá trình tách loại thì trị số Kappa giảm và đặc biệt giảm nhanh khi tăng nhiệt độ đến 70oC.

 

 

Hình 7: Ảnh hưởng của nhiệt độ quá trình tách loại axit hexenuronic tới trị số Kappa của bột 
(Mức dùng H2SO5: 0,4%, thời gian: 70 phút)

2.3. Ảnh hưởng tới độ trắng của bột

            Đồ thị Hình 8 cho thấy độ trắng của bột giấy thu được tỷ lệ thuận với nhiệt độ tách loại, tức là khi tăng nhiệt độ tách loại thì độ trắng của bột giấy thu được tăng lên, tuy nhiên độ trắng của bột tăng nhanh nhất khi tăng nhiệt độ đến 70oC. Như vậy để thu được bột sau tách loại axit hexenuronic có độ trắng cao đồng thời tiêu hao ít năng lượng, nên lựa chọn nhiệt độ tách loại là 70 oC.

 

Hình 8: Ảnh hưởng của nhiệt độ quá trình tách loại axit hexenuronic tới độ trắng của bột
(Mức dùng H2SO5: 0,4%, thời gian:70 phút)

2.4. Ảnh hưởng tới độ nhớt của bột

            Đồ thị Hình 9 cho thấy nhiệt độ tách loại axit hexenuronic càng cao độ nhớt của bột càng thấp. Độ nhớt của bột đặc biệt giảm nhanh khi tăng nhiệt độ tách loại trên 70oC. Vì vậy khi tiến hành tách loại HexA bằng axit H2SO5 nên thực hiện ở điều kiện nhiệt độ là 70oC để đạt được yêu cầu về chất lượng bột cũng như hạn chế việc tiêu tốn năng lượng.

 

Hình 9: Ảnh hưởng của nhiệt độ quá trình tách loại axit hexenuronic tới độ nhớt của bột 
(Mức dùng H2SO5: 0,4%, thời gian: 70 phút)

2.5. Ảnh hưởng tới hiệu suất bột

            Từ đồ thị Hình 10 ta thấy hiệu suất bột thu được tỷ lệ nghịch với nhiệt độ tách loại axit hexenuronic và hiệu suất đặc biệt giảm nhanh khi nhiệt độ tách loại lớn hơn 70oC. Như vậy để đảm bảo hiệu suất bột đồng thời tiết kiệm chi phí năng lượng nên thực hiện tách loại axit hexenuronic bằng axit H2SO5 ở nhiệt độ 70oC.

 

Hình 10: Ảnh hưởng của nhiệt độ quá trình tách loại axit hexenuronic tới hiệu suất bột
(Mức dùng H2SO5: 0,4%, thời gian: 70 phút)

Từ những kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tách loại axit hexenronic cho thấy khi nhiệt độ tách loại tăng thì tỷ lệ tách loại axit hexenuronic ra khỏi bột tăng, độ trắng của bột thu được tăng trong khi trị số Kappa, độ nhớt và hiệu suất bột giảm. Tuy nhiên khi nhiệt độ tăng trên 70oC sẽ làm cho độ nhớt của bột và hiệu suất thu hoạch bột giảm rất nhanh đồng thời tiêu tốn thêm năng lượng cho quá trình gia nhiệt. Do đó tách loại axit hexenuronic bằng axit H2SO5 nên thực hiện ở nhiệt độ 70oC.

3. Ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tách loại axit hexenuronic

            Sau khi lựa chọn được mức dùng axit H2SOvà nhiệt độ tối ưu cho quá trình tách loại axit hexeunuronic, tác giả nghiên cứu tiến hành khảo sát ảnh hưởng của thời gian tới quá trình tách loại. Sử dụng mức dùng axit H2SOlà 0,4%, nhiệt độ 70 oC và thay đổi thời gian tách loại: 30 phút; 50 phút; 70 phút; 90 phút và 110 phút. Kết quả thu được như sau:

3.1. Ảnh hưởng tới mức độ tách loại axit hexenuronic

            Đồ thị Hình 11 cho thấy mức độ tách loại HexA tỷ lệ thuận với thời gian tách loại thể hiện khi thời gian tách loại tăng lên thì hàm lượng HexA trong bột giảm. Hàm lượng HexA giảm nhanh nhất khi thời gian tăng từ 30 phút đến 70 phút. Khi tiếp tục tăng thời gian tách loại lên 90 phút và 110 phút hàm lượng axit hexenuronic trong bột thu được giảm rất chậm. Như vậy để đạt được hiệu quả tách loại axit hexenuronic đồng thời đảm bảo năng suất quá trình tách loại nên lựa chọn thời gian tách loại là 70 phút.

 

Hình 11: Ảnh hưởng của thời gian tách loại axit hexenruonic tới hàm lượng axit hexenuronic trong bột 
(Mức dùng: 0,4% H2SO5, nhiệt độ: 700C, )

3.2. Ảnh hưởng tới trị số Kappa của bột

            Đồ thị Hình 12 cho thấy khi tăng thời gian tách loại thì trị số Kappa giảm, mức độ giảm nhanh nhất khi tăng thời gian đến 70 phút, khi kéo dài thời gian tách loại trên 70 phút, trị số Kappa giảm không đáng kể. Do đó thời gian tách loại nên lựa chọn là 70 phút để đảm bảo hiệu quả của quá trình sản xuất.

 

 

Hình 12: Ảnh hưởng của thời gian tách loại axit hexenuronic tới trị số Kappa của bột
(Mức dùng H2SO5: 0,4%, nhiệt độ: 70oC)

3.3. Ảnh hưởng tới độ trắng của bột

            Quan sát trên đồ thị Hình 13 ta thấy độ trắng của bột giấy thu được tỷ lệ thuận với thời gian tách loại. Tuy nhiên độ trắng tăng nhanh nhất trong khoảng 50 phút đầu của quá trình tách loại sau đó mức độ tăng không đáng kể.

 

Hình 13: Ảnh hưởng của thời gian tách loại axit hexenuronic tới độ trắng của bột
(Mức dùng H2SO5: 0,4%, nhiệt độ: 70oC)

3.4. Ảnh hưởng tới độ nhớt của bột

            Đồ thị Hình 14 cho thấy độ nhớt của bột thu được tỷ lệ nghịch với thời gian tách loại axit hexenuronic, đặc biệt khi tăng thời gian tách loại trên 70 phút độ nhớt có xu hướng giảm nhanh hơn. Như vậy để đạt được hiệu quả tách loại axit hexenuronic đồng thời đảm bảo độ nhớt của bột ta nên tách loại axit hexenuronic bằng H2SO5 với thời gian 70 phút là phù hợp.

 

Hình 14: Ảnh hưởng của thời gian tách loại axit hexenuronic tới độ nhớt của bột 
(Mức dùng H2SO5: 0,4%, nhiệt độ: 70oC)

3.5. Ảnh hưởng tới hiệu suất bột

            Đồ thị Hình 15 cho thấy hiệu suất bột thu được tỷ lệ nghịch với thời gian tách loại và hiệu suất thu hoạch bột có xu hướng giảm nhanh hơn trong 70 phút đầu của quá trình tách loại.

 

Hình 15: Ảnh hưởng của thời tách loại axit hexenuronic tới hiệu suất bột
(Mức dùng H2SO5: 0,4%, nhiệt độ: 70oC)

Từ những kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến quá trình tách loại axit hexenuronic cho thấy khi thời gian tách loại tăng thì hàm lượng axit hexenuronic trong bột và trị số Kappa giảm, độ trắng của bột thu được tăng nhưng độ nhớt và hiệu suất bột giảm, đặc biệt khi thời gian tăng trên 70 phút sẽ làm cho độ nhớt của bột và hiệu suất thu hoạch bột giảm đáng kể đồng thời năng suất của quá tách loại phân cũng giảm. Do đó thời gian tách loại axit hexenuronic bằng axit H2SO5 nên lựa chọn là 70 phút.

Từ những kết quả nghiên cứu trên tác giả đã lựa chọn được điều kiện tách loại axit hexenuronic như sau:

Bảng 1: Điều kiện tách loại axit hexenuronic được lựa chọn

Mức dùng H2SO5
(%)

Nhiệt độ
(oC)

Thời gian
(phút)

Nồng độ bột
(%)

pH

0,4

70

70

10

3,0

 

            Khi tách loại axit hexenuronic với điều kiện được lựa chọn như trên thu được kết quả như sau:

Bảng 2: Kết quả quá trình tách loại axit hexenuronic ở điều kiện lựa chọn

HexA
(mmol/kg)

Trị số Kappa

 

Độ trắng
(%ISO)

Độ nhớt
(ml/g)

Hiệu suất
(%)

49,1

7,3

49,3

642

97,2

            Kết quả trong Bảng 2 cho thấy, với điều kiện tách loại được lựa chọn, bột thu được sau quá trình tách loại có hàm lượng axit hexenuronic trong bột giảm được 11 mmol/kg so với bột chưa qua tách loại (giảm 18,3%), trị số Kappa giảm từ 9,5 đơn vị xuống còn 7,3 đơn vị, trong khi đó độ trắng của bột tăng từ 45,5 %ISO lên 49,3 %ISO (tăng 3,8 %ISO).

Kết luận

            Trong quá trình tách loại HexA các yếu tố mức dùng H2SO5, nhiệt độ và thời gian tách loại đều có ảnh hưởng trực tiếp đến hàm lượng HexA còn lại trong bột, trong đó yếu tố mức dùng hóa chất có ảnh hưởng lớn nhất sau đó đến ảnh hưởng của nhiệt độ, yếu tố thời gian có ảnh hưởng ít nhất đến mức độ tách loại HexA trong bột.

Từ những kết quả nghiên cứu tác giả đã lựa chọn được chế độ công nghệ quá trình tách loại axit hexenuronic trong bột giấy sunfat gỗ cứng bằng axit peroxymonosunfuric như sau: Mức dùng axit H2SO5 0,4%, nhiệt độ 70oC, thời gian 70 phút.

Với chế độ công nghệ như trên có thể tách loại được 18,3% hàm lượng HexA có mặt trong bột, giảm 2,2 đơn vị Kappa của bột, tăng độ trắng của bột thêm 3,9 %ISO.


Đánh giá:

lượt đánh giá: , trung bình:



Tin liên quan

     Bình luận


    Mã xác thực không đúng.
       Quảng cáo
       Liên kết website
      Thống kê: 18.892
      Online: 12