Vì sao bột tẩy trắng có khả năng tẩy trùng
Vì sao baking soda là thành phần thiên nhiên được thêm vào chất tẩy rửa? Show Baking soda là một nguyên liệu tự nhiên rẻ tiền nhưng lại có rất nhiều công dụng, ngoài việc làm bánh. Từ khử mùi tủ lạnh đến tẩy rửa vết dầu mỡ, baking soda đều có thể làm được. Tại sao chúng lại nhiều công dụng đến vậy, cùng tìm câu trả lời nhé! Đã cập nhật 22 tháng 1 năm 2021 Bởi Đội Cleanipedia Chia sẻLưuChia sẻ Sự bền vững
Pure baking soda là một loại nguyên liệu đa năng, có thể giải quyết hết được các vấn đề vệ sinh nhà cửa, làm đẹp, chăm sóc sức khỏe. Đã cập nhật 17 tháng 5 năm 2021 Bởi Đội Cleanipedia Chia sẻLưuChia sẻ Vệ sinh nhà bếp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (320.82 KB, 30 trang ) Trường đại học công nghiệp hà nội NSSC, ammonium bisulphit 40 – 50 Bột gỗ mài, bisulphit, sulphsit 50 – 65 Mục đích của tẩy trắng bột là tạo cho bột giấy có những hóa lý tốt và có độ trắng cao, quá trình tẩy trắng được tẩy trắng được thực hiện chủ yếu là loại bỏ ligin và biến tính nhóm mang màu của ligin sao cho bột giấy trắng hơn. I.2 Nguyên nhân bột giấy có màu tối Xenlulo và hemixenlulo bản chất có màu trắng nên không làm tối màu của bột giấy. Chính nhóm mang màu của lignin gồm vòng phenyl, các nhóm carbonyl (C=O), và các nối đôi (C=C) khi kết hợp với nhau ở điều kiện nhất định làm cho chúng có khả năng hấp thụ màu trong ánh sáng trắng và làm cho lignin mang màu. Thêm nữa phản ứng oxy hóa đã biến đổi gốc phenol trong lignin thành các hợp chất dạng quinon, các chất này hấp thụ ánh sáng làm cho bột có màu tối. Những ion kim loại nặng có mặt trong bột giấy đã kết hợp với các gốc phenol tạo thành các phức chất cũng gây ra màu sắc cho bột. Ngoài ra các chất keo, nhựa trong bột cơ cũng tạo màu cho bột. Vì thế tẩy trắng bột giấy có vai trò rất quan trọng , Tẩy trắng bột giấy nhằm mục đích làm biến tính cấu trúc lignin này sao cho chúng trở nên sáng màu hơn. Tẩy trắng bột giấy làm tăng và ổn định độ trắng của bột. Do bột cơ là bột hiệu suất cao nên mục đích tẩy trắng là làm biến đổi màu của ligin và các thành tạo màu khác, tránh khả năng phân hủy chúng thành các hợp chất thấp phân tử, có khả năng tan trong nước hoặc dung dịch kiềm và không bị tách loại ra khỏi bột. I.3. Một số hóa chất tẩy trắng đáng chú ý a. Các hợp chất của clo Ngày nay hóa chất Clo và hợp chất có Clo vẫn còn được dùng nhiều nhất trong việc tẩy trắng xenlulo. Clo là một chất khí độc hại màu vàng lục có công thức Cl2 . Các hợp chất này đã được dùng để tẩy trắng là hypoclorit. Hypoclorit là muối của axit hypocloro. Công thức hóa học của axit này là HClO, được tạo bởi khí clo hòa tan trong nước sẽ xảy ra theo cân bằng phản ứng sau: Cl2 + H2O = HClO + HCl Khi cho tác dụng với bazo HOCl + NaOH = NaOCl + H2O Tỷ lệ của clo, axit hypocloro và ion hypoclorit trong dung dịch tỳ thuộc vào pH. Trong nhiều trường hợp bây giờ được thay thế bàng Canxi hypoclorit có công thức Ca(ClO) 2 là một dạng rất thông thường của hypoclorit Điều chế dịch tẩy trắng CaO + H2O = Ca(OH)2 Ca(OH)2+ Cl2 = Ca(ClO)2 + CaCl2 + H2O NaOH + Cl2 = NaClO +NaCl + H2O Do đó, pH cực kì quan trọng trong các hệ thống clo- nước bởi vì mỗi dạng clo này có tính chất khác nhau và tác dụng hóa học với lignin và xenlulo ở mức độ khác nhau. Trong những năm vừa qua, một tác nhân tẩy trắng cho clo khác đã được nghiên cứu đến, đó là một oxyt clo ( Cl 2O) chất này tẩy trắng nhanh hơn dioxyt clo ( ClO2) . Tuy nhiên việc tẩy trắng bằng hóa chất này còn đang ở giai đoạn nghiên cứu. Tác nhân tẩy trắng sau cùng trong họ dioxyt clo ( ClO 2), nó là tác nhân tẩy trắng xenlulo đã được biết nhiều từ 30 năm trước đến nay trước khi nó được dùng thực tế từ các nhà máy, lý do nó lâu được dùng cũng như quá trình tẩy clo, đó là vì trong thời gian đầu không có chất liệu nào có thể chống lại sự ăn mòn của các hóa chất này. Vấn đề này có thể được giải thích cho nhược điểm của quá trình tẩy trắng clo, khi phương pháp tẩy trắng dioxyt- clo được đưa vào dùng . II. Các phương pháp và các giai đoạn tẩy trắng bột giấy II.1. Các phương pháp tẩy trắng bột giấy Tẩy trắng bột giấy thường dùng các chất hóa học là các chất có tính oxi hóa mạnh để tẩy trắng bột giấy. Có 2 cách áp dụng để tẩy trắng bột giấy là tách bỏ lignin và giữ lại lignin . Cách 1: Loại bỏ lignin được coi là phần tiếp tục quá trình nấu nhằm dùng hóa chất hòa tan phần lignin còn nằm sót lại trong bột sau nấu rồi rửa trôi đi. Phương pháp này áp dụng cho tẩy trắng bột hóa Cách 2: Giữ lại lignin khi trong bột dùng các chất hóa học thích hợp làm tác nhân oxy hóa để biến đổi các nhóm mang màu của lignin trong bột thành các nhóm không mang màu nâng cao độ trắng của bột. Phương pháp tẩy trắng giữ lại lignin hay người ta gọi là làm trắng bột giấy. Phương pháp này được áp dụng để làm trắng những bột cơ và bột bán hóa. Vì thành phần và cấu trúc của lignin rất phức tạp, mà mỗi tác nhân hóa học chỉ có khả năng phản ứng với một số cấu trúc đặc trưng nào đó, nên để hòa tan hiệu quả phần lignin này ta phải kết hợp dùng nhiều tác nhân khác nhau trong một quy trình tẩy trắng. Màu trắng của bột chỉ xuất hiện khi hầu hết lignin và các nhóm mang màu trong bột đã được loại bỏ. Để sản xuất các loại bột có độ trắng cao và ổn định người ta phải sử dụng bột hóa để tẩy trắng bằng phương pháp tách loại bỏ lignin. Phương pháp loại bỏ ligin này gồm 2 giai đoạn: Giai đoạn đầu dùng chất oxy hóa mạnh để cắt đứt mạch lignin trong bột giấy, rồi hòa tan và rửa trôi lignin. Giai đoạn sau là khi trong bột vẫn còn lại rất ít lignin nên khó tách ra không loại bỏ hết, ta dùng các tác nhân oxy hóa để biến tính nhóm mang màu của lignin thành nhóm không mang màu. Nhằm mục đích nâng cao độ trắng của bột giấy. II.2. Các giai đoạn tẩy trắng Quá trình tẩy trắng được hiểu là một trình tự công đoạn liên tục kế tiếp nhau, được sắp xếp theo một trình tự nhất định, với hệ thống thiết bị liên hợp và quy trình công nghệ thích hợp, đảm bảo đạt được mục tiêu của quá trình tẩy trắng. Các chu trình tẩy trắng hiện đại bao gồm nhiều công đoạn, có rửa bột giữa các công đoạn, sử đồng thời nhiều hóa chất và áp dụng đồng thời các điều kiện công nghệ khác nhau. Để phân hủy triệt để các thành phần phi xơ sợi trọng bột (lignin), cần phải sử dụng các hóa chất tẩy có tính chất hóa học khác nhau, mà điều kiện phản ứng của mỗi loại là khác nhau nên không thể sử dụng kết hợp chúng. Bên cạnh đó các sản phẩn phân hủy lignin là nhưng hợp chất không tan hoặc ít tan trong nước, chúng có thể cản trở phản ứng của chất tẩy với lignin hoặc phản ứng trực tiếp với chất tẩy, gây giảm hiệu quả quá trình và tiêu tốn hóa chất. Do đó sau một thời gian xử lý cần tiến hành rửa bột ( nước hoặc kiềm). Mặt khác, về mặt công nghệ thiết bị, tẩy trắng bột được tiến hành ở nồng độ cao, trong các tháp tẩy với năng suất lớn, hoạt động liên tục, thời gian tẩy trắng để đạt độ trắng cần thiết là kéo dài, mà kích thước của thiết bị là hạn chế, nên phải chia quá trình tẩy trắng bột thành nhiều công đoạn, mỗi công đoạn tiến hành trong một thiết bị. Tóm lại quá trình tẩy trắng có thể được chia thành 2 giai đoạn chính như sau: + Giai đoạn 1: Hòa tan phần lignin còn nằm sót lại trong bột sau nấu. Lượng lignin còn lại trong bột chủ yếu được tách loại ở công đoạn này. trong giai đoạn này độ trắng của bột có thay đổi nhưng không nhiều. + Giai đoạn 2: Dùng các tác nhân oxi hóa để phá hủy các nhóm mang màu của lignin còn lại trong bột.Độ trắng của bột ở giai đoạn này được thay đổi rõ rệt. Đối với đây chuyền sử dụng nhiều loại chất tẩy trắng thì xen kẽ các công đoạn này là công đoạn rửa bột bằng nước hoặc NaOH, nhằm tách bỏ các sản phẩm phản ứng, nâng cao hiệu quả tẩy trắng. III. Công nghệ tẩy trắng TT Tên Công đoạn Hóa chất sử dụng Ký hiệu 1 Tẩy trắng bằng Clo Cl2 C 2 Kiềm hóa NaOH E 3 Tẩy trắng bằng dioxit clo ClO2 D 4 Tẩy trắng bằng hypoclorit NaClO H 5 Tẩy trắng bằng oxi O2 + NaOH O 6 Tẩy trắng bằng peoxyt H2O2 + NaOH P 7 Tẩy trắng bằng ozon O3 Z 8 Xử lý bằng axit SO2 hoặc H2SO4 A Một số quy trình tẩy trắng hiện đại NaOH Do D1 D2 B?t chua t?y E OP ClO2 ClO2 ClO2 Ho i, oxy B?t t?y tr?ng H 2O2 Axit Sơ đồ chu trình tẩy trắng bốn công đoạn bằng dioxit clo Do(Eop)D1D2 NaOH Do D1 B?t chua t?y E ClO 2 OP ClO 2 Ho i, oxy HO 2 2 B?t t?y tr?ng Axit Sơ đồ công nghệ tẩy trắng bột sufat gỗ cứng theo quy trinh DualDTM sIII.1. Tẩy trắng bằng Clo Mục đích của công đoạn clo hóa là tách loại lignin còn lại trong bột. Khi trong chu trình tẩy trắng có công đoạn xử lý oxy-kiềm bột sau nấu thì đây có thể xem là sự tiếp tục của quá trình nấu. Khả năng phản ứng cao của clo không đòi hỏi phải tiến hành ở nhiệt độ và áp suất cao. Tẩy trắng bằng clo trong môi trường axít là phương pháp tách loại lignin hiệu quả nhất và thường được dùng trong các công đoạn đầu tiên của chu trình tẩy trắng bột hóa truyền thống. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là bản thân chất tẩy có độc tố cao và sự tạo thành một lượng lớn các chất hữu cơ của clo, trong số đó có các chất đặc biệt nguy hại: các dioxin là dẫn xuất của n-dibenzenodioxin và dibenzofuran. •Cơ chế hóa học Clo là chất tẩy có tính chọn lọc cao, khi tiếp xúc với bột, trước tiên nó lập tức tham gia phản ứng với lignin. Các phản ứng diễn ra đồng đều với tất cả các cấu trúc của lignin chứa nhóm OH-phenol tự do hoặc liên kết ete. Khi hòa tan clo vào nước, diễn ra cân bằng sau: Cl2 + 2 H2O H3O+ + Cl- + HClO Thành phần của dung dịch clo phụ thuộc và pH của dung dịch. Với pH nhỏ([2), thành phần chính của dung dịch là clo phân tử. Khi pH tăng, hàm lượng HClO tăng, và khi pH >= 4,5 thì clo phân tử chuyển hóa hoàn toàn thành các hợp chất khác, chủ yếu dưới dạng hypocloric( là axit yếu nhưng có tính oxy hóa mạnh). Trong môi trường kiềm, dung dịch clo chủ yếu bao gồm các anion hypoclorit. Thực tế, quá trình tẩy trắng bằng clo được tiến hành trong môi trường axít với pH [ 2. Các phản ứng của clo với lignin trong môi trường axit chủ yếu là phản ứng clo hóa và oxy hóa phân hủy lignin, các phản ứng phụ là phản ứng oxy hóa cacbohydrat và các hợp chất hữu cơ khác. Phản ứng thế electrophin vào vòng thơm, biến hóa mạch propan, oxy hóa phân hủy các liên kết ete alkylaryl tạo thành các cấu trúc o – quinon bị oxy hóa sau đó dẫn đến vòng thơm bị phá vớ, tạo thành các axit dicacboxylic. Các cấu trúc phenol bị clo hóa cũng dễ dàng bị oxy hó tạo thành các dẫn xuất của các axit dicacbonxylic và các axit hữu cơ thấp phân tử khác. L R O R1 O L Clo hóa, thủy phân CH3 Clx R OH -CH3OH Cl Clo hóa, thủ y phâ n OH O x y L Cl -R1OH Clx R O OH h ó a Clx Thủy CH3 Clx p h â n R R O OH O OH O x y C H 3 O H L Clx O R HO O OH h ó a Trên thực tế, các biến đổi của lignin dưới tác dụng của clo diễn ra rất phức tạp, không chỉ có các phản ứng oxy hóa phân hủy lignin mà chắc chắn còn có các phản ứng giữa các sản phẩm tạo thành, bởi trong nước thải của quá trình tẩy trắng bột hóa bằng clo còn có các hợp chất đặc biệt nguy hại như : Cl O Cl Cl Cl O Cl Cl Cl Cl O TCDD TCDF Tuy nhiên song song với phân hủy lignin, clo còn oxy hóa các polysaccarit theo cơ chế phản ứng gốc, nhưng quá trình này tương đối yếu. Vì vậy, có thể nói clo là chất tẩy có tính chọn lọc cao. OH OH HCl, O O R O H O R OH OH OH C l O O O - O O OH OH O OH Cl2 O O O O R R • Điều kiện công nghệ và hệ thống thiết bị clo hóa Sơ đồ công nghệ công đoạn clo hóa Hệ thống bao gồm thiết bị chính là tháp tẩy, thường là tháp có dòng bột dưới lên-trên xuống kết hợp. Bột sau rửa từ công đoạn xử lý oxy- kiềm được pha loãng tới nồng độ cần thiết được đua vào bơm bột nồn độ thấp(LC) qua máy trộn nồng độ thấp, phối trộn đều với clo và cấp vào ống phụ của tháp tẩy, rồi vào tháp, bột di chuyển xuống dưới của tháp, sau đó được rửa bằng nước rồi đưa sang công đoạn tiếp theo. • Yếu tố ảnh hưởng: + Nguyên liệu (bột cần tẩy trắng): So với bột sunfit và bột hóa từ nguyên liệu phi gỗ, clo hóa bột sunfat diễn ra khó khăn hơn, vì vậy thời gian xử lý thường kéo dài. Nguyên nhân là do lignin của bột sunfat là các cấu trúc ngưng bền , khó phân hủy và khó tan trong dung dịch kiềm hơn. Vì vậy, thời gian kiềm hóa thường kéo dài hơn và đòi hỏi nhiệt độ cao hơn. Chính vì thế mà độ bền cơ học của bột thường bị giảm mạnh sau công đoạn clo hóa. + Nồng độ bột và lượng clo cần dùng: Lượng clo cần dùng phụ thuộc vào hàm lượng của lignin trong bột, được xác định theo trị số Kappa của bột. Trung bình khoảng 1,5kg/kg lignin. Ngoài ra, mức dùng clo còn phụ thuộc vào nồng độ bột, nhiệt độ xử lý. Ví dụ: khi tẩy trắng bột theo chu trình CEH, lượng clo dùng cho công đoạn clo hóa thường chiếm 60-70% tổng lượng clo cần dùng cho cho cả chu trình, vào khoảng 2-6% so với bột sunfat và 6-10% với bột hóa-cơ. Nồng độ bột thích hợp nhất nên duy trì trong khoảng 3-4,5%. Với nồng độ bột như vậy, mức hòa tan của clo vào dung dịch sẽ tối ưu, phối trộn bột sẽ tốt hơn, đảm bảo sự đồng đều phản ứng của bột với clo. Mặt khác nồng độ clo thấp tránh ăn mòn thiết bị. Nhược điểm của sử dụng nồng độ bột thấp là lượng nước tiêu hao lớn, tải lượng rửa và cô đặc bột cao, còn khi sử dụng nồng độ bột cao có thể có nguy cơ tạo thành những vùng phản ứng có nồng độ clo thấp dẫn đến quá trình tách clo chậm. + Thời gian xử lý: Tốc độ phản ứng của clo rất nhanh, trong điều kiện thường, chỉ cần 5 phút sau là lượng clo đa tiêu hao gần 90%. Trên thực tế thời gian cần thiết là 45-60 phút đối với bột sunfit từ gỗ, 60-90 phút đối với bột sunfat. + Nhiệt độ xử lý: Về nguyên tắc, người ta không điều chỉnh nhiệt độ của công đoạn clo hóa. Nhiệt độ của quá trình thường được xác định bởi quy trình rửa và làm sạch bột và sơ đồ sử dụng nước sản xuất, tức là sau khâu rửa và làm sạch hoặc sau công đoạn oxy-kiềm, bột có nhiệt độ như thế nào thì tiến hành clo hóa ở nhiệt độ đó. Vì vậy, khoảng nhiệt độ clo có thể trong khoảng 40-60 oC. Clo hóa ở nhiệt độ cao sẽ thúc đẩy phân hủy cacbohydrat và giảm độ bền cơ học của bột. Có thể kiềm chế ảnh hưởng này bằng cách giảm thời gian xử lý, song phương pháp phổ biến nhất là sử dụng các chất bảo vệ cacbohydrat như : (NH 4)2SO4, NH4Cl hoặc điều chỉnh lại lượng clo hợp lý. III.2. Kiềm hóa(E) Kiềm hóa hay còn gọi là trích rửa kiềm, là một công đoạn riêng biệt của quá trình tẩy trắng, xử lý bột hóa bằng dung dịch NaOH ở các điều kiện khác nhau. Đây là công đoạn bắt buộc, kế tiếp sau công đoạn clo hóa hoặc tẩy trắng bằng dioxit clo. Mục đích của kiềm hóa là trung hòa lượng clo(dioxit clo) dư và hòa tan, tẩy rửa các hợp chất hữu cơ, chủ yếu là clolignin, các hợp chất hữu cơ của clo và các tạp chất khác ra khỏi bột, để tăng độ trắng của bột, đồng thời nâng cao khả năng phản ứng của lignin trong các công đoạn tẩy trắng tiếp theo. Vì vậy, sau khi kiềm hóa và rửa, bột sẽ mất màu vàng cam và trở nên trắng hơn. Tùy thuộc vào thành phần của dung dịch xử lý, các phương pháp kiềm hóa bao gồm: - Kiềm hóa đơn thuần (E): chỉ xử lý bột bằng NaOH. - Kiềm hóa tăng cường hydropeoxit (Ep): xử lý bột bằng dung dịch NaOH bổ sung H2O2. - Kiềm hóa tăng cường oxy (Eo): xử lý bột bằng dung dịch NaOH bổ sung oxy. - Kiềm hóa tăng cường oxy và hydropeoxit (E op): xử lý bột bằng dung dịch NaOH bổ sung oxy và hydropeoxit. •Cơ chế hóa học của quá trình Tất cả các chu trình tẩy trắng sử dụng các hợp chất clo đều dựa trên sơ đồ truyền thống gồm 2 công đoạn clo hóa- kiềm hóa. Tức là kiềm hóa là công đoạn bắt buộc sau công đoạn tẩy trắng bằng clo và dioxit clo. Khi xử lý bột bằng clo, ngoài các phản ứng clo hóa và oxy hóa phân hủy làm giảm khối lượng phân tử của lignin, còn diễn ra các phản ứng của các nhóm cản. sự hình thành các nhóm cản, là các cấu trúc bão hòa, không còn khả năng phản ứng của lignin còn lại sau khi phản ứng với clo, diễn ra trong công đoạn clo hóa hoặc tẩy trắng bằng dioxit clo. Chúng có cấu tạo đặc biệt với những nhóm chức, cản trở quá trình oxy hóa phân hủy lignin trong các công đoạn tẩy trắng tiếp theo. Vì vậy, để tăng hiệu quả tẩy trắng, cần phải loại bỏ các nhóm cản này bằng phản ứng thủy phân kiềm, nhờ đó sẽ hình thành các nhóm OH mới trong vòng thơm của lignin, có khả năng phản ứng cao với các chất tẩy. Như vậy, kiềm hóa không những có ý nghĩa quan trọng trong việc tách bỏ các chất hữu cơ ra khỏi bột, mà còn tăng khả năng phản ứng của lignin. Việc tách bỏ các chất hữu cơ cho phép tiến hành quá trình tẩy tiếp theo với mức dùng các hóa chất ở mức thấp hơn, còn khả năng phản ứng của lignin tăng, tăng hiệu quả quá trình. Lượng kiềm dùng cho công đoạn kiềm hóa được phân bổ như sau: 30% NaOH tiêu hao cho các phản ứng tạo thành các muối tan của natri với các axit hữu cơ mạch thẳng hoặc axit thơm, 30% cho phản ứng thủy phân kiềm tạo các hợp chất của clo trong bột tạo NaCl, lượng còn lại cho các phản ứng thủy phân các axit cacboxylic tạo thành cacbonat natri. Các phản ứng này đều kích hoạt lignin để chuẩn bị cho quá trình oxy hóa tiếp theo. Một lượng nhỏ NaOH tiêu hao cho tạo thành các muối của natri với các axit hữu cơ không tan còn lại trong bột, chúng tạo ra độ pH cao cần thiết cho quá trình tách rửa lignin ra khỏi bột. OH O H3C C l2 HO HO O L L O O L L L H H H O OH C l2 Cl H Cl O CH3 O L L H H H O R O L C l2 Cl Cl Cl O CH3 R O CH3 OH O H3C HO O O L OH N aO H HO L + Na Cl + Na2CO3 L L Cl H Cl O N aO H - N aC l Lignin đã kích hoạt + Na2CO 3 O L Cl L Cl N aO H Cl O R O Cl OH + Cl NaCl O CH3 R O CH3 Các tạp chất còn lại trong bột chưa được tẩy rửa hết từ công đoạn tẩy trắng trước đó sẽ tăng mức tiêu hao kiềm, bởi bất kỳ chất hữu cơ nào chưa tách bỏ trong quá trình rửa bột cũng có thể tham gia cào các phản ứng với NaOH. Về nguyên tắc, khi thay thế clo bằng dioxit clo, mức tiêu hao NaOH trong công đoạn kiềm hóa sẽ thấp hơn, do không tạo thành NaCl, bởi dioxit clo không phải là chất clo hóa. Ngoài các phản ứng với lignin, trong quá trình kiềm hóa còn diễn ra hàng loạt các quá trình hóa học phức tạp khác như: xà phòng hóa các axit béo, phân hủy hòa tan các polysaccarit... làm giảm độ bền kiềm của các polysaccarit, kết quả là sau công đoạn kiềm hóa, độ nhớt của bột có thể giảm. •Điều kiện công nghệ và hệ thống thiết bị Các yếu tố ảnh hưởng: Nồng độ và lượng kiềm sử dụng: Khi nồng độ kiềm cao có ảnh hưởng lớn hơn ở giai đoạn đầu. Tuy nhiên, trong thực tế có giới hạn về lượng NaOH: + Lượng NaOH sử dụng sẽ cân bằng với lượng chất tẩy đã sử dụng ở công đoạn trước. + Thay thế clo bằng dioxit clo có thể giảm được lượng NaOH. Trên thực tế, mức dùng kiềm tối ưu là mức dúng để đạt giá trị pH tối ưu khi kết thúc quá trình kiềm hóa là 10,5. Tăng nồng độ bột lên 15-20% có thể tăng nồng độ kiềm ban đâu, giảm tiêu hao cho gia nhiệt bột tới nhiệt độ tối đa, giảm thời gian xử lý. Mặc dù vậy, kiềm hóa bột nồng độ dưới trung bình cho phép phối trộn tốt hơn, đảm bảo phản ứng đồng đều hơn. Vì vậy, kể cả trên phương diện lý thuyết lẫn thực tế, kiềm hóa bột nồng độ trung bình là tối ưu nhất. Nhiệt độ kiềm hóa: Tốc độ trích ly kiềm tăng khi nhiệt độ tăng. Kiềm hóa đơn thuần được tiến hành trong tháp kiềm hóa có dòng bột từ dưới lên, ở nhiệt độ không vượt quá 95 oC. Để tiến hành kiềm hóa ở nhiệt độ thấp hơn, phải sử dụng tháp chịu áp. Một vấn đề thực tế là khi nhiệt xử lý cao hơn 80oC thì giảm tiêu hao hóa chất, thời gian xử ý, sử dụng tháp kiềm hóa có thước nhỏ nhưng không bù đắp được các chi phí liên quan đến vận hành hệ thống ở nhiệt độ cao. Vì vậy nhiệt độ thích hợp nhất là khoảng 60 – 80oC. Thời gian xử lý: Thời gian kiềm hóa được xác định bởi kích thước tháp kiềm hóa được sử dụng. Hầu hết các loại tháp kiềm hóa hiện này được thiết kế cho 60 – 90 phút xử lý bột. Trong quá trình vận hành, nồng độ NaOH giảm dần theo di chuyển của bột, nhưng thời gian tiêu hao hết NaOH, thời gian xử lý phải ít nhất là 60 phút. Sử dụng các chất oxy hóa: Hiệu quả của trình kiềm hóa sẽ được tăng lên rõ rệt khi sử dụng kết hợp với các chất oxy hóa: oxy, hydropeoxxit. Thời gian cần thiết cho phản ứng của oxy với bột bằng thời gian của giai đoạn đầu của quá trình kiềm hóa. Điều này chứng tỏ rằng, các phản ứng chính diễn ra trong quá trình kiềm hóa ngay ở giai đoạn đầu. Sử dụng hydropeoxit không đòi hỏi phải đầu tư nhiều, bởi không cần các thiết bị chuyên dụng. Mục đích sử dụng các chất oxy hóa là: + Giảm tiêu hao clo hoặc dioxit clo ngay ở công đoạn tách loại lignin + Giảm được nồng độ các hợp chất clophenol + Giảm tiêu hao chất tẩy trong các công đoạn tiếp theo. • Hệ thống thiết bị kiềm hóa Các thông số công nghệ cơ bản của công đoạn kiềm hóa: Thống số pH cuối Nhiệt độ (oC) Nồng độ bột(%) Thời gian xử lý (phút) Ep 10 – 11.5 60 – 90 10 – 15 60 – 90 Áp suất trong hệ thống Áp suất khí quyển Mức dùng NaOH (kg/tấn bột) Mức dùng O2(kg/tấn bột) Mức dùng H2O2 (kg/tấn bột) Eop 10 – 11.5 60 – 90 10 – 15 60 – 90 Ban đầu: 0.25 – 0.5 Mpa Cuối: áp suất khí quyển 3-5 2-5 - 3-5 2 2-3 Kiềm và hydropeoxit được phối trộn với bột ngay trong hệ thốn phối bột của bơm cấp bột. Oxy được phối trộn với bột tại máy trộn, tại đây hơi được cấp để gia nhiệt, sau đó bột được đưa vào ống phụ của tháp thực hiện phản ứng ở áp suất cao, còn áp suất trong tháp tương đương với áp suất khí quyển, sau đó bột được đưa ra và rửa, chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo. III.4.Tẩy trắng bằng hypoclorit *Natri Hypoclorit là một hóa chất hóa học có công thức là NaClO dung dịch Natri Hypoclorit được biết đến như là chất tẩy trắng,dùng thường xuyên dưới dạng chất tẩy uế hay là tác nhân tẩy trắng. Nó được ứng dụng để tẩy trắng bột xenlulozo để sản xuất sợi visco thì hypoclorit dược dùng để giảm độ nhớt của bột với điều kiện 30-40 độ C trong thời gian 2-4h PH khỏang từ 8-10,thực hiện trong tháp bột giấy đi từ đỉnh tháp còn hypoclorit đi từ đáy tháp -Cơ chế hóa học Dung dịch hypoclorit natri,sử dụng cho tẩy trắng bột giấy,chứa clo,axit hypocloric và các ion hypoclorit,vơi pH nhỏ,dung dịch chủ yếu chứa clo phân tử,trong khoảng pH từ 4-6 hầu như chỉ có axit hypocloric,khi pH ≥ 9,5 dạng clo hoạt tính duy nhất trong dung dịch là ion hypoclorit. Ion hypoclorit là 1 nucleophin mạnh,dễ dàng phản ứng với cấu trúc quinol,enol của lignin,tạo khí. Vận tốc ở mỗi giai đoạn khác nhau,giai đoạn đầu nhanh,giai đoạn sau chậm,phân hủy lignin nhờ phản ứng oxi hóa,clo hóa Oxi hóa lignin trong môi trương kiềm diễn ra theo phản ứng “peeling” Ion hypoclorit còn tác dụng với polysaccarit,chủ yếu oxi hóa các nhóm rượu ở vị trí 2,3,6 thành nhóm cacboxyl or vòng piranoza,giảm bậc trùng hợp của chúng,độ bền cơ học của bột sau khi tẩy trắng bằng hypoclorit giảm do thay đổi độ nhớt của nó. -Các yếu tố ảnh hưởng đến tẩy trắng bột bằng hypoclorit +Nhiệt độ xử lý Tẩy trắng bằng hypoclorit natri là một quá trình tỏa nhiệt,quá trình tiến hành ở nhiệt độ 30-60 độ C,nhiệt độ càng cao,cabohydrat bị phân hủy càng mạnh,vì vậy nhiệt độ tối ưu là 40-45 độ C + pH của huyền phù bột Tẩy trắng hypoclorit trong môi trường kiềm nên pH tối ưu của quá trình ban đầu là 10,5 sau đó 9-9,5,giảm pH thì tăng độ trắng xong hiệu suất bột giảm mạnh,trong quá trình tẩy thì pH giảm do tạo thành các sản phẩm có gốc axit,cần bổ sung lượng kiềm tương ứng để duy trì pH. + Thời gian xử lý Tẩy trắng bằng hypoclorit thường kéo dài 1,5-2h ,nếu thời gian ngắn thì khó hiệu chỉnh quá trinh,còn thời gian dài thì kích thước tháp cần lớn hơn. + Mức dùng chất tẩy và nồng độ bột Mức độ dùng chất tẩy và nồng độ bột xác định nồng độ của hóa chất tẩy,nồng độ bột thích hợp là 10-12%,khi nồng độ chất tẩy tăng thì nồng độ hypoclorit tăng, hiệu suất tăng, song cacbohydrat phân hủy mạnh hơn. Cần điều chỉnh mức dùng hypoclorit sao cho clo dư chiếm khoảng 12 kg/tấn bột,như vậy sẽ khống chế được khả năng hồi màu của bột và phân hủy của polysaccarit. III.5. Tẩy trắng bằng dioxit clo: Dioxit clo được sử dụng lần đầu tiên cho tẩy bột vào năm 1945,ngày nay tất cả các loại bột sulfat có độ trắng cao và hầu hết các loại bột sulfit độ trắng cao đều được tẩy trắng bằng dioxit. Việc sử dụng nhanh chóng clo2 cho tẩy bột là nhờ tính chọn lọc cao của nó trong việc phá hủy lignin mà không làm ảnh hưởng đến xenlulo hoặc hemixenlulo, do vậy độ bền của bột được bảo tồn mà vẫn có độ trắng cao và ổn định. ClO2 được dùng như chất tách loại lignin rất hiệu quả vì tính chọn lọc cao với lignin, nghĩa là nó phá hủy xenlulo và hemi xenlulo, dùng ClO2 an toàn hơn cho môi trường vì ít có khả năng tạo thành dioxin so với Cl2, độ bền của bột được bảo toàn, độ trắng cao, ổn định. Giai đoạn tẩy trắng bằng ClO2 có thể sử dụng ở giai đoạn cuối và đầu quá trình tẩy trắng bột, nếu tẩy bằng ClO2 được áp dụng trong giai đoạn đầu tiên trong quy trình tẩy được sử dụng để thay thế một phần giai đoạn Clo hóa ban đầu nhằm tăng độ bền và ổn định màu và làm giảm màu nước thải, bây giờ thường áp dụng cho quá trình tẩy trắng bột giấy ( được ký hiệu D0). Dioxit clo được sử dụng vào các giai đoạn cuối của công đoạn tẩy. Vào những năm 1960 thường sử dụng sơ đồ CEHDED và CEDED để tẩy bột sulfat. Còn những năm 1970 thì dioxit clo được sử dụng để thay thế một phần clo ở giai đoạn đầu nhằm tăng độ bền và độ ổn định màu và làm tăng màu của nước thải. -cơ chế hóa học Cơ chế hóa học của các phản ứng tách loại lignin và tẩy trắng bằng dioxit clo cho đến nay còn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Dioxit clo là electrophin,phản ứng rất nhanh với cấu trúc nhóm hydroxin phenol tự do,nhưng phản ứng chậm với hợp chất no mạch thẳng, nên tác dụng của ClO2 lên polysaccarit đã bị oxi hóa trước đó,khả năng oxi hóa của dioxit clo mạnh do phân tử kém bền và sự có mặt của ion clo với mức oxi hóa +4. Về mặt lý thuyết,dioxit clo có thể bị khử hoàn theo cơ chế sau: Giai đoạn đầu diễn ra khi pH >7, hai giai đoạn sau xúc tác là axit,vì vậy trong môi trường kiềm,dioxitclo bị khử theo pt phản ứng (a) Trong dung dịch kiềm của dioxit clo luôn tồn tại cân bằng oxi hóa sau Trong môi trường axit,dioxit clo bị khử hoàn toàn (d),vì anion clorit bền trong môi trường trung tính và môi trường kiềm,để chúng oxi hóa tốt cần bổ sung axit. Trong môi trường kiềm,axit cloro tạo thành bị khử theo (b) và (c) Axit hypoclorit là sản phẩm trung gian tạo thành khi axit cloro bị khử,có thể oxy hóa khử cao hơn so với axit cloro,axit này đc khử theo pt Ngoài ra trong môi trường axit,clorit phân hủy thành axit hypoclorit theo: Cơ chế: Các yếu tố ảnh hưởng Nhiệt độ Nhiệt độ hợp lý nhất của công đoạn tách loại lignin bằng ClO 2 là 50 độ, dưới 50 độ quá trình loại lignin chậm,cao hơn 50 độ không ảnh hưởng đến tách lignin nhưng độ nhớt giảm. Khi tẩy bằng dioxit clo theo sơ đồ D-E(OP)-D,nhiệt độ tối ưu là 7075 độ C, tẩy ở nhiệt độ này có thể đạt độ trắng tối đa, mà vẫn giữ độ bền cơ học của bột. Tốc độ phản ứng,75% lượng dioxit clo cần thiết cho tẩy trắng bị tiêu hao trong vòng 5-7 phút. pH pH của công đoạn tách lignin không vượt quá 3 để ClO 2 oxi hóa triệt để,trong các công đoạn tẩy trắng pH ban đầu là 5-6 nhưng thích hợp nhất là 3,5-4,5. Trị số pH đóng vai trò quan trọng trong quá trình tẩy trắng bằng ClO2,các số liệu ở bảng dưới cho thấy dự ảnh hưởng của các mức pH ban đầu của bột (4,2;6,2;8). Nhiệt độ Thời gian tẩy (h) Độ trắng của bột tẩy trắng(% ISO) pH=4,2 pH=6,2 pH=8 40 3 83,4 85,9 84,2 40 4 84,1 85,5 88,2 40 5 83,9 86 84,2 60 3 86,9 87,3 85,1 60 4 86,9 87,4 83,8 60 5 86,1 87,9 84,6 80 3 86,7 87,8 84,6 80 4 86 88,1 84,3 80 5 85,9 88 84,3 Khi tẩy trắng trong môi trường axit dioxit clo ít ảnh hưởng đến hemixenlulo và xenlulo nó có thể oxy hóa rượu thành nhóm cacbonyl,các nhóm andehit thành nhóm cacboxyl. III.6. Tẩy trắng bẳng peroxide Độ trắng – là một tính chất quan trọng nhất của giấy loại sử dụng trong thành phần bột giấy dùng để sản xuất giấy in và giấy viết, giấy lụa, các loại giấy vệ sinh cao cấp khác cũng như một số loại cáctông đặc biệt đòi hỏi chất lượng cao. Trong thành phần xơ sợi của các loại giấy nêu trên, tỷ lệ xơ sợi tái sinh từ giấy loại ngày càng tăng lên, để có thể đáp ứng yêu cầu về độ trắng từ 80 o 84oISO.Người ta tính rằng, 84o ISO là độ trắng tối đa của bột tái sinh từ giấy loại khi giảm hiệu suất tái sinh 5%. Độ trắng cao hơn là không thể đạt được, thậm chí ngay cả khi sử dụng một lượng lớn các tác nhân tẩy trắng, ứng dụng công nghệ tẩy trắng hiện đại và với hệ thống thiết bị mới nhất, hiệu quả nhất.Như vậy có thể thấy, tẩy trắng bột giấy loại là một quá trình có tính khoa học cao và khá tốn kém, bởi vì giá thiết bị cho đầu tư cao, công nghệ phức tạp, sự cần thiết phải tạo nên một cấu trúc chống lại sự xâm nhập của các tia hồng ngoại trong quá trình bảo quản, quá trình điều chế, chuẩn bị và điều tiết lượng dùng hoá chất tẩy trắng, sự gia tăng mức độ nhiễm bẩn nước sản xuất… Đối với các xí nghiệp nhỏ có công suất dưới 100 tấn bột tái sinh/ngày, việc ứng dụng công nghiệp tẩy trắng là không hiệu quả về mặt kinh tế. Ngoài ra, khi hoàn thiện công nghệ xử lý và tái sinh giấy loại điều quan trọng nhất là luôn luôn phải xem xét việc ứng dụng công nghệ tẩy trắng để nâng cao tính chất tạo giấy của xơ sợi, trong đó độ trắng là vấn đề cần được quan tâm trước nhất. Hydrogen peroxide công thức hóa học là H2O2. Đây là peroxide đơn giản (Hợp chất có một liên kết đơn O-O) và ở dạng nguyên chất là một chất lỏng không màu, hơi nhớt hơn nước. Hydrogen peroxide là một chất oxy hóa mạnh mẽ và được sử dụng như một chất tẩy trắng và khử trùng. Hydrogen peroxide cô đặc, hay ở nồng độ cao (HTP – 85-98%) là một loài ôxy phản ứng và đã được sử dụng như tác nhân đẩy trong tên lửa. Peroxít hyđrô. Trong những năm 80, do sự gia tăng mạnh mẽ khối lượng giấy loại tái sinh để sản xuất giấy, công nghệ tẩy trắng bằng perôxít hyđrô được bắt đầu ứng dụng để tăng độ trắng của bột. phương pháp điều chế và các phản ứng hoá học của perôxit hydrô được nghiên cứu rất sâu và các kết quả trong nghiên cứu cũng như trong thực tế sản xuất công nghiệp tại nhiều nước trên thế giới đã được trình bày và giới thiệu trong nhiều tài liệu. Hiệu quả nhất vẫn là sử dụng perôxít hyđrô trong tẩy trắng bột giấy, nghĩa là tại giai đoạn tẩy bổ sung trong công đoạn cuối cùng của dây chuyển công nghệ tái sinh giấy loại. Lúc này độ trắng và sự ổn định độ trắng của bột tái sinh và của các sản phẩm sản xuất từ chúng tăng lên một cách đáng kể. Khoảng 60% sản lượng hydrogen peroxide trên thế giới được sử dụng để tẩy trắng bột giấy và giấy. Trong công nghệ sản xuất bột trắng,peroxit hydrogen (H2O2) ngày càng được biết đến như là một loại hóa chất tẩy hiệu quả cao và ít gây ô nhiễm môi trường.Thông thường H2O2 được sử dụng để tẩy trắng cho cả bột cơ học và bột hóa học có hiệu quả cao, đặc biệt gần đây một số quy trình công nghệ tiên tiến trong đó peroxit hydrogen được sử dụng như là một tác nhân tẩy trắng duy nhất, hoặc kết hợp với các giai đoạn tẩy trắng bằng oxi (O2) và ozon (O3) vai trò chủ yếu của H2O2 là làm mất màu các nhóm mang màu trong các phần Khái niệm về nước javen
Công thức phân tử NaClO Làm sạch, khử trùng và vệ sinh tay tại trường học - Bộ công cụ dành cho các nhà quản lý trường họcLàm sạch, khử trùng và vệ sinh tay tại trường học - Bộ công cụ dành cho các nhà quản lý trường học Bộ Công Cụ Dành Cho Quản Lý Trường Học |