Công Ty Hóa Chất Hanimex HANIMEX Chemical
Tìm Hiểu Quy Trình Sử Dụng Hóa Chất Công Nghiệp Để Tẩy Trắng Bột Giấy
Trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy, vấn đề ô nhiễm môi trường do sử dụng tác nhân tẩy trắng là clo, các hợp chất có chứa clo đã gây nhiều khó khăn cho quá trình xử lý nước thải. Các hợp chất hữu cơ chứa clo sinh ra trong quá trình tẩy trắng hầu hết là độc hại và có khả năng tồn tại bền vững trong môi trường. Do vậy, từ lâu các nghiên cứu nhằm cải tiến công nghệ tẩy nhằm giảm một phần clo, đặc biệt là loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng clo nguyên tố đã được các nhà khoa học tiến hành không ngừng. Hiện nay hơn 75% sản lượng bột giấy hóa học tẩy trắng đều sử dụng công nghệ mới không dùng clo nguyên tố (ECF) và ngày càng tăng với những cải tiến vượt bậc. Bột sau tẩy có chất lượng tốt, độ trắng cao, có thể lên tới trên 90%ISO.
Xu hướng tẩy trắng bột giấy hóa học trên thế giới.
Cho tới thời điểm này, không ai có thể phủ nhận clo và các hợp chất của nó là những tác nhân tẩy trắng bột giấy hiệu quả nhất trong ngành công nghiệp và được sử dụng rộng rãi, liên tục trong suốt khoảng thời gian từ 1900 đến 1990 ở hầu hết các nhà máy sản xuất bột giấy trên thế giới với các quy trình tẩy trắng truyền thống khá hiệu quả như: CEH1H2; CEDED; (C+D)EHDED…Nhìn chung các loại bột sau tẩy thường có độ trắng và độ bền cơ lý cao do tác động khử lignin có tính chọn lọc tốt của clo và các hợp chất của nó.
Mặc dù vậy, nước thải của quá trình tẩy trắng chứa rất nhiều các hợp chất độc hại với môi trường và sức khỏe
con người. Năm 1985, các nhà môi trường đã khẳng định nước thải của hầu hết các nhà máy sản xuất bột giấy tẩy trắng sử dụng tác nhân tẩy là clo nguyên tố đều chứa các hợp chất: 2,3,7,8-tetra-chloro-dibenzo-p-dioxin (2,3,7,8-TCDD), 2,3,7,8 – tetra -chloro-dibenzo-furan (2,3,7,8-TCDF)…, với tải lượng AOX từ 1 ÷ 8kg/ADt. Các hợp chất này rất độc, khó phân hủy sinh học và có thể gây ra bệnh ung thư ở người .
Trước các yêu cầu ngày càng khắt khe về môi trường sinh thái dẫn tới việc cần thiết phải hạn chế, loại bỏ các giai đoạn tẩy trắng bột giấy sử dụng clo nguyên tố.
Đầu thập kỷ 70 của thế kỷ trước, đánh dấu một bước thay đổi lớn trong công nghệ tẩy trắng bằng việc lần đầu tiên giai đoạn clo hóa được thay thế hoàn toàn bằng giai đoạn tách loại lignin bằng oxy-kiềm. Với sự thay thế này đã làm giảm đáng kể tính độc hại cũng như lượng thải của các hợp chất AOX có trong nước thải.
Bắt đầu từ năm 1985, với những tiến bộ trong công nghệ nấu bột, bột có trị số kappa khá thấp mà chất lượng vẫn đảm bảo. Bột sau nấu được khử lignin bằng oxy-kiềm và kết hợp với một số giai đoạn tẩy bằng đioxyt clo hình thành lên một số quy trình mới: quy trình tẩy trắng không sử dụng clo nguyên tố (ECF).
Tuy nhiên mãi tới năm 1990, dây chuyền tẩy trắng sử dụng công nghệ ECF lần đầu tiên được triển khai xây dựng và được khởi chạy vào năm 1993 tại Alberta Pacific – Canada. Cho tới nay, công nghệ ECF đã trở thành công nghệ được phổ biến rộng rãi trên thế giới với nhiều quy trình tiên tiến và hiệu quả. Lượng thải AOX từ các công đoạn tẩy chỉ còn 0,2 – 1,0kg/ADt và sau xử lý có thể giảm 40-60% lượng AOX. Theo thống kê tính tới năm 2004, sản lượng bột kraft tẩy trắng theo công nghệ ECF chiếm tới 75% sản lượng bột hóa tẩy trắng trên thế giới.
Hiện tại và tương lai công nghệ ECF vẫn giữa vai trò chủ đạo trong công nghiệp bột giấy, song sẽ có nhiều cải tiến hơn về công nghệ, thiết bị nhằm làm giảm tới mức tối đa lượng thải AOX ra môi trường, đáp ứng được các yêu cầu ngày càng khắt khe về bảo vệ môi trường như: các nhà máy tẩy trắng bột giấy xây mới sau năm 2001 yêu cầu: ở Úc, lượng AOX trong nước thải là nhỏ hơn 0,25kg/ADt; ở Pháp là nhỏ hơn 1,0kg/ADt; ở Đức là nhỏ hơn 0,25kg/ADt…hay theo tiêu chuẩn của liên minh châu Âu, tiêu chuẩn BAT: hàm lượng AOX tối đa cho phép là 0,25kg/ADt hay 5,0mg/l…
Nhìn chung hầu hết các nhà máy hiện nay đều sử dụng một trong số các tác nhân tẩy trắng: đioxyt clo, oxy, peroxyt hydro, ozon…trong các giai đoạn tẩy của mình. Các quy trình tẩy hiện đại đều cho độ trắng trên 90%ISO với chất lượng bột khá cao, hàm lượng AOX có trong nước thải ngày càng có xu hướng giảm.
Các quy trình ECF hay được sử dụng ở Canada và Scandinavia thường có dạng: O-D-(EOP)-D-D; O-D-(EOP)-D-P; O-D-(EOP)-D;O- Z-(EOP)-(DND)…Còn ở Thủy điển: O-Q-(PO)-DD cho gỗ cứng (Aspa Bruk – Munksjo); O-(PO)-(DQ)-(PO) cho gỗ mềm (Stora Enso – Skoghall). Ở Phần lan thường sử dụng quy trình: O(ZD)(O/EO)(ZD)EP, O(ZQ)(OP)ZP, O(Z/D)(EOP)DP cho cả nguyên liệu là gỗ cứng và gỗ mềm, ngoài ra còn rất nhiều quy trình ECF đang được sử dụng có hiệu quả ở nhiều nhà máy trên thế giới.
Tuy nhiên, xu hướng của các quy trình tẩy ECF mới trang bị cho các nhà máy mới xây dựng là rút ngắn, tối ưu các giai đoạn tẩy, sử dụng điôxyt clo ở nhiệt độ cao, sử dụng oxy và peroxyt hydro trong các giai đoạn tẩy chính nhằm hạn chế sử dụng đioxyt clo.
Mới đây nhất là công trình của M.Ragnar, với một loạt các quy trình rút gọn được ông và các cộng sự nghiên cứu thành công đối với nguyên liệu là bạch đàn Grandis và Saligna: D(EO)D, D(EOP)D, (DQ)(PO), (DQ)(PO)D, (AQ)h(PO)D, (DQ)h(PO), Dh(EO)D và (AD)h(EO)D…Bột sau tẩy trắng đều đạt độ trắng 89 – 90%ISO, độ hồi màu không đáng kể hay như quy trình Dh(PO)D của Luiz cho chất lượng bột cũng rất khả quan: độ trắng đạt 88 – 90%ISO.
Một số quy trình tẩy mới, có hiệu quả đã được áp dụng với quy mô công nghiệp như: quy trình Dh(PO)D (khởi chạy năm 2003) tại nhà máy Ripasa, Limeira, Brazin; quy trình Dh(EOP)D (khởi chạy năm 2003) tại nhà máy CMPC, Santa Fe, Chile; quy trình Dh(PO)D1D2 (khởi chạy năm 2005) tại nhà máy Mondi, Richards Bay, Nam Mỹ…
Danh mục một vài chất tẩy trắng bột giấy đang được sử dụng rộng rãi
Hóa chất tẩy trắng trong nước
Khi bột giấy ở dạng huyền phù trong nước thì tất cả các hóa chất tẩy trắng cần phải được hòa tan trước trong nước và tất cả các phản ứng tẩy trắng phải được xảy ra trong môi trường nước. Trong một vài trường hợp thì hóa chất tẩy trắng cần hạn chế hòa tan trong môi trường nước. Trong một vài trường hợp khác thì sẽ sinh ra các phản ứng phụ khi hòa tan các hóa chất vào trong nước.
Một vài hóa chất tẩy trắng sẽ bị thủy phân và phân li trong nước như gốc Cl , ClO2 , H2O2 , natri naclo3 so2 …
Sự thuỷ phân và phân ly:
Cl2 : Cl2 + H2O <-> HOCl + HCl
HOCl <-> H+ + OCl–
H2O2 : H2O2 <-> OOH– + H+
Sự thuỷ phân:
ClO2 : ClO2 <-> 1/2Cl2 + O2
ClO2 + H2O <-> HClO3 + HClO2
H2O2 : H2O2 + OOH– <-> OH + O2– + H2O
H2O2 <-> O2 + OH– + H2O
Clo bị thủy phân trong nước sẽ tạo thành acid hypoclorua HClO. phương pháp khử clo mà thông thường xảy ra tại một pH ở khoảng giữa 1,5 đến 2 thì một số clo họat tính sẽ tồn tại ở dạng HClO.
Khi pH được nâng tới 4 – 5 thì tất cả clo hoạt tính sẽ ở dạng acid HClO. Acid hypoclorua HClO sẽ phản ứng lại với hydrat cacbon (C2H22O11) và có thể là lý do quan trọng làm giảm độ bền của bột giấy. Tại pH cao, acid hypoclorua phân li để tạo thành ion hypoclorit (ClO–).
Trong giai đọan tẩy trắng hypoclorit tại pH từ 9,5 đến 10 thì phải tính đến một lượng hóa chất đáng kể, khi đó sẽ có mặt lượng HClO đáng kể và có thể làm thiệt hại rất xấu đến bột giấy. Hydro peroxit cũng bị phân li tại pH cao tạo thành anion perhyoxit (OOH–), nó là hóa chất chủ yếu tham gia vào quá trình tẩy trắng; vì vậy nó rất quan trọng trong quá trình tẩy trắng bằng peroxit để duy trì một pH cao.
Khi hòa tan trong nước và tại pH cao, clodioxit sẽ phân li chậm để tạo thành cloric và clorat. Tại một pH điển hình cho quá trình tẩy trắng bằng clo dioxit (pH = 3 – 4 trong giai đọan D1 và pH = 4 – 5 trong giai đọan D2) thì cloric sẽ họat động được trong quá trình tẩy trắng nhưng clorat thì không. Hydro peroxit (H2O2) phân li cho ra oxi và nước. Sự phân li sẽ kéo theo các phản ứng với anion perhyroxit (OOH–), sự phân li sẽ xảy ra nhanh hơn ở pH cao. Chất xúc tác cho giai đọan phân li H2O2 là ion kim loại và tác nhân ổn định như là Mg, Na2SiO3 có thể được sử dụng đặc biệt để thu được sản lượng bột cao.
Một vài hóa chất sử dụng trong quá trình tẩy trắng như H2O2, NaOCl, Na2O2 có thể hòa tan mạnh trong nước. Tuy nhiên, Cl2O2, Cl2, O2 và O3 có một giới hạn tan trong nước.
tag phương tháp chưa cách vết bẩn mực bút bi quần áo denkmit review in khí ăn ẩm nào mẹo răng bạc ố vàng
