Đang tải... (xem toàn văn)
Ngành giấy là một ngành thực tế, phổ biến và hiện là ngành đang có mức ô nhiễm cao. Vì vậy phép duy vật biện chứng giúp nghiên cứu vấn đề này
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` :#;5:<=>:4?@ NQA!!@E*!1QG5A!!Eab-3!8 7 = a,9 )G241*Y55;Y!!] aG< R!51B; <9HBa (2RRHP1S6 7+SR R2T;Qc,<deeFGV a =29CI[!:H@0^5I54 L63 Hac =!1L 90_ f!Hac8,_g X9<h 9W# 9-5 i#B;G62,#j1Q,KI;I# ,; aCI[17G6 LW)9<hdk B/*P6! =.G/5%#l#W0, Z1!-g7%Tmn#1 )G = *5IR7ZI@! ,Fdope q<1;G62,j1/G< 1! 0 H)G6SaS1CI[r ;G6M L* mP.R!1LH6*2, G9s d dtou-!2419vwx2@(!1!+,!1 1*@G[ )G 3 y duezvduet-!2419@{I@(+ ,,691*@G[I'<9<9 z dueo-!2419|'<(b+,!1 *@g } dudtm1*@g )G/mn k duytm1*@I )G/mn p du}eZ1!B!1!*2r(W0+ t duk}Z1!B!1!2I(CI[*?+(b+ u dupt-!2419%@~(mn+,!1 !B!1!2! o dutew) )G*2rGP6! dedut}w) )G*2!GP6! ddduu}-'(W0+!1!B!1!2<• 95 A $5 B> C=>5:#@"5D46#EF5G#?HIJH:4?@ 2.1 Thành phần tổng quát r#!)?B2I,. Trong hrat cacbon có xenlulo và hêmixenlulo, chúng khác nhau về trọng l, cấu trúc, tính chất hoá học. Cấu trúc và sự phân bố những thành phần này trong gỗ thay đổi tuỳ vào loại nguyên liệu vào vò trí trong cay cũng như vò trí trong các lớp tøng tế bào. Tổng quát, gỗ chứa 60-80% hat cacbon gồm xenlulo và hemi xenlulo, đây là thành phần chính của bột giấy. 20-40% hợp chất phênôlic –gồm lignin và các chất nhựa và chất mang màu. Thông thường gỗ mềm chứa khoảng 25- 30%, gỗ cứng chứa khoảng 20%lignin và đây là thành phần chủ yếu gây nên những khó khăn cho quá trình sản xuất bột giấy. Phần còn lại là các chất nhựa (1-5%), protêin(1%),chất vô cơ (0.5-5%). Có thể tóm tắt thành phần hoá học của gỗ qua sơ đồ khối dưới đây(H1) Bản chất của sợi xenlulô là mềm mại, nhưng gỗ lại rất đanh cứng. Sở dó có tính chất này là vì các bó sợi được bao bọc, nối kết với nhau bởi một chất 4 nhựa nhiệt dẻo có cấu trúc rất phức tạp gọi là lignin. Bản chất hoá học của các thành phần này sẽ được đề cập trong phần kế tiếp. Hình 1: Thành phần hoá học tổng quát của gỗ hydrat Sự phân bố của các thành phần trong gỗ Ba thành phần xenlulô, hêmixenlulô, lignin không được phân bố một cách đồng đều trong các tế bào gỗ, có sự khác nhau khá rõ giữa các loại tế bào, các loại gỗ như vùng gỗ chòu nén và gỗ bình thường …Hoặc hàm lượng xylan trong các tế bào nhu mô của loại gỗ cứng và gỗ mềm thì cao hơn nhiều trong các tế bào sợi. Những hiểu biết về sự phân bố các thành phần cấu trúc gỗ hydratcacbon hêmixenlulôXenlulo4 5% Lignin 18-30% Chất có thể trích chiết (terpen, axit nhựa…2-8% 5 này giúp ta hiểu được sự sắp xếp các lớp tường tế bào và đồng thời có thể giải thích được một số tích chất vật lý và hoá học của gỗ – một vật liệu composit thiên nhiên. Tuy nhiên, vì các số liệu về thành phần hoá học phụ thuộc nhiều vào xuất xứ của sợi, nên ở đây chỉ nêu một số điểm cơ bản. Bảng 1 Trình bày sự phân bố thành phần hoá học của tế bào gỗ mềm. Những giá trò này được tính trên bề dầy trung bình của các lớp tường tế bào. Hàm lượng lignin trong lớp tường trung gian thì cao nhưng do nó mỏng nên xét về tỉ lệ chỉ có một phần nhỏ tổng lượng lignin nằm ở lớp này. Số liệu từ bảng 1 còn khẳng đònh rằng hydrat cacbon trong các lớp tường thứ cấp là cao nhất. Nhưng những ý kiến về sự phân bố này vẫn còn nhiều tranh cãi, tuy nhiên khuynh hướng chung cho thấy rằng trong loại gỗ mềm, xenlulo được phân bố tương đối đồng đều ở lớp tường thứ cấp và cao nhất là ở lớp thứ cấp giữa S 2 Đối với lignin, sự phân bố cũng rất khác nhau tuỳ thuộc vò trí và loại gỗ. Nhưng trong gỗ cứng, lớp tường S 2 của tế bào sợi của lignin có cấu trúc chủ yếu loại syringyl nhưng lớp S 2 của tế bào ống dẫn thì lại chứa cấu trúc loại guaiacyl. lớp tường trung gian, phổ biến là loại guaiacyl-syringyl. Còn trong gỗ mềm, lignin ở lớp tường thứ cấp là guaiacyl. Bảng 1 : Sự phân bố của các !5 tử chính trong tường tế bào sợi ‘tracheid’ gỗ mềm (tính theo % so với lượng tổng cộng của mỗi cấu tử) Cấu tử Vùng phân bố ( M + P ) (S 1 + S 2 + S 3 ) Lignin Polysaccarit Xenlulo Glucomannan 21 79 5 95 3 97 2 98 6 Xylan Các loại khác 5 95 75 25 Hàm lượng và thành phần của các chất trích ly cũng thay đổi nhiều theo loại gỗ. Ví dụ các axit nhựa tìm thấy trong các ống dẫn nhựa ở loại gỗ mềm , có các chấy béo và chất sáp thì nằm ở tế bào nhu mô của cả loại gỗ mềm và gỗ cứng . Các chất vô cơ trong cây khá thấp. Hàm lượng của chúng trong phần rễ, cành, vỏ cây, lá cao hơn nhiều so với trong gỗ. Và khác với các thành phần cấu trúc gỗ, hàm lượng các chất vô cơ thay đổi nhiều theo điều kiện môi trường phát triển của cây. Hàm lượng các chất này thấp nên kết quả phân tích thật ra cũng khó đạt được chính xác cao, nhưng tổng quát thì các cây trẻ chứa nhiều chất vô cơ hơn các cây già và gỗ cứng cũng chứa một hàm lượng cao hơn gỗ mềm . 2.2 Thành phần gỗ 2.2.1 Hydrat cacbon Xenlulô Xenlulô là một polyme sinh học quan trọng và phổ biến nhất trên thế giới. Mặc dù nó đã được sử dụng từ rất lâu nhưng những thông tin về cấu trúc và tính chất hoá học của nó là khá mới mẻ, như những tính chất cao phân tử của xenlulô thì vẫn chưa được biết hoàn toàn. Bằng một số phương pháp hoá học, ta tách được hoàn toàn ligin và xem như sợi được cấu tạo từ xenlulô tinh. Đó là một loại polymer, nếu đem xử lý với axit HCl loãng và dưới áp suất, nó sẽ phân huỷ để cho những monome đường glucô C 6 H 12 O 6 . Về cấu tạo, phân tử xenlulô có cấu tạo mạch thẳng, bao gồm những đơn vò D-glucopyranô, liên kết với nhau bằng liên kết ß- 1,4-gluc 7 oxit- nghóa là các vòng glucopyranô quay ngược nhau một góc 180 độ. Ở hai đầu mạch phân tử, nhóm OH có tính chất hoàn toàn khác nhau – cấu trúc bán acetal tại C 1 ( nhóm OH của C 1 ) có tính khử ( như nhóm alđehyt) còn nhóm OH tại đầu C 1 thì có tính chất của alcol. Số monome có thể đạt từ 2000 đến 10000 ( có thể lên đến 15000 đối với cotton), độ trùng hợp này tương ứng với chiều dài mạch phân tử từ 5,2 – 7,7mm. Sau khi thực hiện quá trình nấu gỗ với tác chất ( phương pháp sản xuất bột hoá học ) độ trùng hợp còn khoảng 600-1500. Mạch đại phân tử xenlulô có cấu trúc mạch thẳng và có cấu hình dạng ghế. Các mạch phân tử này tập hợp kề cận nhau và nhờ liên kết hydro mà hình thành cấu trúc vi sợi. Có khoảng 65-73%phần xenlulô là ở trạng thái kết tinh. Phần xenlulô ở trạng thái vô đònh hình là phần khá nhậy với nước và một số tác chất hoá học. Chính thành phần này làm tăng liên kết sợi và nhờ vậy làm tăng lực cô kết của tờ giấy. Xenlulô không tan trong nước, trong kiềm hay trong axit loãng. Nhưng có thể bò phân huỷ bằng phản ứng thuỷ phân và bò oxy hoá bởi dung dòch kiềm đặc ở T 0 >150 0 C. Tóm lại, xenlulô khá trơ dưới tác kích của hoá chất, ở nhiệt độ thường nó chỉ có thể hoà tan trong vài dung môi – phổ biến nhất làcuprietylendiamin(CED) và cadmiumetylendiamin(Cadoxen), còn dung môi ít phổ biến hơn nhưng mạnh hơn là N-metylmorpholin N-oxit và clorua liti dimetylformamid 2.2.2 Lignin w!!5C ^26HR,3#a3!/ r#<9IM92#F 2B.#P ,192*@#FR*53!H,,3526 V1,*@#@*@SQI_H!@# 8 !!#B7119B#!€ [Hz!)H9N!N#N•@#N !@h6<1:7R,3wH5rR,3 L S(,+;ue•@#d},p••@wH5 r0;24H•@,!#H<9h6 ] 7!5C#1 7?,24G<9 ,7G<9# G<9H99keNpe•G<9@ <LG<9N*@NN@@g<LG<9!@N# 2!@#I@@XSI_H!B72G, 07 # ^26&"HGC2( ,,JB+G L,7!0 ^<1`,*@, @*@#1!09(+#!0@@#*#I@ WIIJ<#!)IB wN*@RGB<!5H 9 "Sys-?.H %& F5K5:=> @LM>H>IN589D4:545HMN5:7O4HMPQ5:>G4H89 R4S7 -7!0L*,!)I2 ,rG#BS$ 3! 9!0 H!5a<,*#!0^!P1S **CD2-? .1!0 7 @@<9<L‚NeN}#<L@<93 % & F5 K5: H =@ A T5 @LM>H >IN5 HMN5:7O4 HMPQ5: 7O4 HMPQ5:>G4H wG<9d#}*7G<9@@#a*: ,1!#^6 <1?L2J2j_ %& F5K5:=> @LM>H>IN5HMN5:7O4HMPQ5:R4S7 Phản ứng oxi hóa – thủy phân hydrat cacbon trong môi trường kiềm W5!0P.,S^!P1S,€ T2^ a)- Oxy hóa &"/2- y #- z ^- p H,g@2J* 2#7G?2N‚N*3,< 10 O OH OR OH OH CH 2 OH O OH OR OH OH CH 2 OH " ƒ ƒ" ƒ N" ƒ x&" O OH OH OH CH 2 OH ƒ" y & N" ƒ O@ [...]... sinh nước thải Công nghệ sản xuất giấy bột và giấy là một trong những công nghệ sử dụng nhiều nước Tùy theo từng công nghệ và sản phẩm, lượng nước cần thiết để sản xuất 1tấn giấy dao động từ 200 đến 500 m3 Nước được dùng cho các công đoạn rửa nguyên liệu, nấu, tẩy, xeo giấy và sản phẩm hơi nước Trong các nhà máy giấy, hầu như tất cả lượng nước đưa vào sử dụng sẽ là nước thải và mang theo tạp chất, hóa. .. số công ty Giấy VIệt Nam cho thấy, tải lượng nước thải tính ra cho một tấn giấy sản phẩm từ 200 đến 600 m3 [20] Các công ty này sản xuất bột giấy và giấy, trong đó chỉ có công ty Giấy Bãi Bằng có hệ thống thu hồi kiềm và hầu như các công ty khác không có tuần hòan sử dụng nước trong công nghệ sản xuất giấy Bảng 11 Công nghệ sản xuất và tải lượng nước của một số công ty giấy ở Việt Nam Cơ sở 1 Công nghệ. .. phẩm màu, cao lanh - Dòng thải từ các khâu rửa thiết bị, rửa sàn, dòng chảy tràn chứa hàm lượng các chất lơ lửng và các hóa chất rơi vãi Dòng thải này không liên tục - Nước ngưng của quá trình cô đọng trong hệ thống xử lý thu hồi hóa chất từ dịch đen Mức độ ô nhiễm của nước ngưng phụ thuộc vào loại gỗ, công nghệ sản xuất 28 Trong các dòng thải thì nước thải từ công nghệ xử lý bột giấy gây ra nhiều vấn... số PH của nguồn nước (tăng từ 9-11),chỉ số nhu cầu oxy sinh hóa (BOD )và nhu cầu oxy hóa học (COD) cao có thể lên đến 700 mg/l và 2500 mg/l gấp 10-18 lần tiêu chuẩn cho phép hoặc làm ngăn cản ánh sáng, tác động đến quá trình quang hợp, từ đó làm mất sự cân bằng sinh thái trong môi trường nước 5 Phương pháp hóa học trong xử lý nước thải ngành giấy Để xử lí nước thải trong ngành sản xuất giấy ta có thể... liệu thô(tre, nứa, gỗ ) Nước rửa Hóa chất nấu Nước thải chứa tạp chất Gia công nguyên liê ̣u thô Nước ngưng Nấ u Nước rửa Nước ngưng Hóa chất tẩy Nước Cô đă ̣c-đố txút hóa Rửa Dung dịch kiềm tuần hoàn Chất độn phụ gia Nước thải có độ màu,BOD5,COD cao Tẩ y trắ ng Nước rửa có SS,BOD5,COD cao Nghiề n bô ̣t Nước Phèn Dầu Nước thải có SS,BOD,COD cao Xeo giấ y Hơi nước Hơi nước Nước ngưng Sấ y 21 Sản... thống tuần hòan nước trong xeo giấy Nước cấp Bột giấy Chất độn Chuẩn bị nguyên liệu vào máy sấy Xeo giấy Tạo hình Khử nước Ép Sấy Giấy Nước ngưng Lắng thu hồi bột, sợi 31 Nước thải Hình 4 Sơ đồ hệ thống tuần hoàn nước trong quá trình xeo giấy (6) Khảo sát 3050 nhà máy xeo giấy trên thế giới cho thấy, định mức nước cấp trung bình là 80 m3 cho 1 tấn giấy Ở CHLB Đức nước thải từ các nhà máy giấy đã giảm... 20:500 8:800 0,43 Dòng thải từ công nghệ xeo giấy chứa chủ yếu bột giấy và các chất phụ gia Nước này được tách ra từ các bộ phận của máy xeo giấy như khử nước, ép giấy Phần lớn dòng thải này được tuần hoàn sử dụng trực tiếp cho giai đoạn tạo hình giấy hay cho công đoạn chuẩn bị nguyên liệu vào máy xeo hoặc có thể gián tiếp sau khi nước thải qua hệ thống bể lắng để thu hồi giấy và xơ sợi Hình 4 minh... chất, bột giấy, các chất ô nhiễm dạng hữu cơ và vô cơ nếu không có hệ thống xử lý tuần hoàn lại nước và hóa chất Các dòng thải chính của các nhà máy sản xuất bột giấy bao gồm: - Dòng thải rửa nguyên liệu bao gồm chất hữu cơ hòa tan, đất đám thuốc bảo vệ thực vật, vỏ cây,,, - Dòng thải của quá trình nấu và rửa sau nấu chứa phần lớn các chất hữu cơ hòa tan, các chất nấu và một phần xơ sợi Dòng thải có... bể lắng thu hồi bột , sợi Tải lượng nước thải và COD trong nước thải của một số loại giấy được Mobius ơ19ư liệt kê trong bảng 9 Bảng 9 Tải lượng nước thải và COD của một số loại giấy (19) Giấy sản phẩm Giấy không gỗ - loại thường - loại đặc biệt Giấy từ gỗ Giấy từ phế liệu Nước thải (m3/1 tấn sản phẩm) 10:80 50:350 5:40 5:30 COD (kg/1tấn sản phẩm0 3:9 15:25 20:30 Nước tuần hoàn nhiều lần thì hàm lượng... ánh sáng vào nguồn nước Những vật chất này cũng có thể gây biến dị trong cơ thể sinh vật nếu bị hấp thu Các vật chất có độc: rất nhiều vật chất có độc đối với sinh vật hiện diện trong nước thải của công nghiệp giấy như colophan và axit béo không bão hòa trong dịch đen, dịch thải của đoạn tẩy trắng, dịch thải đoạn rút xút Bên cạnh các vật chất độc hại trên, nước thải của ngành công nghiệp giấy có thể