Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột sulfate từ cây luồng (dedro calamus baratus hsuch et d z li)

Trong các phương pháp sản xuất bột giấy bằng kiềm, thì phương pháp sulfate được sử dụng rộng rải nhất phù hợp với nguyên liệu là gỗ lá kim, gỗ lá rộng và các lá cỏ, thậm chí còn thể dùng

ĐẶT VẤN ĐỀ

Thế giới được bao phủ bởi một thảm thực vật vô cùng phong phú và đa dạng, thảm thực vật này không những có vai trò chủ đạo trong quá trình hình thành và tồn tại của sự sống trên trái đất mà còn là nguồn cung cấp nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành kinh tế khác, đặc biệt một số ngành như: công nghiệp giấy, công nghiệp dệt

Việt Nam là một quốc gia đang phát triển, nền kinh tế quốc dân đang có tốc

độ phát triển rất nhanh, theo đó mà lượng giấy và bột giấy tiêu hao tăng lên, lượng cung và cầu trên thị trường ngày càng chênh lệch Theo thống kê ở Việt Nam hiện nay mới tự sản xuất được 3040% lượng bột giấy, còn lại mỗi năm nhập khẩu

6070% Trong khi đó lượng giấy tiêu hao bình quân/đầu người lại thấp hơn rất nhiều so với lượng giấy tiêu hao bình quân/đầu người của thế giới

Năm 2006, lượng giấy tiêu hao bình quân/đầu người là 18 kg/người/năm Hiện nay, ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy đã trở thành một ngành công nghiệp quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Tuy nhiên, một thực trạng đang xảy

ra cung không đủ cầu mà phần lớn phải dựa vào nguồn nhập khẩu, vì vậy để thúc đẩy phát triển ngành giấy và bột giấy sẽ có tác dụng rất lớn trong việc thúc đẩy sự phát triển của ngành khác như lâm nghiệp, nông nghiệp, hóa công, cơ khí, giao thông vận tải, in ấn, bao bì Từ đó thúc đẩy được sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Tuy nhiên, theo sự phát triển với tốc độ khá nhanh của ngành công nghiệp giấy

ở Việt Nam thì nguồn nguyên liệu gỗ đang ngày càng khan hiếm và trở thành những trở ngại đáng kể cho sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp này, đồng thời với việc lợi dụng nguồn nguyên liệu gỗ mộc nhanh rừng trồng thì việc nghiên cứu

và lợi dụng hợp lý nguồn nguyên liệu sợi phi gỗ đã trở thành vấn đề cấp thiết, đặc biệt đối với Việt Nam là một đất nước có nhiều lợi thế về tre trúc thì việc lợi dụng dụng tốt nhất đối với loại nguyên liệu này là một hướng đi đúng đắn, tạo tiền đề cho

sự phát triển các ngành công nghiệp lợi dụng nó

Tre trúc cũng được coi là một nguyên liệu thực vật mọc nhanh, chúng dễ gây trồng, tốc độ sinh trưởng nhanh, chu kỳ ngắn nhưng sản lượng cao, chúng rất dễ

được gây trồng thành rừng, mặt khác nhiều loài tre, luồng hành năm còn cho thêm thu nhập về măng từ đó làm tăng giá trị lợi dụng đối với các loài tre trúc, góp phần nâng cao thu nhập cho người dân Nguyên liệu gỗ trong sản xuất giấy và bột giấy ngày càng trở nên khan hiếm thì nguyên liệu phi gỗ đặc biệt là tre trúc thì ngày càng được coi trọng, sợi của tre trúc thuộc nhóm thực vật trung bình và dài, chiều dài của sợi tre trúc thường nằm giữa đối với gỗ làm ki và lá rộng, tính năng tạo bột giấy là rất tốt Các nghiên cứu chứng minh, tre trúc là một trong số các loại nguyên liệu phi

gỗ rất tốt cho sản xuất bột giấy Bột giấy từ nguyên liệu tre trúc không những có thể sản xuất ra được những loại giấy văn phòng phẩm chất lượng cao mà nếu được kết hợp với bột giấy thì chúng có thể sản xuất được bột giấy cao cấp khác Vì vậy, nếu

sử dụng nguyên liệu tre trúc thay thế nguyên liệu gỗ trong sản xuất bột giấy thì chúng sẽ giải quyết được các vấn đề khan hiếm nguồn nguyên liệu, thúc đẩy ngành công nghiệp giấy và bột giấy phát triển theo hướng bền vững

Khoảng 20 năm trở lại đây, ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy ở Việt Nam đã có bước phát triển đáng kể Tuy nhiên, cũng theo sự phát triển của ngành công nghiệp này mà đã xuất hiện rất nhiều những vấn đề nghiêm trọng, ngoài vấn dề về nguyên liệu ra thì vấn đề về năng lượng và ô nhiểm môi trường cũng đặt

ra nhiều thách thức Vì vậy, việc tập trung các nghiên cứu cho lĩnh vực sản xuất giấy và bột giấy hiện đang được quan tâm Ngoài việc tập trung nghiên cứu nguyên liệu thay thế cho nguyên liệu ra thì cũng cần tập trung nghiên cứu nhiều hơn về tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiểm môi trường trong sản xuất giấy và bột giấy, từ đó góp phần làm cho ngành công nghiệp giấy và bột giấy từng bước theo kịp các tiến

bộ khoa học trên thế giới Mặt khác, góp phần làm cho ngành công nghiệp này phát triển bền vững và ổn định hơn

Với mong muốn góp phần tìm hiểu thêm về cây luồng có tên khoa học là

(Dedro calamus baratus Hsuch et D.Z.Li) thuộc phân họ tre (Bambusoideae) tăng

cường nguồn nguyên liệu cho ngành chế biến lâm sản nói chung và ngành công

nghiệp giấy và bột giấy nói riêng, chúng tôi chọn đề tài: "Nghiên cứu công nghệ

sản xuất bột sulfate từ cây luồng (Dedro calamus baratus Hsuch et D.Z.Li)"

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về tre tru ́ c và cây luồng

Trên thế giới hiện nay đã xác định được hơn 70 họ và 120 loài tre trúc, tổng diện tích rừng tre trúc hiện nay trên toàn thế giới đạt 16.106 ha Chủ yếu được phân

bố ở các khu vực nhiệt đới và á nhiệt đới Chỉ có một số ít loài tre trúc được phân

bố ở các vùng ôn đới Sự phân bố có vùng tre trúc trên thế giới có thể được phân ra

3 khu vực lớn sau: Châu Á Thái Bình Dương, Châu Mỹ và Châu Phi Tre trúc ở khu vực Châu Á Thái Bình Dương có khoảng trên 900 loài trong đó có những loài thân đơn, có những loài thân bụi, tre trúc ở khu vực Châu Mỹ có khoảng 270 loài, chủ yếu chúng thuộc loài thân bụi, tre trúc ở Châu Phi có số loài ít nhất Hiện nay trung tâm phân bố lớn nhất của tre trúc trên thế giới là Trung Quốc, chủng loại tre trúc được phân bố ở đất nước này là trên 500 loài Có 3 loại hình chính là loài thân bụi, thân đơn và hỗn loài, diện tích rừng tre trúc là 8.106 ha, chiếm 40% tổng diện tích trên toàn thế giới Quốc gia có diện tích tre trúc lớn thứ 2 trên thế giới là Ấn Độ, ở đấy có 136 loài tre trúc sinh sống, chủ yếu là cây thân bụi, diện tích rừng tre trúc của Ấn Độ là 4.106 ha, chiếm 20% tổng diện tích tre trúc trên toàn thế giới Nhật Bản cũng được coi là 1 quốc gia có diện tích rừng tre trúc tương đối lớn, ở đất nước này có khoảng 230 loài tre trúc sinh sống, diện tích rừng tre trúc là 1,38.105 ha

Diện tích rừng tre trúc của các quốc gia trên thế giới (Số liệu 1999)

Tên quốc gia Diện tích rừng tre trúc (10 4 ha) Số loài

Luồng tuy có trữ lượng lớn nhưng được trồng không tập trung dẫn đến việc khai thác vận chuyển gặp nhiều khó khăn Mặt khác do đời sống khó khăn nên người dân đã khai thác cả luồng còn non (2 năm tuổi) đây là tuổi luồng có khả năng sinh măng cao nhất, trong khi theo khuyến cáo chỉ nên khai thác luồng từ 3 năm tuổi trở đi thì mới cho năng suất và giá trị kinh tế cao Hơn nữa tỷ lệ lợi dụng của tre thấp gây ra thất thoát lớn về nguyên liệu, nhân công

1.2 Đặc điểm sinh thái cây luồng ta ̣i Hòa Bình

Cây luồng (còn gọi là mét, luông, mậy sang mú), trước đây, theo Lê Mộng Chân, Lê Thị Huyên (2000) tên khoa học là Dendrocalamus membranaceus Munro Tuy nhiên theo nghiên cứu mới đây, các chuyên gia Trung Quốc (dẫn theo Nguyễn Hoàng Nghĩa - Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam) thì cây Luồng Hòa Bình có tên khoa học là Dendrocalamus barbatus Hsueh et D.Z.Li Là loài tre mọc cụm (kiểu hợp trục, bũi, khóm…) thuộc họ phụ tre trúc (Bambusoideae), bộ hòa thảo (Graminaler) (Lê Quang Liên.1995)

Luồng có thân thẳng, tròn đều, độ thon nhỏ, không có gai, vách thành của thân dày Cây có đường kính từ 10 - 12 cm, chiều dài thân từ 8 - 20 m So với các loại tre phổ biến thì luồng có những đặc điểm khác hơn như: Lá rộng, ngắn và xanh đậm hơn, thân thẳng, đường kính giảm đều, không có gai, ít cành và mẫu cành nhỏ, vách thân dày hơn (Nguyễn Ngọc Bình 1964)

Luồng sinh trưởng rất nhanh, sau 2 năm có thể khai thác luồng làm nguyên liệu giấy hoặc làm cột nhà hoặc sử dụng vào các mục đích khác (Lê Quang Liên 2001)

Luồng rất ít khi ra hoa, sau khi ra hoa (còn gọi là bị khuy) thì cây bị chết Hoa luồng ít khi đậu quả và thành hạt, tỷ lệ nảy mầm của hạt rất kém (Phạm Văn Tích, 1963), vì vậy việc gây tạo giống luồng chủ yếu bằng phương pháp nhân giống sinh dưỡng

Luồng phân bố chủ yếu ở tỉnh Thanh Hóa, Hòa Bình, Ninh Bình, Nghệ An,

Hà Tĩnh… Hiện nay luồng đã được trồng ở nhiều nơi và sinh trưởng, phát trển tốt ở những nơi trồng mới (Lê Quang Liên, 1993)

Luồng sinh trưởng và phát triển tốt ở những nơi có tầng đất dày (trên 60 cm); đất xốp màu mỡ, nhất là đất ven đồi, ven suối, lòng khe… Những nơi đất xấu, bạc màu luồng sinh trưởng và phát triển kém Đối với đất ngập úng luồng không thể sống được (Lê Quang Liên,1993) Nhu cầu về kali trong đất của luồng rất lớn, các kết quả nghiên cứu cho thấy: Hàm lượng K2O dễ tiêu trong đất có quan hệ rất chặt chẽ đến sự sinh trưởng tốt xấu của rừng tre luồng, còn cao hơn cả yếu tố mùn và Nitơ trổng số (Lê Quang Liên và cộng sự 1990)

1.3 Tổng quan về ngành giấy

1.3.1 Lịch sử phát triển ngành giấy

Thời cở xưa, khi chưa có chữ viết con người dùng nút dây, mẫu đá, vẽ vạch làm ký hiệu để ghi nhớ Khi chữ viết sơ bộ hình thành, giấy viết chưa ra đời, người ta đã khắc chữ lên các mảnh xương, mai rùa, sau đó mới khắc lên các mảnh tre, tấm gỗ, cuối cùng lên trên đũa, lụa

Vào khoảng năm 2000 năm trước công nguyên, người Ai Cập đã phát hiện ra một loại giấy dó Họ đã biết tách loại cây này thành lát mỏng, cắt đều đặn từng miếng, rửa sạch phơi khô, dàn mỏng ra, rồi dùng màu mực vẽ hình lên đó Có thể coi đó là tờ giấy đầu tiên của con người Nhưng việc tách rời xơ sợi thực vật là một đặc trưng của sản xuất giấy thì người Ai Cập vẫn chưa làm được Phải đến năm

105, Nguyễn Thái Luân (Lôi Dương – Hồ Nam – Trung Quốc) đã nghĩ ra cách dùng

vỏ cây dâu tằm tước ra thành từng sợi, rữa sạch, giã nhuyển, dàn mỏng phơi khô thành một loại giấy viết Sáng kiến lớn lao này, đến năm 106 được phổ biến rộng rãi

ở Trung Quốc thành một kỹ nghệ làm giấy Đây là kỹ nghệ chế tạo giấy đầu tiên của loài người Sau Thái Luân, người trung Quốc còn dùng các loại cây khác như đay, gai, tre nứa, sợi tơ tằm để làm giấy

Cho đến năm 384 công nguyên, nghề làm giấy từ Trung Quốc đã lan truyền vào Triều Tiên, năm 610 lan đến Nhật Bản, thế kỷ thứ VII truyền vào Việt Nam, Miến Điện, Ấn Độ Từ đây nghề làm giấy lan truyền đến các 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 cơ giới, điện năng, luyện kim hóa càng ngày phát triển và để đáp ứng được nhu cầu đời sống của con người ngày càng cao Hơn 200 năm lại đây, kỹ thuật công nghệ và thiết bị sản xuất cellulose và giấy có những bước nhảy vĩ đại

Đó là, vào năm 1798, ông Nichola – Louis Robert người Pháp đã phát minh

ra chiếc máy xeo giấy đầu tiên Sau đó, 5 anh em nhà Fourdrinier, người Anh đã cải tiến thành máy xeo lưới dài Nhiều phát minh cải tiến kỹ thuật sản xuất giấy tiếp tục

ra đời và ngày càng cao Lúc này nguồn nguyên liệu cũ như vải rách, sợi bông đã cạn và trở nên thiếu trầm trọng

Cho đến năm 1840, hai người Đức tên là Keller và Ulter phát minh ra chiếc máy mài gỗ để thu được xơ sợi có thể dùng để sản xuất đã mở ra hướng sử dụng các loài gỗ mới Và đây cũng là một dấu mốc cho sự phát triển của ngành công nghệ sản xuất Cellulose – Giấy Nhưng gỗ được sản xuất từ bột gỗ mài có độ bền không cao, nhanh ố vàng Do đó người ta bắt đầu nghiên cứu các phương pháp hóa học để

thu được xơ sợi tự do Năm 1866, phương pháp Sulfit ra đời Sau đó, năm 1874, phương pháp Sulfate được phát minh bởi ông Davit Kman, người Thụy Điển Với

sự ra đời của hai phương pháp này đã chứng minh ngành công nghiệp giấy thực sự trưởng thành

Thế kỷ 20 được xem như là thời gian phát triển nhất của ngành giấy với các

kỹ thuật mới hiện đại, như nấu liên tục, tẩy nhiều giai đoạn liên tục, tráng keo trên máy xeo, hình thành khô, làm giấy với xơ sợi tổng hợp và điều khiển công nghệ bằng máy tính điện tử

Ngày nay, giấy và các sản phẩm của nó đã đóng góp một vai trò quan trọng trong cuộc sống của chúng ta Có thể nói, không một lĩnh vực hoạt động nào là không sử dụng đến giấy Giấy cung cấp các phương tiện để ghi chép, lưu trữ, trao đổi thông tin Nó cũng được sử dụng nhiều nhất trong các vật liệu bao bì và đóng vai trò quan trọng trong việc áp dụng trong xây dựng Khi đời sống con người ngày càng phát triển, thì vấn đề ô nhiểm môi trường ngày càng được quan tâm và giấy trở thành một nguồn vật liệu để sản xuất bao gói thay thế cho túi nylon, thuận tiện cho quá trình tái sản xuất Bên cạnh những sản phẩm giấy và ứng dụng của chúng, thì ngành công nghiệp của bột và giấy còn tạo việc làm cho rất nhiều người, đồng thời

nó cũng đóng một vai trò chủ chốt trong nền kinh tế quốc dân

1.3.2 Thực trạng ngành giấy Việt Nam

Như chúng ta đã biết, nước ta đang trong thời kỳ công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Nước ta đang trong quá trình hội nhập thế giới Phải nói rằng, đây là một cơ hội lớn nhưng đồng thời cũng là một thách thức lớn đối với các ngành công nghiệp sản xuất nói chung và ngành công nghiệp giấy nói riêng Bởi ngành giấy được phát triển dựa trên quy mô nhỏ, tản mạn, công nghệ lạc hậu, gây ô nhiểm môi trường, trên 60% của thập niên 1950 – 1960, còn lại của thập niên 1970 – 1980 Trong khi đó, nguyên liệu cũng là một khó khăn đối với ngành giấy, dẫn đến sự mất cân đối giữa sản xuất bột và giấy Lượng bột giấy thiếu hụt phải nhập khẩu từ nước ngoài làm giấy phải chịu nhiều tác động không nhỏ khi giá bột thế gới tăng

Tuy nhiên, trong mấy năm lại đây ngành giấy không ngừng phát triển, cải tiến kỹ thuật công nghệ sản xuất, nâng cao cả chất và lượng, đáp ứng phần nào nhu cầu tiêu dùng cho cả nước

Hiện nay, cả nước có khoảng hơn 300 doanh nghiệp quốc doanh và ngoài quốc doanh sản xuất bột giấy và giấy các loại với tổng công suất thiết kế 262.000 tấn bột và 796.780 tấn giấy/năm Trên thực tế, sản lượng sản xuất mới chỉ bằng 53% năng lực sản xuất của toàn ngành giấy Cụ thể, năng lực sản xuất bột giấy năm

2001 đạt 260.000 tấn, năm 2002 là 263.000 tấn Năng lực sản xuất giấy năm 2001 là 570.000 tấn và năm 2002 là 798.000 tấn (tăng 40,1%)

Năm 2002, kinh tế nước ta tăng trưởng ở mức 7,1% và thực hiện đạt 15 chỉ tiêu phát triển kinh tế mà Quốc hội đã đề ra cho năm 2002 Điều này đã thúc đẩy việc đầu tư mạnh mẽ cho sản xuất bột giấy và giấy cũng như các thành phần kinh tế khác Vì vậy, sản lượng giấy đạt 420.00 tấn

Trong chiến lược phát triển của ngành, Tổng công ty đã đưa ra “chiến lược phát triển ngành giấy giai đoạn 2001 – 2010” đã được Chính phủ phê duyệt và đang từng bước thực hiện mục tiêu đạt sản lượng 1.260.000 tấn giấy các loại và 2.255 tấn bột giấy vào năm 2010, 3.420.00 tấn vào năm 2020

Cùng với các chỉ tiêu trên, Tổng công ty giấy Việt Nam còn đưa ra phương

án quy hoạch cho dự án xây dựng mới và mở rộng 10 nhà máy sản xuất bột giấy ở Sơn La, Lai Châu, Phú Thọ, Bắc Cạn, Bắc Giang, Thanh Hóa, Nghệ An, Quảng Nam, KonTum và Lâm Đồng với tổng công suất đạt 1.360.000 tấn/năm

Để đảm bảo tự cung cấp đủ bột cho các nhà máy hoạt động và xuất khẩu bột thì vấn đề quan trọng hàng đầu là phải mở rộng và qui hoạch mới các vùng nguyên liệu Nguyên liệu phải là nguồn cung cấp đủ, ổn định, lâu dài cho các nhà máy hiện

có và các dự án xây dựng sắp tới thì mới có thể phát triển vững chắc được Cũng chính vì vậy, Tổng công ty giấy Việt Nam đã tiến hành điều chỉnh bổ sung một số nội dung trong báo cáo “Chiến lược phát triển ngành giấy đến năm 2010” nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phát triển vùng nguyên liệu giấy với các nhà máy sản

xuất bột và giấy Theo điều chỉnh bổ sung này, đến năm 2010 diện tích vùng trồng cây nguyên liệu giấy sẽ lên tới 1.096.000 ha Trong đó:

- Cây nguyên liệu thớ dài (Thông): 180.000 ha

- Cây nguyên liệu thớ ngắn (Keo, Bạch đàn, ): 786.000 ha

- Tre nứa: 110.000 ha

- Cây thân thảo (Cỏ bàng, đay, ):20.000 ha

Việc đầu tư xây dựng các vùng nguyên liệu và tăng sản lượng khai thác nguyên liệu có ý nghĩa rất lớn trong quá trình thúc đẩy sản xuất phát triển và tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm do các doanh nghiệp sản xuất bột giấy và giấy Việt Nam sản xuất, nhất là khi đất nước ta đang gia nhập WTO

1.4 Mu ̣c tiêu, nô ̣i dung và phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu

- Tận du ̣ng tối đa đối với nguồn nguyên liê ̣u ngoài gỗ

- Góp phần làm tăng thu nhâ ̣p cho người nông dân

- Giảm thiểu sự phu ̣ thuô ̣c vào nguồn nguyên liê ̣u gỗ của các nhà máy sản xuất bột giấy

1.4.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng: Các yếu tố công nghệ sản xuất bột giấy từ cây Luồng

(Dedrocalamus baratus Hsuch et D.Z.Li), 2-4 tuổi, khai thác tại huyện Lương Sơn

tỉnh Hòa Bình

1.4.3 Nội dung nghiên cứu

- Xác đi ̣nh các thành phần hóa ho ̣c của nguyên liê ̣u

- Nấu bô ̣t giấy từ nguyên liê ̣u cây luồng

- Kiểm tra các tính năng của bô ̣t giấy sau khi nấu

1.4.4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp kế thừa: kế thừa có chọn lọc các tài liệu, kết quả nghiên cứu, các đề tài và các công trình nghiên cứu ở trong và ngoài nước có liên quan đến vấn

đề nghiên cứu

- Phương pháp lý thuyết: dùng để nghiên cứu các phương pháp nấu bô ̣t, quá trình phản ứng hóa ho ̣c xảy ra trong quá trình nấu bô ̣t…

- Phương pháp thực nghiệm: thí nghiê ̣m nấu bô ̣t và kiểm tra các tính chất của

bột giấy

- Phương pháp sử dụng tiêu chuẩn trong nước và quốc tế:

+ Chọn cây, lấy mẫu và gia công mẫu theo Tiêu chuẩn GB/T 15780-1995 + Xác định hàm lượng các thành phần hoá học của luồng theo các tiêu chuẩn TAPPI của Hiệp hội thương mại giấy và bột giấy Mỹ

- Phương pháp thống kê toán ho ̣c: dùng để xử lý số liê ̣u thí nghiê ̣m và phân

n

i i

Sai tiêu chuẩn mẫu

Được xác định theo công thức:

1

)(

n

i i

(1.2) Trong đó: S – sai quân phương;

xi - giá trị của các phân tử;

X - trung bình cộng của các giá trị xi;

n – số mẫu quan sát

Sai số trung bình cộng

Được xác định theo công thức:

s

m (1.3) Trong đó: m – sai số trung bình cộng;

s – sai quân bình phương;

s – sai quân bình phương;

X - trị số trung bình cộng

Hệ số chính xác

Được xác định theo công thức:

%100

x X

m

P  (1.5) Trong đó: P – hệ số chính xác;

m – sai số trung bình cộng;

X - trị số trung bình cộng

Sai số tuyệt đối của ước lượng

Được xác định theo công thức:

n

s x t

C(95%)  a 2/ (1.6) Trong đó: C(95%) – sai số tuyệt đối của ước lượng;

ta/2 – mức tin cậy;

s - độ lệch tiêu chuẩn;

n – dung lượng mẫu

Chương 2

CƠ SỞ LÝ LUẬN 2.1 Lý thuyết nấu bột giấy

Nấu bột là 1 quá trình chủ yếu của công đoạn sản xuất bột giấy Tuy nguyên liệu bao gồm nhiều thành phần hóa học khác nhau, như: cellulose, lignin, hemixenlulo, nhựa và các thành phần vô cơ, song thành phần chủ yếu cần thiết để sản xuất giấy là cellulose và hemicellulose Vì vậy, mục đích của nấu là dùng phương pháp hóa học với nhiệt độ nhất định để loại trừ các thành phần khác (đặc biệt chú ý đến việc tách lignin một cách triệt để) nhằm thu được cellulose và một phần hemicellulose

Để sản xuất ra bột giấy có rất nhiều phương pháp khác nhau, mỗi phương pháp có những đặc điểm riêng, thích hợp cho từng loại nguyên liệu và theo yêu cầu của mỗi loại sản phẩm bột giấy cuối cùng Phương pháp chủ yếu hiện nay là phương pháp axit và phương pháp nấu kiềm Phương pháp axit chủ yếu là phương pháp sulfit, phương pháp kiềm gồm có: phương pháp nấu sulfate, nấu sulfate cải tiến

2.2 Các phương pháp nấu

2.2.1 Phương pháp sulfit

Phương pháp sulfit là phương pháp axit với tác nhân nấu bao gồm: SO2 + NaHSO3 + H2SO4+ H2O thường dùng để nấu gỗ lá kim ít nhựa Dịch nấu được sản xuất bằng cách cho khí sulfuaro SO2 sục vào dung dịch kiềm (NaOH, Ca(OH)2,

NH4OH) có nồng độ 0,9 - 1% để tạo muối sulfit (NaHSO3, Ca(HSO3)2, axit H2SO3,

và một lượng tương đối lớn khí SO2 tồn tại ở dạng tự do (chỉ hòa tan trong nước) Trong quá trình nấu, H2SO3 tác dụng với lignin tạo lignisulfonat Giai đoạn đầu, khi mức độ sulfua hóa còn thấp thì lignin chưa tan vào dung dịch nấu và vẫn ở trạng thái rắn Sau đó mức độ sulfua hóa tăng thì lignisulonat bị tan vào dịch nấu, vì sulfonat là nhóm háo nước Mức độ sulfua hóa càng cao thì khả năng hòa tan ligninsulfonat càng mạnh

Nhóm polysacarit bao gồm cellulose và hemicellulose cũng sẽ bị chuyển hóa trong quá trình nấu Nhóm polysacarit dễ thủy phân sẽ chuyển thành các monosacarit (glucoza, pructoza) Polysacarit khó thủy phân thì bị chuyển hóa một phần nhỏ, chủ yếu vẫn ở trạng thái ban đầu Thành phần nhựa trong gỗ chủ yếu là nhựa thông có công thức (C19H29COOH), là một axit nên nó không bị hòa tan trong khi nấu bằng phương pháp sulfit Nhựa bám vào xơ sợi sau nấu, do vậy phương pháp sulfit chỉ phù hợp với loại thông ít nhựa

Phương pháp sulfit có ưu điểm là cho chất lượng bột tốt Hàm lượng  - cellulose có thể đạt 90-94% sau quá trình tẩy trắng và làm giàu

2.2.2 Phương pháp nấu kiềm

Phương pháp nấu kiềm bao gồm phương pháp nấu xút và phương pháp nấu sulfat Cả hai phương pháp này có cùng một bản chất đó là: lignin bị phân hủy trong môi trường kiềm có pH = 13-14 Nhưng tác nhân của phương pháp xút là NaOH +

H2O, còn tác nhân của phương pháp sulfate là NaOH + H2O + Na2S trong dịch nấu sulfat làm quá trình hòa tan lignin nhanh chống hơn và triệt để hơn so với phương pháp nấu xút

Trong các phương pháp sản xuất bột giấy bằng kiềm, thì phương pháp sulfate được sử dụng rộng rải nhất phù hợp với nguyên liệu là gỗ lá kim, gỗ lá rộng và các

lá cỏ, thậm chí còn thể dùng gỗ phế liệu của chế biến cơ giới và gỗ có hàm lượng nhựa rất cao đều có thể dùng phương pháp này

Ngoài ra nó còn có một số ưu điểm:

- Thời gian nấu tương đối ngắn

- Chất lượng bột cao

- Quá trình thu hồi hóa chất hiệu quả

- Có thể thu hồi các sản phẩm phụ như dầu thông

Trong những năm gần đây, trước các yêu cầu phải giảm giá thành sản xuất nhằm nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm và cần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, công nghệ nấu sulfate truyền thống đã bộc lộ một số nhược điểm như:

- Hiệu suất bột thấp so nấu theo phương pháp sulfit

- Hiệu quả của quá trình sử dụng năng lượng thấp do nhiệt độ lượng thất thoát trong quá trình nấu, rửa cao dẫn tới mức tiêu thụ năng lượng cho một đơn vị sản phẩm cao

- Sự phát thải ra môi trường các loại khí độc hại như meracaptan và H2S

- Không thể nấu bột tới hàm lượng lignin dư thấp phù hợp cho các quy trình tẩy trắng mới (các quy trình tẩy trắng không sử dụng cho nguyên tố ECF và không

sử dụng các hợp chất của clo TCF) mà không làm ảnh hưởng tới hiệu suất và chất lượng bột

Một số phương pháp nấu bột sulfate cải tiến:

Từ giữa những năm 80 của thế kỷ 20, người ta đã nghiên cứu và thử nghệm thành công các phương pháp nấu bột sulfate cải tiến để khắc phục những nhược điểm mà phương pháp nấu bột sulfate truyền thống bộc lộ

Một số phương pháp nấu bột sulfate cải tiến là:

- Công nghệ nấu bột sulfate gián đoạn cải tiến:

+ Nấu sulfate thế chỗ dịch, gia nhiệt nhanh RDH (Rapid, displacement heating)

+ Nấu superbath (nấu bột với các giai đoạn xử lý dịch đen)

+ Nấu Enerbatch

- Công nghệ nấu bột sulfate liên tục cải tiến:

+ Nấu bột sulfate liên tục cải tiến (MCC)

+ Nấu bột sulfate liên tục cải tiến tăng cường (EMCC)

+ Nấu đẳng nhiệt (ITM)

+ Nấu với hàm lượng chất rắn thấp (Loso lids cooking - LSC)

Các công nghệ nấu bột cải tiến này đều dựa trên nguyên lý điều chỉnh nồng

độ kiềm hoạt tính trong suốt quá trình nấu Ưu điểm chủ yếu của các cải tiến này là tăng tính lựa chọn của quá trình tách loại lignin: bột thu nhận được có trị số kappa thấp hơn trong khi hiệu suất bột và độ bền cơ lý của bột tương đương với bột nấu theo phương pháp sulfate truyền thống Hơn nữa nấu bột tho phương pháp cải tiến

có hiệu quả kinh tế cao hơn do nhiệt lượng được sử dụng tiết kiệm hơn và tận dụng được các hóa chất dư trong quá trình nấu bột

Tuy nhiên, về bản chất hóa học của quá trình nấu bột sulfate rất ít thay đổi trong các phương pháp nấu cải tiến so với nấu truyền thống Do vậy, phương pháp nấu sulfate truyền thống vẫn được áp dụng trong quá trình nghiên cứu và đánh giá khả năng sản xuất bột giấy cáu các loại cây nguyên liệu mới tại phòng thí nghiệm

Dựa vào thực tế sản xuất giấy ở nước ta và điều kiện có trong phòng thí nghiệm, tôi chọn phương pháp sản xuất bột giấy theo phương pháp nấu sulfate gián đoạn truyền thống

2.3 Lý thuyết nấu sulfate

2.3.1 Khái niệm chung

+ Dịch trắng

- Dịch trắng là dung dịch thu được khi dung Ca(OH)2 bazơ hóa dịch xanh, là dung dịch hóa chất dung khi bắt đầu nấu Hay dịch trắng dung để nấu theo phương pháp sulfate có tác nhân nấu gồm: NaOH + Na2S

- Kiềm hoạt tính trong nấu sulfate chính là lượng tác nhân nấu có trong dịch nấu sulfate: NaOH + Na2S (g/l) Thường dùng Na2O (hoặc NaOH) biểu thị

- Kiềm hữu hiệu trong dich nấu sulfate là NaOH + 1/2Na2S vì trong điều kiện pH và nhiệt độ nấu thì chỉ có 1/2 lượng Na2S thủy phân thành NaOH

Na2S + H2O = NaOH + NaHS (1) NaHS + H2O = NaOH + H2S (2) (không xảy ra phản ứng 2)

- Độ hoạt tính của kiềm là chỉ mức độ tinh khiết của kiềm sản xuất

- Trong kiềm trắng, ngoài kiềm hoạt tính còn có một lượng tạp chất như:

Na2CO3, NaCl, Na2SiO3, NaAlO2 Ngoài những tạp chất trên, trong dịch trắng nấu sulfate còn có một số tạp chất khác như: Na2SO4, Na2SO3, Na2S2O3… vậy độ hoạt tính của kiềm trắng là chỉ lượng kiềm tinh khiết không tính thành phần phụ có trong kiềm sản xuất Thường hoạt tính của xút công nghiệp nằm trong khoảng từ 85% - 90%

- Độ hoạt tính của kiềm trắng là tỷ số lượng kiềm hoạt tính và tổng kiềm, trong nấu sulfate:

S Na

2

S Na SO Na

S Na

- Mức dùng kiềm: Là lượng tiền hoạt tính tiêu tốn cho 100g dăm gỗ khô tuyệt đối:

Mức dùng kiềm = Lượng kiềm hoạt tính

W : L = Lượng bột giấy KTĐ

*100,(%) Lượng dăm gỗ KTĐ

Chú ý: Khi tính toán lượng hóa chất cho nấu kiềm thì tất cả các hợp chất của Natri phải được đổi ra cùng một đơn vị NaOH hoặc Na2O Thường dùng đơn vị

Na2O hơn cả bởi hầu hết các hợp chất của Natri trong dung dịch nấu kiềm đều chứa hai nguyên tử Natri, như là: Na2S, NaCO3, Na2SO4

Tính chất của dịch trắng trong quá trình nấu:

- Nồng độ kiềm hoạt tính trong dịch trắng thường biến động trong khoảng từ 90-120g/l (theo đơn vị NaOH) Khi rót dịch vào nồi nấu, do sự pha loãng của dịch đen bổ sung vào nước trong dăm gỗ nên nồng độ kiềm hoạt tính giảm xuống khoảng

40-60g/l (theo đơn vị NaOH) Khi kết thúc quá trình nấu nồng độ kiềm hoạt tính trong dịch đen còn từ 9-15g/l (theo đơn vị NaOH)

- Ban đầu pH của dịch nấu khá cao, vào khoảng 12-13 Khi kết thúc quá trình nấu pH của dịch nấu hầu như không đổi, vẫn ở khoảng 11-12 Điều này được giả thích bởi sự hình thành dịch đệm là các muối Natri với các muối vô cơ yếu và bời các axít hữu cơ sinh ra trong quá trình nấu: Na2CO3, Na2S, Na2SO3… những muối này bị thủy phân trong môi trường kiềm nên sẽ tạo ra các muối axít :

Rượu, xêtôn, phenol, axít nhựa, axít béo

Axít formic, axít axetic và một số các axít hữu cơ dễ bay hơi khác

Oxít axít, lacton…là sản phẩm phân hủy polysacarit trong gỗ dưới tác dụng của kiềm

- Thành phần vô cơ trong dịch đen bào gồm: Na2SO3, Na2CO3, NaCl, Na2SO4, NaOH dư, (Na2S dư), …

+ Dịch xanh: Dịch xanh là dung dịch thu được sau khi dịch đen phương pháp nấu sulfat qua hệ thống thu hồi bazơ, hòa tan trong dịch trắng hoặc trong nước Thành phần chủ yếu của dịch xanh là Na2CO3 + Na2S, cũng có một lượng nhất định

Na2SO4, Na2SO3, Na2S2O3 và NaOH

+ Dịch nấu: Thông thường dịch nấu là hỗn hợp của dịch trắng và dịch đen, những nhà máy không có hệ thống thu hồi bazơ, thì có thể dùng NaOH và Na2S, để pha chế Thành phần chủ yếu của dịch nấu sulfate là: Na2CO3 + Na2S, ngoài ra còn

có một tỷ lệ nhỏ Na2CO3, Na2SO4, Na2SO3, Na2S2O3 và một số tạp chất khác những tạp chất này chủ yếu từ hệ thống thu hồi bazơ đưa đến

2.3.2 Cơ chế vật lý khi nấu

Quá trình thẩm thấu của dịch nấu

Trong quá trình nấu, đầu tiên phải quan tâm là vấn đề thẩm thấu, vì có thẩm thấu tốt thì quá trình xảy ra sau này thuận lợi Dăm tiếp xúc với dịch nấu, dịch nấu thẩm thấu vào dăm và sau đó là các phản ứng hóa học

Hóa chất thấm vào dăm nhờ có hai tác dụng: Tác dụng mao quản và tác dụng khuếch tán

- Tác dụng mao quản

Thực chất là nghiên cứu về quá trình dịch chuyển của dăm dung dịch và thẩm thấu vào trong dăm gọi là thẩm thấu chủ thể Chủ thể thẩm thấu (muối hoặc sulfate hoặc muối sulfit) quyết định dung dịch thong qua mao quản

Tác dụng thẩm thấu do áp lực bên ngoài hoặc áp lực tạo nên do sức căng bề mặt, tốc độ thẩm thấu tỉ lệ với mũ 4 bán kính mao quản, ti lệ thuận với hiệu áp lực

và tỉ lệ nghịch với độ nhớt của dịch nấu Tuân theo phương trình của định luật poiseuille (phương trình liên quan tốc độ thẩm thấu)



4

L

P r n t

Suy ra:



4

L

p r n t

(Với: V: Thể tích dung dịch thông qua mao quản trong thời gian t; n:

số lượng mao quản; r: bán kính mao quản; L: chiều dài mao quản; η: độ nhớt của dung dịch; Δp: giảm áp lực giữa sức căng bề mặt và áp lực tác động vào)

Qua đó có thể nói rằng: Bán kính mao quản là rất quan trọng (V liên quan r4), vì thế nó phụ thuộc nhiều vào nguyên liệu (loại cây) Khi hàm lượng nước ở nguyên liệu thấp, sau khi loại bỏ không khí trong mao quản, thì quá trình thẩm thấu dịch được tiến hành càng nhanh

- Tác dụng khuếch tán:

Động lực của quá trình này là sự chênh lệch nồng độ của dịch nấu, làm cho các ion trong dịch nấu khuếch tán vào bên trong dăm: Khi hàm lượng ẩm trong nguyên liệu cao hơn điểm bão hòa thớ gỗ (tức là nước chứa đầy trong mao quản), các ion thẩm thấu vào bên trong dăm chủ yếu dựa vào tác dụng khuếch tán

Dung dịch thẩm thấu vào dăm dưới tác dụng bởi lực mao quản, nếu không đủ thì dùng áp lực và dựa vào chênh lệch nồng độ Quá trình khuếch tán chỉ tiến hành khi tế bào đã đầy dịch nấu Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào tổng diện tích mặt cắt ngang của các mao quản

Vậy, tốc độ lượng dịch nấu thấm vào trong dăm phụ thuộc tính chất vật lý của dịch nấu, phụ thuộc vào nguyên liệu, phụ thuộc chênh lệch áp, chiều dài con đường thẩm thấu (L) và phụ thuộc vào nhiệt độ Trong hai chiều dọc thớ và ngang thớ thì dọc thớ thẩm thấu lớn hơn từ 50-100 lần so với chiều ngang thớ

Quan hệ giữa thẩm thấu và phản ứng bề mặt

Trong vấn đề này đã từng có 2 quan điểm trái ngược nhau, một quan điểm nhấn mạnh tính quan trọng của thẩm thấu, quan điểm khác nhấn mạnh phản ứng hóa học Thực chất hai quan điểm này được xây dựng trên các điều kiện thực nghiệm khác nhau, mỗi quan điểm có phạm vi sử dụng khác nhau

Thẩm thấu và phản ứng hóa học không thể cắt rời nhau, cùng với quá trình thẩm thấu, phản ứng hóa học cũng phát sinh Có thể nói, giai đoạn đầu của quá trình nấu (dưới 1400C) quá trình thẩm thấu là chính, khi nhiệt độ tăng lên (trên 1400C tốc

độ phản ứng hóa học tăng, chuyển thành nhân tố chủ yếu, kết quả của phản ứng lignin và một số thành phần khác bị hòa tan, làm tăng độ rỗng trong dăm, làm tăng quá trinh thẩm thấu

Ngoài ra trong quá trình nấu, nếu thẩm thấu dịch nấu không đủ, nhiệt độ nấu cao lignin có thể bị polymer hóa (không định hình), nhưng vẫn có khả năng tan trong dịch nấu phương pháp bazơ

Động học nấu sulfate

Theo đinh luật học khuếch tán thì hằng số tốc độ của quá trình hóa học dị thể bao gồm những phản ứng hóa học riêng sẽ xảy ra ở ranh giới bề mặt pha và quá trình khuếch tán những chất tham gia phản ứng được biểu thị bằng công thức:



11

K Error! Reference source not found

Trong đó: K: Hằng số tốc độ của toàn bộ quá trình dị thể

Kp: Hằng số tốc độ riêng của phản ứng hóa học Β: Hằng số tốc độ quá trình khuếch tán

Nếu như tốc độ phản ứng hóa học lớn hơn rất nhiều so với tốc độ khuếch tan, khi đó K→ β và tốc độ chung của quá trình được quyết định bời quá trình khuếch tán, hay có thể nói quá trình dị thể xảy ra ở miền khuếch tán Ngược lại nếu như tốc

độ khuếch tán rất lớn so với tốc độ phản ứng hóa học, khi đó K → KP và quá trình

dị thể xảy ra ở miền động học Trong trường hợp mà tốc độ khuếch tán và tốc độ phản ứng hóa học có cùng bậc thì quá trình dị thể xảy ra ở miền trung gian Quá trình dị thể xảy ra ở miền động học hay miền khuếch tán là phụ thuộc vào điều kiện như nhiệt độ v.v…

Động học của quá trình nấu sulfate theo nhà bác học Cvan –Arenny tuân theo định luật hóa học sau:

R.T E

.e

Z

T R

E Z K

.ln

T: Nhiệt độ tuyệt đối

2.3.3 Quá trình phản ứng hóa học khi nấu sulfate

Có thể khẳng định rằng: Bản chất hóa học của quá trình nấu bột sulfate rất ít thay đổi trong các phương pháp nấu cải tiến so với nấu truyền thống Do đó phương pháp nấu bột sulfate gián đoạn truyền thống vẫn thường được các phòng thí nghiệm

trên thế giới áp dụng trong quá trình nghiên cứu đánh giá khả năng sản xuất bột giấy từ các loại cây nguyên liệu mới Đây cũng là lý do chủ yếu của việc lựa chọn phương pháp nấu bột sulfate gián đoạn truyền thống trong quá trình nghiên cứu bột giấy từ cây nguyên liệu: cây luồng Hòa Bình

Bản chất nấu của quá trình sulfate là dùng các tác nhân mang tính kiềm (NaOH + Na2S) để phân hủy lignin, hemicellulose và các thành phần hữu cơ khác trong mảnh nguyên liệu, thu được cellulose Do trong dich nấu sulfate có thêm ion sulfate (S2-) và ion Hydrosulfua (HS-) so với nấu xút nên các phản ứng hóa học của lignin trong nấu sulfate là rất phức tạp Cho đến nay cơ chế phản ứng giữa Na2S và lignin chưa được nghiên cứu đầy đủ, chưa có kết luận chắc chắn và có nhiều thuyết giải thích cơ chế phản ứng này với cách nhìn nhận rất khác nhau Tuy vậy, tất cả thuyết này đều thống nhất ở một điểm rất quan trọng là: Natrisulfua (Na2S) trong dịch nấu đã hạn chế rất nhiều khả năng ngưng tụ lignin, tăng cường quá trình hòa tan lignin vào dịch nấu, giảm thời gian nấu, tăng hiệu suất của cellulose Nghiên cứu tác dụng của các nhân tố nấu lên các thành phần của nguyên liệu ta thấy có xảy

ra một số quá trình hóa học sau:

Quá trình phản ứng của lignin:

Trong quá trình nấu, phản ứng tách lignin là phản ứng quan trọng nhất, kết quả của phản ứng là phân tử lớn lignin bị đứt, tạo thành lignin bazơ và lignin sulfua hòa tan ra khỏ nguyên liệu nhờ đó sợi thực vật phân ly thành bột

Phản ứng của quá trình nấu là phản ứng không đồn pha Quá trình này là: Pha rắn nguyên liệu sợi thực vật tiếp xúc với pha lỏng dung dịch nấu Lignin ở trạng thái rắn hấp thụ dung dịch bazơ; tiếp đến, lignin sulfua khuếch tán ra khỏi nguyên liệu, hòa tan trong dung dịch bazơ Trong phương pháp nấu muối sulfate, do có ion SH- tồn tại, dễ dàng phản ứng gốc hoạt tính của lignin, ngăn cản và giảm kết hợp của lignin, có lợi cho phản ứng của phân tử nhỏ lignin đã đứt ra

Tuy có các phản ứng của lignin với NaOH, lignin với Na2S, nhưng đặc trưng nhất là:

1) Các phản ứng của lignin với NaOH

- Phản ứng tạo phenolat

+ NaOH → + H2O

- Phân huỷ liên kết ete alkyl - arkyl β - 0 - 4

TH1: Lignin có nhóm OH chưa phenol chưa phản ứng (gọi là lignin dạng phenol)

H2O

OH

-Chú ý: Liên kết ete alkyl-aryl -0-4 chỉ có thể bị phân huỷ khi nguyên tử

Ccó chứa nhóm -OH

- Phản ứng phân huỷ liên kết ete alkyl - aryl  -0-4

Dạng phenol: Dưới tác dụng của tác nhân kiềm những phân tử lignin có nhóm hydroxyl chức phenol tự do dễ dàng bị đứt liên kết ete alkyl - aryl -0-4 Phản ứng xảy ra qua sản phẩm trung gian là quynolmetit:

Phản ứng phân huỷ liên kết ete -0-4 Phenyl - Furano

- Phản ứng đa tụ lignin

Phản ứng ngưng tụ xảy ra chủ yếu ở nhóm hydroxinl chức rượu benzylic với nhân benzen của đơn vị lignin khác ở vị trí C5 hoặc C6 để hình thành liên kết C-C mới bền vững:

2) Các phản ứng của lignin với Na2S

- Phân huỷ liên kết ete alkyl - aryl -0-4

Phản ứng phân huỷ liên kết ete alkyl - aryl -0-4

Dạng phenol: Dưới tác dụng của tác nhân kiềm những phân tử lignin có nhóm hydroxyl chức phenol tự do dễ dàng bị đứt liên kết ete alkyl - aryl -0-4

Phản ứng xảy ra qua sản phẩm trung gian là quynolmetit

- Phản ứng đa tụ lignin:

Do nhóm -OH ở Cvà Ctrong phân tử lignin bị thay thế bởi nhóm -SH nên khả năng đa tụ của lignin bị hạn chế rất nhiều Phản ứng đa tụ của lignin xảy ra theo cách sau:

Chú ý:

Trong nấu sulfate, có 2 tác nhân OH- và HS- cùng tham gia phản ứng phân huỷ lignin nên thời gian nấu đến cùng một hiệu suất của sulfate nhỏ hơn nấu xút Nhóm -OH ở Cvà Ctrong phân tử lignin bị thay thế bởi nhóm -SH

OH

nên khả năng đa tụ của lignin bị hạn chế rất nhiều Phản ứng đa tụ lignin là phản ứng không mong muốn của quá trình nấu

Quá trình hoà tan của lignin trong phương pháp nấu bột sulfate có thể chia ra làm 3 giai đoạn riêng biệt: Giai đoạn đầu, giai đoạn chính và giai đoạn tách loại lignin dư

Giai đoạn đầu của quá trình tách loại lignin là đoạn thẩm thấu hoá chất nấu cho mảnh, nhiệt độ thấp (dưới 1400C) Trong giai đoạn chỉ có một lượng tương đối nhỏ lignin hoà, phần nàygọi là phần lignin chiết xuất (khoảng 20 - 25%) so với lượng lignin có trong nguyên liệu, hay nó chiếm khoảng 30% của

gỗ lá rộng) Sự hấp thụ Sulfua Natri vào trong các mảnh nguyên liệu trong giai đoạn này có một vai trò quan trọng, giúp cải thiện quá trình thẩm thấu hoá chất của nguyên liệu, tăng tốc độ tách loại lignin cho giai đoạn sau, đồng thời bảo

vệ cellulose và hoà tan lignin ngưng tụ Lignin không dễ dàng hoà tan trong giai đoạn đầu của quá trình nấu, chỉ có những phần lignin có phân tử lượng thấp mới có thể hoà tan được

Giai đoạn tách loại lignin chính bằng bắt đầu khi nhiệt độ nấu đạt khoảng 1400C (ở trên 1400C) Tốc độ tách lignin tăng nhanh, gọi là giai đoạn tách lignin lượng lớn, phần lớn lignin hoà tan trong giai đoạn này Mức độ tách loại lignin có quan hệ chặt chẽ với nồng độ của các ion OH- và HS- trong dịch nấu và nhiệt độ nấu, mức độ tách loại lignin còn phụ thuộc vào nồng độ của lignin hoà tan cao và mảnh nguyên liệu này hạn chế các quá trình trao đổi và khuếch tán lignin vào trong dịch nấu do đó kìm hãm quá trình tách loại lignin

Giai đoạn tách loại lignin dư tiếp tục quá trình nấu bột khi đã có khoảng 90% lignin trong nguyên liệu ban đầu hoà tan vào trong dịch nấu Giai đoạn nàylà hoà tan của lignin còn sót lại và chậm dần, gọi là giai đoạn tách lignin thường kéo dài vì lignin hoà tan trong dịch nấu ở giai đoạn này đã cao nên quá trình tách loại lignin thường song song tồn tại với quá trình ngưng tụ lignin cần phải giữ một lượng kiềm hoạt tính (kiềm dư) ở mức thích hợp (5 - 15g/l) Nhìn

chung quá trình tách loại lignin dư có mức độ lựa chọn thấp Sự tách loại lignin luôn đi kèm với sự phân huỷ các hyđrat cacbon

Quá trình phản ứng của cellulose

Dưới tác dụng của các tác nhân nấu (OH- và HS-) cả cellulose và hemicellulose cùng phản ứng theo một cơ chế nhưng mức độ phản ứng thì khác nhau vì cellulose bền hơn hemicellulose

Trong quá trình nấu, ở ngoài giai đoạn tốc độ phân huỷ cellulose và hemicellulose chậm vì lignin chưa bị hoà tan nhiều nên còn tác dụng bảo vệ cellulose Đến cuối quá trình nấu, lignin phân huỷ khá nhiều nên mất tác dụng bảo vệ cellulose bởi tác nhân OH- và HS- tăng dần

Để tránh quá trình phân huỷ cellulose nhiều không nên nấu ở nhiệt độ quá cao (T0nấu = 160 - 1800C) và rút ngắn thời gian nấu ở nhiệt độ cao

Dưới tác dụng của bazơ cellulose ổn định hơn lignin và hemicellulose, nhưng khi lignin ở giữa tế bào sợi đã bị loại ra, hemicellulose cũng bị loạii ra tương đối lớn Khi tiếp tục loại lignin trong vách tế bào, cellulose bị phân giải, kết quả là làm giảm độ polyme và tỷ suất của bột giấy, ảnh hưởng đến tính chất vật lý, cơ học của bột giấy Mức độ phân giải của cellulose có quan hệ với lượng bazơ dùng, nhiệt độ, thời gian nấu

Tác dụng của NaOH đối với cellulose chủ yếu có 3 phản ứng: Phản ứng bóc tách, phản ứng ổn định và phản ứng thuỷ phân bazơ

Phản ứng bóc tách

Gốc đầu cuối của đường gluco của phân tử lớn cellulose không ổn định với bazơ; bị bóc dần rồi hoà tan trong dung dịch nấu Sau khi gốc đầu cuối đường gluco bị bóc đi, trên phân tử lớn lại xuất hiện gốc đầu cuối đường gluco khác, tiếp tục tiến hành phản ứng bóc tách, bóc đi gốc đầu cuối đường glucose

Đi theo phản ứng bóc tách, độ polyme của cellulose nhỏ đi, tỷ suất bột giảm xuống, bazơ tiêu hao tăng lên Cho nên phản ứng bóc tách là phản ứng có hại

Trong điều kiện nấu sulfate bình thường, trên phân tử lớn cellulose có khoảng 65 gốc đầu cuối đường gluco bị bóc tách, cellulose trong quá trình nấu sulfate tổn thất khoảng: 10 - 20% (đối với chính cellulose)

Tuy có nhiều phản ứng xảy ra nhưng đặc trưng nhất là:

Phản ứng bào mòn polysacarit:

Phản ứng ổn định

Đồng thời với phản ứng bóc tách, còn có phản ứng ổn định (phản ứng chặn cuối cùng)

Để tăng tỷ suất bột giấy, nâng cao chất lượng bột giấy phải tìm giải pháp thúc đẩy sự tiến triển của phản ứng ổn định để khống chế phản ứng bóc tách

HC O HCOH

HC O HCOH

CH2OH

(C6H10O5)n-i

HS

-Trong nấu sulfate, tác nhân HS- đã khử nhóm (-CHO) thành nhóm (-COOH)

Do vậy hiệu suất nấu bột sulfate luôn lớn hơn bột nấu xút khi nấu đến cùng một trị

số kappa

Thuỷ phân bazơ

Kết quả nghiên cứu cho thấy, dưới 1500C, thuỷ phân bazơ chậm, phản ứng bóc tách là phản ứng phân giải cellulose: ở 1700C thủy phân tương đối nhanh, làm cho gốc đầu cuối của phân tử cellulose bộc lộ ra càng nhiều thúc đẩy thêm phân tử bóc tách Cho nên, nếu nấu khống chế nhiệt độ cao nhất và thời gian duy trì nhiệt phải thích hợp, để đề phòng thuỷ phân bazơ làm tổn thương quá nhiều hợp chất Hyđratcacbon

Quá trình phản ứng của hemicellulose

Như chúng ta đã biết, hemicellulose không phải do một loại đường tạo thành, phân tử lớn hemicellulose do 2 loại hoặc trên 2 loại gốc đường tạo thành Cấu tạo của hemicellulose trong gỗ lá kim và gỗ lá rộng cũng khác nhau, tổ thành của gốc đường đơn cũng khác nhau, dùng cùng một phương pháp nấu tổ thành của hemicellulose trong bột giấy thu được cũng khác nhau Do tính ổn định của mỗi loại đường đối với bazơ khác nhau, cùng một loại nguyên liệu dùng các phương pháp nấu khác nhau, tổ thành hemicellulose trong bột giấy thu được cũng khác nhau Các phản ứng hemicellulose cũng giống như với cellulose nhưng mức độ khác nhau

- Các phản ứng phụ trong nấu sulfate

+ Phản ứng tạo rượu metylic (CH3OH), làm dung môi trong hoá hữu cơ, hoá phân tích

+ Phản ứng xà phòng hoá các chất nhựa trong gỗ: axit nhựa (C19H29-COOH), axit béo (C15H31COOH, C17H33COOH ) tạo ra xà phòng sulfate dùng để điều chế các chất tẩy rửa, chất chuyển nổi Tuy nhiên xà phòng sinh bọt nên gây nhiều khó khăn cho các quá trình nấu, đặc biệt là công đoạn chưng bóc xà xút hoá

C19H29COOH + NaOH → C19H29COONa + H2O + Phản ứng tạo Mecaptan (gây ô nhiễm môi trường):

2.3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình nấu và chất lượng bột bằng phương pháp sulfate

Quá trình nấu và chất lượng bột chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi rất nhiều yếu tố công nghệ như: nhiệt độ, thời gian, lượng hóa chất sử dụng và mức dùng kiềm, độ sulfua, nồng độ dịch nấu…mặt khác chúng còn ảnh hưởng lẫn nhau

Trong thực tiễn sản xuất thường dùng biện pháp nâng cao nhiệt độ nấu (tức

là nhiệt độ nấu cao nhất) để rút ngắn thời gian nấu Nhiệt độ nấu cao nhất trong nấu

gỗ thường từ: 160-1800C Khi nấu tre, bã mía…nhiệt độ thường từ 160-1700C, rơm

rạ thường từ 150-1600C Khi chọn nhiệt độ nấu phải xem xét yêu cầu về chất lượng

và sản lượng bột giấy Khi chất lượng bột giấy yêu cầu tương đối cao Nhiệt độ nên giữ ở mức ôn hòa, thời gian bảo ôn kéo dài; khi yêu cầu chất lương nấu không cao, sản lượng bột giấy cần lớn, để rút ngắn thời giân nấu, nhiệt độ có thể tăng thích hợp

2.3.5 Ảnh hưởng của thời gian bảo ôn tới quá trình nấu và chất lượng bột bằng phương pháp sulfate

Trong phương pháp nấu sulfate, ngoài chủng loại nguyên liệu, quy cách và chất lượng nguyên liệu ra còn có lượng bazơ, nồng độ dịch nấu Không những thế,

chúng còn ảnh hưởng lẫn nhau tạo nên những vẫn đề hết sức phức tạp Trong phạm

vi của đề tài chủ nghiên cứu về yếu tố thời gian duy trì nhiệt ảnh hưởng đến quá trình nấu bột để tìm ra quy trình nấu cụ thể nên chúng tôi không đi sâu về tất cả những yếu tố ảnh hưởng mà chỉ chú trọng đến sự ảnh hưởng của các mức thời gian đến cây luồng Hòa Bình Đối với các loại tre trúc, thông thường thời gian tăng nhiệt phải dài hơn còn thời gian duy trì nhiệt ngắn hơn các loại nguyên liệu gỗ vì tre trúc

có cấu tạo chặt chẽ, dịch thẩm thấu vào trong nguyên liệu khó khăn Bởi trong quá trình nấu, nhiệt độ nhỏ hơn 1400C thì dịch nấu thẩm thấu vào nguyên liệu là chủ yếu, tạo điều kiện cho lignin bị hòa tan ở giai đoạn sau, đồng thời bảo vệ cellulose

và hòa tan lignin bị ngưng tụ Lignin không rễ bị hòa tan trong giai đoạn đầu của quá trình nấu, chỉ có những phần tử có lignin phân tử lượng thấp mới có thể hòa tan được khoảng 20-25% so với lượng lignin có trong nguyên liệu Nhưng khi nhiệt độ

>1400C thì lignin của nguyên liệu ban đầu được hòa tan, cùng với nhiệt độ tăng thì mức độ tách loại lignin càng tăng, thời gian càng kẽo dài lignin tách loại càng sâu Nếu thời gian quá dài sẽ tác động đến hemicellulose và cellulose rất lớn

Chính vì vậy, mục đích của quá trình duy trì nhiệt là tiếp tục quá trình duy trình nấu, tiếp tục loại bỏ lignin trong nguyên liệu làm cho sợ trong nguyên liệu phân tách thành bột

Tóm lại thời gian duy trì nhiệt có ảnh hưởng rất lớn đến sự phân hủy lignin

và polysacarit Ngoài ra còn ảnh hưởng đến tổng thời gian nấu, do đó cũng ảnh hưởng đến năng suất Do đó, tôi khảo sát các mức thời gian duy trì từ 60-120 phút

2.4 Kế hoạch thực nghiệm

2.4.1 Kế hoạch thực nghiệm đơn yếu tố

Chúng tôi tiến hành các thí nghiệm theo kế hoạch đơn yếu tố nhằm tìm ra quy luật ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ, thời gian và nồng độ đối với hiệu suất bột, trị số kappa và độ trắng của bột

Thực nghiệm đơn yếu tố được tiến hành theo các bước sau:

+ Thực hiện thí nghiệm với thông số thay đổi

+ Đánh giá tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm, để chứng tỏ ảnh hưởng khác đối với thông số cần xét là không có hoặc không đáng kể

+ Kiểm tra độ tương thích của mô hình theo tiêu chuẩn Fisher

2.4.2 Kế hoạch thực nghiệm đa yếu tố

Mục đích của kế hoạch đa yếu tố là nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ, thời gian và nồng độ đến hiệu suất suất bột Có thể diễn tả mô hình khối bài toán tối

ưu trong nghiên cứu thực nghiệm cho hiệu suất bột theo sơ đồ ở hình 2.1

Hình 2.1 Mô hình bài toán xác định các thông số tối ưu khi tạo hiệu suất bột

Như đã chọn và từ kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình bài toán tối ưu ở hình 2.1 thuộc dạng bậc 2 Quan hệ giữa hàm chỉ tiêu Y và các thông số x1, x2,…,xn

được mô tả bằng phương trình hồi quy đa thức bậc 2

(2.1)

Trong công thức (2.1): ; xi – giá trị mã hóa của các

thông số vào; b0 – hệ số tự do; bi – các hệ số tuyến tính; bij(i # j) – các hệ số tương tác lặp; bij – các hệ số bậc 2; Xi – giá trị thực của các thông số vào; Xi0 – giá trị mức cơ sở của các thông số; ∆Xi – bước thay đổi của các thông số; k- số thông số thí nghiệm

Các thí nghiệm của luận văn tiến hành theo kế hoạch thực nghiệm các yếu tố rút gọn

Tổng số thí nghiệm: N = k(2m + 2m + 1) = 30 (2.2)

Trong công thức (2.2): k – số lần lặp lại (k = 2); m – các biến số thí nghiệm (m = 3) [3]

Đặc điểm sinh thái rừng cây lấy mẫu

+ Khí hậu thủy văn

Lượng mưa bình quân năm từ 1500 - 2000 mm

Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau Mùa mưa có lượng mưa chiếm từ 80 - 90%, mùa khô có lượng mưa chiếm từ 10 - 20%

Nhiệt độ không khí bình quân năm 23,60C, cao nhất tới 400C, thấp nhất tới

20C Độ ẩm không khí trung bình 85% cao nhất trên 90% thấp nhất 70% vào tháng

11, 12

Chế độ gió: Mùa hè gió Đông Nam là chủ yếu Gió Lào (gió nóng) một năm xuất hiện một vài đợt không thường xuyên, mỗi đợt 3-4 ngày có ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển của cây trồng

Mùa đông có gió Đông Bắc thường tập trung vào tháng 11, 12 và tháng 1 năm sau Có khi gây hại đối với cây trồng nhất là đối với cây còn ở giai đoạn vườn ươm + Địa chất và đất

Đất lâm nghiệp chủ yếu là các loại:

Feralit đỏ, nâu vàng trên đá vôi

Feralit đỏ vàng trên đá biến chất

Feralit vàng nhạt trên đá sa thạch

Feralit nâu vàng trên phù sa cổ

+ Tình hình rừng: khu vực nghiên cứu là khu rừng trồng chủ yếu là cây luồng

(Dedro calamus baratus Hsuch et D.Z.Li)

3.1.2 Phương pháp chọn ô lấy mẫu

Lựa chọn khu vực có tính đại diện, căn cứ vào điều kiện tự nhiên như thời tiết, vị trí địa lý, thổ nhưỡng để phân vùng lấy mẫu để thu được tính chất cơ bản của cây luồng (huyện Lương Sơn nằm trong vùng núi của tỉnh Hòa Bình) Khu rừng luồng được chọn nghiên cứu phải có không dưới 100 cây luồng có cùng cấp tuổi được nghiên cứu, đường kính thân cây ở độ cao 1.3 m không được nhỏ hơn 50 mm

3.1.3 Chọn cây lấy mẫu

Tại nơi lấy mẫu chọn 5 cây luồng có tính đại diện, thành thục, không có khuyết tật trong số 100 cây

Bảng 3.1 Kích thước của cây thí nghiệm

STT Đường kính

D1.3 (cm)

Đường kính thân tb (cm)

Chiều cao vút ngọn (m)

Chiều cao dưới cành (m)

1m 2,5m 4m

15 15 15

15

15 30

đông tây

nam bắc

Hỡnh 3.1 Sơ đồ cắt mẫu thớ nghiệm trờn cỏc cõy lấy mẫu

Mẫu sau khi chặt hạ kịp thời bảo quản để trỏnh biến màu, nứt tỏch, mục mọt

và cụn trựng phỏ hoại

3.2 Phương phỏp làm tiờu bản hiển vi và xỏc định kớch thước sợi

3.2.1 Phương phỏp làm tiờu bản hiển vi

Mẫu dựng để cắt làm tiờu bản hiển vi với kớch thước thớch hợp chiều dài là

15 – 20 mm, chiều rộng bằng chiều dày thành tre, mẫu phải đảm bảo cú đủ cả ba mặt cắt (mặt cắt ngang, mặt cắt xuyờn tõm và mặt cắt tiếp tuyến) Trường hợp tiến hành làm nhiều mẫu cựng một lỳc thỡ nhất thiết phải đeo số hoặc đỏnh dấu cho từng mẫu trỏnh nhầm lẫn

Xử lý làm mềm mẫu:

Mẫu sau khi được cắt xong cũn rất cứng, khụng thể cắt ngay làm tiờu bản được Cần phải xử lý làm mềm để cú thể cắt dễ dàng hơn Phương phỏp đơn giản phự hợp là cho mẫu vào luộc trong nước sụi tới khi mẫu thấu nước hoàn toàn (mẫu chỡm hẳn trong nước) Ở đõy yếu tố nhiệt độ gúp phần quan trọng trong quỏ trỡnh làm mềm mẫu Khi mẫu đó thấu nước hoàn toàn, ta đưa mẫu vào hỗn hợp dung dịch hỗn hợp glyxerin – cồn (thớch hợp nhất là rượu metylic) pha theo tỷ lệ 1:1 ngõm một thời gian để làm mềm mẫu

Cắt tiờu bản:

Để có được các lát cắt tốt (không bị rách hoặc vỡ) phải dùng lưỡi cắt thật sắc với cạnh cắt chuẩn Ở đây ta sử dụng dao lam loại tốt nhất để cắt Mẫu được cầm chắc trên tay, dùng dao cắt các lát mỏng Khi cắt, cánh tay phải duy trì chuyển động một cách liên tục, ổn định còn tay trái dùng chổi lông mềm ép nhẹ lát cắt lên mặt dao để tránh cho lát cắt khỏi bị uốn cong và rách Sau đó dùng chổi lông để chuyển các lát cắt vào ngâm trong cồn Mỗi hành trình của dao cho ta một lát cắt thích hợp với chiều dày là 0,01 mm

Nhuộm màu:

Cách thức chung để nhuộm màu cho tiêu bản được ghi theo các bước dưới đây:

1 Ngâm các lát cắt bằng dung dịch Safranine trong 12h

2 Gạn hết Safranine rồi rửa các lát cắt bằng cồn nhiều lần ở các nồng độ khác nhau từ 25°, 50°, 75°, 80°, 90° cho đến 100° thì dừng lại

3 Ngâm các lát cắt trong dung dịch Xylen

Dán tiêu bản (dán các lát cắt trên lam kính):

Dùng Bôm Canada để cố định các lát cắt theo cách sau: Các lát cắt (của mặt cắt ngang, mặt cắt xuyên tâm và mặt cắt tiếp tuyến) sau khi đã ngâm trong Xylen sẽ được lấy ra và xếp có trật tự lên lam kính trong suốt (75 x 25 mm) Dùng 2 hoặc 3 giọt bột Bôm Canada hòa tan trong xylen để tạo ra một chất keo gắn dạng lỏng giống như đường – mật ở trạng thái nóng chảy, sau đó đưa lên để gắn các lát cắt, rồi dùng một phiến kính có kích thước thích hợp (40 x 20 mm) phủ lên trên

Lưu ý: Xylen được xếp vào loại hóa chất độc hại nên phải có các biện pháp phòng ngừa thích hợp Sau đó tiến hành làm nóng nhẹ cho lam kính tới khi xuất hiện các bọt khí, và dùng lực để ép hết phần keo gắn thừa Tiêu bản cần khảo sát dùng để chụp ảnh nên kết thúc ở công đoạn này với việc dùng giẻ thấm xylen để lau sạch phần Bôm Canada tràn ra ngoài lam kính [9]

3.2.2 Phương pháp xác định kích thước sợi

Với phương pháp tách sợi, chiều dài sợi được đo ngẫu nhiên sau khi các tế bào đã được phân tách Chúng tôi sử dụng phương pháp tách sợi của Madison Với

phương pháp này, dùng các mảnh có hình dạng và kích thước của que diêm (l,5 x 1,5 x 30 mm)

Các mảnh có hình dạng và kích thước của que diêm (l,5 x 1,5 x 30 mm) ngâm trong hỗn hợp của axít axetic 97% và hyđro peroxit 27% theo tỉ lệ 1:1 Quá trình tách sợi được tiến hành trong khoảng 12 giờ ở nhiệt độ 60 0C Sau khi phân tách, các sợi được rửa sạch hết hoá chất và dùng đũa thuỷ tinh để khuấy Dùng một cái rây tiêu chuẩn số 100 (đường kính lỗ 149 m) để tách lọc lấy các sợi rồi nhuộm màu bằng Safranin Các bước nhuộm màu cho các sợi gồm: thứ nhất ngâm các sợi bằng dung dịch Safranin 1% trong 5 phút; thứ hai gạn hết dung dịch Safranin, rồi rửa các sợi bằng nước cất ít nhất 3 lần; thứ ba dùng cồn 97% rửa tiếp

2 lần; thứ tư ngâm các sợi bằng dung dịch Fast Green 1% trong 2 phút; thứ năm gạn hết dung dịch Fast Green, rồi dùng cồn tuyệt đối để rửa 1 đến 2 lần

Lấy ngẫu nhiên 30 sợi đã được nhuộm màu đưa lên hai lam kính trong suốt (75 x 25 mm) Dùng 2 hoặc 3 giọt Bôm Canada (Canada balsam) hoà tan trong xylen để cố định các sợi lên lam kính Dùng kính hiển vi quang học có gắn dụng cụ

đo (trắc vi thị kính) tiến hành đo chiều dài của từng sợi

3.3 Phương pháp xác định thành phần hóa học

Từ đoạn luồng được cắt tại các vị trí trên thân cây, một số thanh đã được dùng trong mẫu thử cơ lý, lựa chọn những thanh còn lại không có khuyết tật có cả phần lóng và mắt Mẫu đem vào băm, rồi lấy một lượng dăm nhất định khoảng 2 (kg) trộn đều và dùng phương pháp tứ phân liên tục để đảm bảo tính đại diện sau

đó nghiền sợi Mẫu được nghiền sau đó được sàng trên hệ thống sàng với khối lượng 30 – 40 (g) trong một mẻ, thời gian 5 phút và lấy phần mẫu đi qua lưới sàng 0,4 (mm) và còn lại trên lưới sàng 0,25 (mm) Sau đó mẫu được sấy khô ở 105 ±

20C, rồi cho vào bình hút ẩm để bảo quản

3.3.1 Phương pháp xác định hàm lượng ẩm nguyên liệu sợi thực vật

Sự cần thiết việc xác định hàm lượng ẩm nguyên liệu

Độ ẩm là đại lượng biểu thị hàm lượng nước có trong nguyên liệu sợi thực vật, khi độ ẩm tính bằng phần trăm so với khối lượng mẫu khô kiệt thì gọi là độ ẩm

tuyệt đối, khi tính bằng phần trăm so với lượng mẫu có nước (gỗ tươi…) thì gọi là

độ ẩm tương đối Trong thực tế thường dùng độ ẩm tuyệt đối

Trong thực tế sử dụng, nguyên liệu ở dạng ướt hoặc phơi sấy thì ở điều kiện nhất định, trong nguyên liệu luôn có một lượng nước nhiều hoặc ít Nước trong nguyên liệu gồm có nước liên kết và nước tự do

Độ ẩm nguyên liệu có ảnh hưởng ở mức độ khác nhau đến khả năng thẩm thấu dịch (hóa chất nấu), ảnh hưởng tới đường cong nấu bột (trong công nghệ bột giấy),

vì thế trước khi tiến hành nấu phải xác định được độ ẩm nguyên liệu, lấy đó làm căn

cứ để tính toán và khống chế quá trình sản xuất Ngoài ra, khi phân tích tổ thành nguyên liệu, xác định các thành phần của nguyên liệu đều phải lấy chuẩn gốc là khối lượng khô kiệt để tính toán tỷ lệ các chất chứa trong nguyên liệu Về tính chính xác của phép phân tích hóa học, phụ thuộc vào tính chính xác của việc xác định độ

ẩm nguyên liệu đóng vai trò hết sức quan trọng

Phương pháp xác định độ ẩm bao gồm: phương pháp cân sấy, phương pháp chưng cất, phương pháp xác định dùng máy điện tự động, phương pháp dùng ván kiểm tra Ở đây ta sử dụng phương pháp cân sấy để xác định độ ẩm nguyên liệu

Nội dung phương pháp:

Cân khoảng 1g mẫu (chính xác đến 10-4 g) cho vào cốc thí nghiệm (cốc đã được sấy khô kiệt), đưa cốc có mẫu thử vào tủ sấy, mở nắp cốc và sấy ở nhiệt độ (103 ± 2) 0C trong thời gian 3h rồi lấy ra, đưa vào bình hút ẩm để làm nguội; Sau khi để nguội khoảng 30 phút ta đem cân lấy khối lượng, sau đó lại đem vào sấy tiếp trong thời gian 1h Quá trình cứ tiếp tục như vậy cho đến khi khối lượng của mẫu không thay đổi thì dừng lại (khối lượng hai lần cân liên tiếp chênh lệch nhau không quá 0,5%) Công thức xác định:

Gọi hàm lượng ẩm của mẫu là W (%) thì W được xác định như sau:

W (%) =

m m

x m m

m1: khối lượng mẫu và cốc trước khi sấy

m2: khối lượng mẫu và cốc sau khi sấy

m: khối lượng khô tuyệt đối của cốc chịu nhiệt

Hệ số khô của mẫu được tính theo công thức:

Kk =

100

(3.2) Trong tất cả các phương pháp phân tích hóa học tiếp theo, các giá trị của các phép phân tích tính theo lượng mẫu khô tuyệt đối đều được nhân với hệ số Kk

3.3.2 Độ pH của gỗ

Độ pH của gỗ là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong việc sử dụng hợp lí

gỗ, nó có quan hệ đến khả năng biến màu, tính năng dán dính, tính năng trang sức

Nội dung phương pháp:

Lấy 3g mẫu (cân chính xác đến 0,01g) cho vào cốc miệng rộng dung tích 50

ml, cho 30 ml nước cất mới đã được làm nguội đến nhiệt độ phòng rồi khuấy đều trong 5 phút, để yên 15 phút lại khuấy đều 5 phút, dùng máy đo pH để xác định trị

số pH chính xác đến 0,02

Mẫu thí nghiệm tiến hành xác định 2 lần, sai số giữa 2 lần thí nghiệm không vượt quá 5% Lấy giá trị bình quân toán học của 2 lần thí nghiệm, chính xác đến 0,01