BỘ CÔNG THƯƠNG
TỔNG CÔNG TY GIẤY VIỆT NAM
VIỆN CÔNG NGHIỆP GIẤY VÀ XENLUYLÔ
************************

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI CẤP BỘ NĂM 2009

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG GIAI ĐOẠN (PO)
(PEROXYT -OXY) TRONG QUY TRÌNH ECF CHO
NGUYÊN LIỆU GỖ CỨNG






Cơ quan chủ quản : Bộ Công Thương
Cơ quan chủ trì
: Viện Công nghiệp Giấy và Xenluylô
Chủ nhiệm đề tài : ThS. Cao Văn Sơn



7622
12/01/2010


Hà nội 1/2010
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ECF Elemental chlorine – free,
Công nghệ tẩy trắng bột giấy không dùng clo nguyên tố

TCF Totally chlorine – free,
Công nghệ tẩy trắng bột giấy không sử dụng clo
O Oxygen-alkali deligninfication stage,
Giai đoạn tách loại lignin bằng oxy trong môi trường kiềm
A Acid stage. Giai đoạn axit hóa nhằm tách loại các kim loại chuyển tiếp,
axit HexA hoặc cả hai. Axit thường dùng là H
2
SO
4

C Chlorination stage
Giai đoạn tẩy trắng bằng khí Clo (clo hóa)
H Hypoclorite stage,
Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch muối natri hypoclorit
D Chlorine dioxide stage,
Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch chứa nước đioxyt clo (ClO
2
)
D
h
High temperature Chlorine dioxide stage,
Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch đioxyt clo ở nhiệt độ cao
D
N
Chlorine dioxide stage followed by neutralization,
Giai đoạn tẩy trắng bằng dung dịch đioxyt clo ở môi trường trung tính
E Alkaline extraction stage,
Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH
(EO) Alkaline extraction reinforced with oxygen,
Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH cùng với sự có mặt của oxy (O

2
)
(EOP) Alkaline extraction reinforced with oxygen and hydrogen peroxide,
Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH cùng với sự có mặt của O
2
và hydro
peroxyt (H
2
O
2
)
(EP) Alkaline extraction reinforced with hydrogen peroxide,
Giai đoạn trích ly sử dụng NaOH cùng với sự có mặt của H
2
O
2

(PO) Pressurised stage using H
2
O
2
with O
2
(low peroxide charge),
Giai đoạn tẩy trắng ở áp suất cao sử dụng H
2
O
2
và O
2

(mức dùng H
2
O
2

thấp)
P Hydrogen peroxide stage,
Giai đoạn tẩy trắng bằng H
2
O
2
(ở áp suất thường)
Paa Peracetic acid (CH
3
COOOH) stage,
Giai đoạn tẩy trắng bằng peracetic axit (CH
3
COOOH)
Pxa Stage with mixture of peracids,
Giai đoạn tẩy trắng bằng hỗn hợp peraxit
Q Chelation stage,
Giai đoạn chelat hóa nhằm tách loại các ion kim loại chuyển tiếp
X Xylanase treatment stage,
Giai đoạn xử lý bột bằng enzym
Z Ozone stage,
Giai đoạn tẩy trắng sử dụng khí ozon (O
3
)
AOX Absorbable organic halides,
Hợp chất halogen hữu cơ (chủ yếu là hợp chất clo hữu cơ sinh ra trong

quá trình tẩy trắng bột bằng Clo và các hợp chất của Clo)
HexA Hexenuronic acid, Axit hecxauronic
ADt Tấn khô gió (air dry tonne)
BDt Tấn khô tuyệt đối (bone dry tonne)
ISO International Organization for Stadardization











DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ


Hình 1.1. Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ tẩy tới độ trắng của bột kraft gỗ
mềm Scandinavian sau giai đoạn QP và Q(PO)
Hình 1.2. Ảnh hưởng của mức dùng H
2
O
2
tới độ trắng bột kraft gỗ cứng (Brich)
sau giai đoạn Q(PO)
Hình 3.1. Độ trắng bột sau tẩy với các quy trình khác nhau
Hình 3.2. Độ nhớt bột sau tẩy đối với các quy trình tẩy khác nhau
Hình 3.3. Chỉ số hồi màu bột sau tẩy của các quy trình tẩy khác nhau

Hình 3.4. Hiệu suất quá trình tẩy trắng của các quy trình khác nhau
































DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Một số điều kiện công nghệ tách loại lignin bằng oxy – kiềm đối với
bột kraft
Bảng 1.2. Ảnh hưởng của thời gian tẩy trong giai đoạn P và (PO)tới kết quả tẩy
trắng sau QP và Q(PO).
Bảng 1.3. Mối quan hệ giữa nhiệt độ, áp lực tới độ trắng của bột trong giai đoạn
(PO) của bột gỗ mềm và gỗ cứng tại các tr
ị số kappa khác nhau của bột.

Bảng 1.4. Ảnh hưởng của áp lực trong giai đoạn (PO) tới chất lượng bột.

Bảng 1.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ, áp lực khí trong giai đoạn (PO)
Bảng 2.1 Các điều kiện công nghệ cho quy trình D
h
(PO)D
Bảng 2.2 Các điều kiện công nghệ cho quy trình D
h
(EOP)D
Bảng 2.3 Các điều kiện công nghệ cho quy trình (A
h
Q)(PO)D

Bảng 2.4 Các điều kiện công nghệ cho quy trình (D
h
Q)(PO)
Bảng 2.5 Các điều kiện công nghệ cho quy trình (D
h

Q)(PO)D
Bảng 2.6 Các điều kiện công nghệ cho quy trình D
h
E
P
Q(PO)
Bảng 2.7 Các điều kiện công nghệ cho quy trình ECF thông thường
(D
0
E
0
D
1
ED
2
)
Bảng 2.8 Chọn nồng độ dung dịch đo độ nhớt
Bảng 2.9 Ma trận thực nghiệm thep phương pháp Box – Wilson
Bảng 3.1 Tính chất vật lý của gỗ keo tai tượng và bạch đàn Urophylla
Bảng 3.2. Thành phần hoá học của gỗ keo tai tượng và bạch đàn
Bảng 3.3 Tỷ lệ chất tan của gỗ keo tai tượng và bạch đàn trong một số dung môi
Bảng 3.4 Kết quả phân tích bột sau nấu
Bảng 3.5 Kế
t quả phân tích bột sau oxy – kiềm
Bảng 3.6
Chỉ số độ bền cơ lý bột sau tẩy trắng đối với các quy trình
tẩy khác nhau.
Bảng 3.7 Các điều kiện công nghệ cho quy trình (D
h
Q)(PO)D

Bảng 3.8 Mã hóa các biến thí nghiệm thực nghiệm theo quy trình (D
h
Q)(PO)D
Bảng 3.9 Kết quả tẩy trắng của các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu là bạch đàn
theo quy trình (D
h
Q)(PO)D
Bảng 3.10 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, đối với nguyên liệu là bạch đàn
theo quy trình (D
h
Q)(PO)D
Bảng 3.11 Các số liệu tính toán trên mô hình, đối với nguyên liệu bạch đàn
Bảng 3.12 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên
liệu bạch đàn theo quy trình (D
h
Q)(PO)D
Bảng 3.13 Kết quả tẩy trắng của các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu là keo tai
tượng theo quy trình (D
h
Q)(PO)D

Bảng 3.14 Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, đối với nguyên liệu là keo tai
tượng theo quy trình (D
h
Q)(PO)D
Bảng 3.15 Các số liệu tính toán trên mô hình, đối với nguyên liệu keo tai tượng
Bảng 3.16 Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên
liệu keo tai tượng theo quy trình (D
h
Q)(PO)D

Bảng 3.17 Các điều kiện công nghệ cho quy trình ECF rút gọn (D
h
Q)(PO)D
Bảng 3.18 So sánh một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các quy trình ECF rút gọn
với quy trình ECF thông thường
Bảng 3.19 Chỉ số độ bền cơ lý của bột khi ứng dụng quy trình ECF mới.
Bảng 3.20 Hàm lượng AOX trong nước thải của các quy trình tẩy khác nhau







MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU


Trang

MỞ ĐẦU
1
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TẨY TRẮNG ECF
VÀ ECF CÓ SỬ DỤNG GIAI ĐOẠN (PO)
3
I.1. Công nghệ tẩy trắng ECF 4

I.1.1. Tách loại lignin bằng oxy trong môi trường kiềm (O) 5
I.1.2 Tẩy trắng bột giấy bằng đioxyt clo (D) 8
I.1.3. Giai đoạn trích ly kiềm (E) 11
I.1.4. Tẩy trắng bột giấy bằng peroxyt hydro (P) 13
I.1.5. Tẩy trắng bột giấy bằng ozon (Z) 15
I.2. Ứng dụng giai đoạn (PO) trong quy trình tẩy trắng bộ
t giấy ECF 16
I.2.1. Tẩy trắng bằng H
2
O
2
trong môi trường áp suất cao (PO) 16
I.2.2. Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới hiệu quả tẩy trắng của
giai đoạn (PO)
17
I.2.3. Một số quy trình ECF sử dụng giai đoạn (PO) 22
CHƯƠNG II
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

26
II.1 Đối tượng nghiên cứu 26
II.2 Hóa chất 26
II.3 Thiết bị nghiên cứu 26
II.4 Phương pháp nghiên cứu 27
CHƯƠNG III
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
37
III.1 Thành ph
ần hóa -lý của nguyên liệu 37
III.2 Nấu bột giấy và tách loại lignin bằng oxy – kiềm 38

III.3 Nghiên cứu thăm dò một số quy trình ECF sử dụng giai đoạn (PO) 40
III.4 Xác định điều kiện tối ưu cho quy trình tẩy (D
h
Q)(PO)D 45
III.4.1 Nguyên liệu là bạch đàn 47
III.4.2 Nguyên liệu là keo tai tượng 51
III.5 Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và môi trường 56
III.5.1. So sánh một số chỉ số tiêu hao hóa chất chính trong
các quy trình tẩy ECF
56
III.5.2 So sánh một số chỉ tiêu chất lượng bột giữa các quy trình ECF sử dụng
giai đoạn (PO) và quy trình ECF thông thường
58
III.5.3. So sánh các yếu tố ảnh hưởng tới môi trường 58
KẾT LUẬN 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO


1

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây các yêu cầu về bảo vệ môi trường ngày càng trở
nên khắt khe đối với các ngành công nghiệp bột giấy và giấy đặc biệt là các nhà
máy sản xuất bột hóa học tẩy trắng.
Phần lớn các nhà máy sản xuất bột hóa học tẩy trắng trên thế giới đều sử
dụng công nghệ tẩy trắng ECF với các cải tiến vượ
t bậc về công nghệ cũng như về
thiết bị nhằm giảm tới mức tối đa lượng dùng tác nhân tẩy đioxyt clo và giảm thải
lượng AOX trong nước thải của các công đoạn tẩy.

Một trong các hướng đi mới trong công nghệ tẩy ECF là rút ngắn các giai
đoạn tẩy trắng, tối ưu các điều kiện tẩy trong từng giai đoạn tẩy và tìm các tác
nhân tẩy phù h
ợp để thay thế một phần hay hoàn toàn đioxyt clo trong các giai
đoạn tẩy trắng.
Hydrogen peroxyt được biết đến và sử dụng từ rất lâu, tuy nhiên chủ yếu là
dùng trong sản xuất bột cơ học. Mãi tới những năm 70 của thế kỷ 20 H
2
O
2
mới
được phát hiện có khả năng tách loại lignin trong quá trình sản xuất bột kraft tẩy
trắng. Với các quy trình truyền thống H
2
O
2
thường được sử dụng kết hợp trong các
giai đoạn trích ly kiềm (E), song trong những năm gần đây trước các đòi hỏi
nghiêm ngặt về môi trường thì H
2
O
2
đã và đang được nghiên cứu và sử dụng như
một giai đoạn tẩy độc lập với các cải tiến về chế độ công nghệ.
Trong hơn thập kỷ qua, đất nước chúng ta đã có những bước phát triển vượt
bậc về kinh tế - xã hội và đời sống của nhân dân không ngừng được nâng cao. Bên
cạnh các thành tựu về kinh tế thì vấn đề về ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên
trầm trọng và đang được cả xã hội quan tâm.
Ngành giấy Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển với hàng loạt các dự
án xây mới và mở rộng nhà máy, đặc biệt là các nhà máy sản xuất bột giấy thì nhất

thiết phải ưu tiên lựa chọn công nghệ tiên tiến, hiện đại và thân thiện với môi
trường. Để có nhiều sự lựa chọn cho các chủ đầu tư, ứng dụng các thành t
ựu khoa
học trong nước, năm 2009 Bộ Công thương đã giao cho Viện Công nghiệp Giấy

2
và Xenluylô thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng giai đoạn PO (peroxyt - oxy)
trong quy trình ECF cho nguyên liệu gỗ cứng ”.
Mục tiêu của đề tài: Xác lập quy trình tẩy trắng ECF sử dụng giai đoạn PO
nhằm giảm 40% lượng dùng đioxyt clo, 25% lượng AOX trong nước thải so với
quy trình ECF truyền thống và chất lượng bột sau tẩy trắng tương đương nhau.
Nội dung nghiên cứu bao gồm:
* Tổng hợp tài liệu, nghiên cứ
u so sánh một số quy trình tẩy trắng ECF cải
tiến có sử dụng giai đoạn PO như: D
h
E
P
Q(PO); D
h
(PO)D; (AQ)
h
(PO)D;(D
h
Q)
(PO)D; D
h
(EOP)D tới tính chất của bột nấu sunphát từ nguyên liệu là gỗ keo tai
tượng và bạch đàn gồm:
+ Độ trắng của bột sau tẩy, %ISO

+ Hiệu suất tẩy, %
+ Độ nhớt của bột, cm
3
/g
+ Tính chất cơ lý của bột sau tẩy : độ bền xé, độ bền kéo
* Trên cơ sở đó lựa chọn ra một quy trình khả quan nhất để nghiên cứu ảnh
hưởng của các yếu tố công nghệ (nhiệt độ, thời gian và mức dùng hóa chất) tới
hiệu quả của giai đoạn tẩy trắng (PO) và đưa ra quy trình tẩy trắng với các điều
kiện tối ưu nhấ
t.
* Đánh giá sơ bộ về hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và lượng thải AOX trong
nước thải khi tẩy bằng quy trình mới.













3
CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
ECF VÀ ECF CÓ SỬ DỤNG GIAI ĐOẠN (PO)


Có thể nói 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: CEH
1
H
2
;
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 [29, 30].
Tuy nhiên, 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 bộ
t 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. [30].
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 gi
ấy 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 h
ợp 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

4
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 giớ
i 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. [30]
Hiện tại và tương lai công nghệ ECF vẫn giữa vai trò chủ đạo trong công
nghiệp bột giấy, song sẽ có nhiều cả
i 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 chuẩ
n BAT: hàm lượng AOX tối đa
cho phép là 0,25kg/ADt hay 5,0mg/l…
I.1. CÔNG NGHỆ TẨY TRẮNG ECF
Quá trình nấu bột giấy không thể tách loại hoàn toàn lượng lignin trong gỗ
do nếu kéo dài thời gian hoặc tăng nhiệt độ, áp suất nấu bột sẽ phá hủy xenlulôza.
Sự phân hủy này sẽ làm giảm hiệu suất và tính chất cơ lý của bột sau nấu. Vì vậy
quá trình nấu thường kết thúc với lượng lignin còn dư từ 2% đến 3%. Lượng
lignin dư này sẽ

tiếp tục được tách loại bằng các tác nhân tẩy trắng có tính chọn
lọc cao trong quá trình tẩy trắng.
Quy trình tẩy trắng ECF có sử dụng giai đoạn (PO) cũng giống như các quy
trình ECF thông thường đều sử dụng các tác nhân tẩy trắng chính: đioxyt clo
(ClO
2
), ôxy (O
2
), hyđro peroxyt (H
2
O
2
) và đôi khi cả ôzôn (O
3
)…Quá trình tẩy
thường được tiến hành qua nhiều giai đoạn với các tác nhân và điều kiện tiến hành

5
khác nhau, độ trắng của bột sau tẩy có thể đạt tới 90%ISO với chất lượng khá cao,
chi phí hợp lý và giảm thiểu lượng AOX có trong nước thải, thải ra môi trường.
I.1.1. Tách loại lignin bằng ôxy trong môi trường kiềm (O).
Trước sức ép về bảo vệ môi trường sinh thái đối với ngành công nghiệp bột
và giấy trên thế giới thì giai đoạn tách loại lignin bằng ôxy – kiềm là một giải pháp
hữu hiệu nhằm thay thế m
ột phần Clo và các hợp chất có chứa Clo trong quá trình
tẩy trắng.
Khả năng tách loại lignin bằng oxy được khám phá khá sớm. Lần đầu tiên
vào năm 1867 do Joy và Campbell khi hai ông tiến hành gia nhiệt khối bột sau nấu
với sự có mặt của không khí chuyển qua. Patent đầu tiên được công bố đầu tiên
vào năm 1915 là của Mueller với sự khẳng định khả năng tách loại lignin của ôxy

trong điều kiện áp lực và môi trường kiềm. Công trình của Hanris và Manshall về

vấn đề này cũng được công bố vào năm 1954. Trong suốt khoảng thời gian từ
1956 đến 1960 hàng loạt các công trình của Nikitin và Akim với các điều kiện tiến
hành và hiệu quả khác nhau đã được công bố. Tuy nhiên mãi tới năm 1970 dây
chuyền tẩy trắng bột hóa học đầu tiên có sử dụng công đoạn tách loại lignin bằng
ôxy - kiềm mới chính thức được khởi chạy tại Nam Mỹ. [29,30]
Hiện tại và trong t
ương lai, giai đoạn tách loại lignin đã trở thành giai đoạn
quan trọng, không thể thiếu trong hầu hết các dây chuyền tẩy ECF và tính đến hết
năm 2004 đã có trên 255 dây chuyền tẩy trắng bột giấy trên thế giới sử dụng giai
đoạn oxy – kiềm (90% là bột kraft). [30]
Về mặt hóa học, ở trạng thái bình thường phân tử ôxy có hai điện tử không
cặp đôi thuộc lớp ngoài cùng. Khi bị kích thích các điệ
n tử này có thể chuyển lên
trạng thái năng lượng cao hơn nên dễ dàng tham gia các phản ứng hóa học.
Trong quá trình tiến hành phản ứng, ôxy tham gia vào quá trình biến đổi
các chất hữu cơ. Mặt khác oxy có thể bị khử thành các gốc tự do: peroxy (HOO
*
),
hydro peroxit (H
2
O
2
) và gốc tự do peroxyl (HO
*
) và cuối cùng là H
2
O. Do xuất
hiện nhiều loại cấu tử hoạt động nên quá trình phản ứng của oxy diễn ra rất phức

tạp, tuy nhiên do có cặp điện tử không cặp đôi nên chúng chủ yếu tham gia phản

6
ứng dây chuyền theo cơ chế gốc. Với R là gốc hữu cơ, phản ứng của oxy được đưa
ra bởi các phương trình sau: [30]
Phản ứng khơi mào:
RO
-
+ O
2
→ RO
*
+
-
O-O
*
(I.1)
RH + O
2
→ R
*
+ HO
2
*
(I.2)
Phản ứng phát triển mạch:
R
*
+ O
2

→ RO
2
(I.3)
RO
2
*
+ RH → RO
2
H + R
*
(I.4)
Phản ứng ngắt mạch:
RO
*
+ R
*
→ ROR (I.5)
Trường hợp chất hữu cơ là lignin, gốc tự do có thể được hình thành khi
electron (điện tử e) tách ra từ dạng phenolat của lignin tạo thành gốc tự do
phenoxy ổn định nhờ cộng hưởng.
Do quá trình tách loại lignin bằng ôxy thường được tiến hành trong môi
trường kiềm, ở đó phản ứng phân hủy lignin chủ yếu diễn ra theo cơ chế ion.
Trong điều kiện tiến hành các dạng cấu trúc c
ủa lignin được biến đổi: đơn
vị phenyl propan của lignin chuyển về cấu trúc chứa cacbannion ở các vị trí khác
nhau cũng như cấu trúc chứa nhóm cacbonyl và hệ thống nối đôi liên hợp. Quá
trình chuyển hóa này sẽ làm xuất hiện trong phân tử lignin các vị trí hút hoặc đẩy
điện tử.
Nếu ở dạng phenol và enol trong đơn vị phenyl propan. Là tác nhân
electrophil, oxy sẽ tấn công vào các vị trí có mật độ điện tích cao. Trong khi đó

anion peroxyl (HO
*
) – tác nhân nucleophil sẽ tấn công vào vị trí giầu điện tích
dương. Ngoài ra các gốc hình thành khi oxy tách hydro của lignin cũng có thể
phản ứng với các phân tử oxy khác. Nhìn chung sản phẩm của quá trình tách loại
lignin – kiềm sẽ là các hợp chất hữu cơ có phân tử lượng thấp chứa nhiều nhóm
mang màu có khả năng hòa tan do phá hủy đại phân tử lignin
Bên cạnh phản ứng với lignin, trong điều kiện môi trường kiềm nếu không
có chất bảo v
ệ các polysacarit cũng bị tấn công bởi các gốc tự do. Các gốc tự do

7
này được tạo thành do ôxy hóa trực tiếp các chất hữu cơ hoặc do phân hủy peroxit
dưới tác dụng của các kim loại chuyển tiếp.
Quá trình phản ứng của polysacarit chủ yếu là bị bào mòn, sản phẩm của
quá trình này là các axit hữu cơ (oxyaxit) dạng dị vòng, hoặc mạch thẳng. Ban đầu
đơn vị cuối mạch polysacrit có dạng andehit bị đồng phân hóa thành dạng xeton
trong đó liên kết glycozit ở vị trí β so với nhóm cacboxyl. Dưới tác dụng c
ủa kiềm
một hydro (H) được tách ra từ cacbon thứ 3 và hình thành dạng ion diol, tách mắt
xích đó ra và cuối cùng là tạo ra axit glucoisosacarinic…Quá trình này chỉ dừng
lại khi nhóm andehit ở mắt xích cuối cùng bị chuyển thành nhóm cacboxyl.
Để giảm mức độ ảnh hưởng đến chất lượng bột, quá trình tách loại lignin
chỉ dừng lại ở mức độ dưới 50%, trong điều kiện tiến hành tương đối ôn hòa. Chất
bảo vệ polysacrit thường sử d
ụng trong giai đoạn ôxy – kiềm cũng như hạn chế sự
phân hủy của O
2
và peroxit bởi các kim loại chuyển tiếp có trong bột thường dùng
là MgSO

4
với mức dùng từ 0,05 – 0,10% so với bột khô tuyệt đối (KTĐ).
Các yêu tố công nghệ ảnh hưởng tới quá trình tách loại ligin bao gồm: trị số
kappa bột ban đầu, mức dùng xút, nhiệt độ, nồng độ, thời gian và áp suất ôxy. Các
kết quả nghiên cứu và các kết quả thực nghiệm tại các nhà máy đã kết luận một số
chế độ tối ưu cho giai đoạn này (bảng 1.1). [30]
Bả
ng 1.1. Một số điều kiện công nghệ của quá trình tách loại lignin bằng oxy-
kiềm đối với bột kraft.
Điều kiện công nghệ Nồng độ trung bình Nồng độ cao
Nồng độ, % 10- 15 25 -28
Thời gian phản ứng, phút 50 - 60 30
Nhiệt độ phản ứng,
0
C 85 – 105 100 – 115
Áp lực ban đầu, kPa 700 – 800 415 – 600
Áp lực ra, kPa 450 – 550 415 – 600
Hiệu quả tách lignin, % 40 – 45 45 - 55

8
Hơi áp suất thấp, kg/tấn 40 – 110 30 – 50
Hơi áp suất trung bình, kg/tấn 40 – 180 75 – 175
Điện tiêu thụ, kWh/tấn 35 - 45 40 – 50
Mức dùng kiềm, kg/tấn 18 – 24 18 – 23
Mức tiêu thụ ôxy, kg/tấn 20 - 24 15 – 24
Trị số kappa bột vào 16 - 18 16 -18
Quá trình tách loại lignin bằng ôxy – kiềm có thề tiến hành một hoặc hai
giai đoạn nối tiếp nhau. Tính đến năm 2005, số dây chuyền sử dụng 2 giai đoạn
ôxy – kiềm chiếm 24% và có xu hướng không tăng, do những cải tiến kỹ thuật
trong công nghệ nấu và tẩy trắng tập trung vào tối ưu các điều kiện công nghệ và

rút gọn, kết hợp các giai đoạn tẩy trắng nhằm giảm chi phí đầu tư, chi phí vận
hành và tiết kiệm năng lượng…
I.1.2. Tẩy trắng bột giấy bằng đioxytclo (D)
Đioxyt clo được phát hiện rất sớm, tuy nhiên mãi tới năm 1946 nó mới
được dùng lần đầu tiên trong các giai đoạn tẩy trắng ở Canada và Thủy điển thay
thế cho một phần clo. Mặc dù vậy do chi phí sản xuất đioxyt clo tương đối đắt nên
trong suốt từ 1946 đến 1980 tác nhân này vẫn không được chú tr
ọng mà chỉ dùng
thay thế một phần Clo trong giai đoạn tẩy trắng đầu tiên.
Trước sức ép về bảo vệ môi trường, hầu hết phần lớn các nhà máy đều
chuyển sang công nghệ ECF với tác nhân tẩy chủ lực là đioxytclo và nó ngày càng
thể hiện là một tác nhân tẩy trắng có độ chọn lọc và hiệu quả cao. Hơn thế nữa một
số thuận lợi khi sử dụng đioxytclo là:
+ Quá trình tẩy trắng ở nhiệt độ cao hơn (60 -70
0
C), nồng độ tẩy trắng được
nâng cao (10%), tương ứng với các giai đoạn tẩy tiếp sau do đó cho phép giảm
năng lượng và mức dùng nước, hạn chế lượng nước thải.
+ Đioxyt clo phản ứng với lignin tạo thành các hợp chất hoà tan trong nước
nên giảm được lượng kiềm sử dụng trong giai đoạn trích ly kiềm tiếp sau.

9
+ Nước thải của quá trình tẩy trắng bằng đioxyt clo có hàm lượng AOX
thấp hơn nhiều khi tẩy bằng clo
+ Tẩy trắng bằng đioxyt clo cho chất lượng bột tốt hơn: độ trắng cao, độ
nhớt cao, độ hồi màu thấp, tính chất cơ lý của bột được cải thiện và hiệu suất bột
tẩy trắng khá cao.
Nhìn chung phản ứng oxy hoá của đioxyt clo trong quá trình tẩy trắng diễ
n
ra rất phức tạp. Nhiều cấu tử chứa clo xuất hiện trong hệ phản ứng như:

axithypoclorơ (HOCl), Clo (Cl
2
), ion Clorat (ClO
3
-
)…Nhiều nhà nghiên cứu đã
khẳng định, đioxyt clo khi phản ứng với lignin đã nhận một điện tử tạo thành ion
clorit (ClO
2
-
). Ion này không phản ứng trực tiếp với các hợp chất chứa trong bột.
Mặt khác một phần đioxyt clo khi phản ứng với các hợp chất có trong bột giấy tạo
thành HOCl, một phần HOCl sẽ chuyển hoá thành Cl
2
bởi quá trình thuỷ phân.
Axithypoclorơ và clo sẽ phản ứng với lignin và các hợp chất trong bột giấy tạo ra
các hợp chất hữu cơ chứa clo và ion Cl
-
. Ion clorit (ClO
2
-
) kết hợp với clo (Cl
2
)
hoàn nguyên ClO
2
. Axithypoclorơ phản ứng với ion clorit tạo thành ion clorat
(ClO
3
-

). Trong môi trường axit, ion clorit (ClO
2
-
) bị phá huỷ tạo thành ClO
2
và ion
Cl
-
…
Nhìn chung các cấu tử ClO
2
, HOCl, Cl
2
sẽ là các tác nhân chính trong quá
trình tẩy trắng. Các cấu tử này, đặc biệt là đioxyt clo sẽ tấn công mạnh, phá hủy
nhanh các cấu trúc phenol tự do. Ngoài ra các cấu trúc phenol thế và các cấu trúc
chứa nối đôi cũng bị phân hủy. Sản phẩm của quá trình tạo ra là các axit oxalic,
maleic, fumaric và các sản phẩm hữu cơ có chứa clo. Do bị phân cắt, giải trùng
hợp thành các mảnh chứa nhóm thế cacboxyl nên các sản phẩm phân hủy lignin
này tan vào trong môi trường tẩy, còn lại một số s
ẽ được tách loại trong giai đoạn
kiềm hóa tiếp theo.
Do đioxyt clo có tính chọn lọc khá cao nên ảnh hưởng tới các polysacrit
không nhiều. Đối với các hợp chất trích ly, đioxyt clo phản ứng cũng rất hạn chế
và chậm, tuy nhiên nó vẫn có thể oxy hóa một số cấu tử nhựa, phản ứng cộng với
các hợp chất không no. Quá trình phản ứng làm xuất hiện các nhóm chức cacboxyl

10
mới, các nhóm này làm tăng khả năng hòa tan các dẫn xuất vào môi trường
tẩy.[30]

Trong các quy trình tẩy ECF thông thường, đioxyt clo được dùng làm giai
đoạn tẩy đầu tiên cũng như các giai đoạn tẩy khác trong quy trình tẩy với các điều
kiện tiến hành khác nhau. Đối với giai đoạn đầu tiên (D
0
) thường được tiến hành
với:[31]
+ pH ban đầu: 1,5 – 2,5
+ Nhiệt độ,
0
C: 40 – 60
+ Nồng độ tẩy, %: 10 – 15
+ Thời gian, phút: 30 - 80
+ Mức dùng, kg clo hoạt tính/tấn: tùy thuộc vào trị số kappa của bột sau
oxy – kiềm. Thông thường từ 1 – 2 lần trị số kappa.
Đối với giai đoạn đioxyt clo sau (D
1
, D
2
): [31]
+ pH ban đầu: 3,5 – 5,0
+ Nhiệt độ,
0
C: 55 – 85
+ Nồng độ tẩy, %: 10 – 15
+ Thời gian, phút: 120 - 240
+ Mức dùng, kg clo hoạt tính/tấn: tùy thuộc vào trị số kappa của bột sau
giai đoạn trích ly (E). Thông thường từ 4 – 6 lần trị số kappa. Tỷ lệ D
1
/D
2

là 2/1 -
3/1.
Trong vài năm trở lại đây, các nhà khoa học đã chứng minh được sự có mặt
của axít hecxa urônôic (HexA) trong bột giấy có ảnh hưởng đáng kể tới quá trình
tẩy trắng bột: làm tăng mức dùng hóa chất tẩy, tăng độ hời màu của bột sau tẩy
[19,28]. Do bản chất là hợp chất chưa no nên HexA có thể phản ứng hầu hết với
các tác nhân tẩy trắng: Cl
2
, ClO
2
, O
3
, nên trong quá trình tẩy các tác nhân sẽ tham
gia phản ứng với HexA trước khi phản ứng với lignin. Do vậy để biết chính xác
lượng dư của lignin có trong bột trước khi tính toán hóa chất cho các giai đoạn tẩy
thì cần thiết phải tách loại tối đa lượng HexA.

11
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng [30], HexA không bền trong môi trường axit
nên để loại chúng trước khi đưa vào công đoạn tẩy có thể sử dụng:
+ Dùng axit H
2
SO
4
trong điều kiện nhiệt độ cao (A
h
)
+ Kết hợp A
h
và D trong điều kiện nhiệt độ cao (AD)

h

+ Tiến hành tẩy trắng giai đoạn D
o
trong điều kiện nhiệt độ cao (85 – 95
o
C,
90 – 120 phút. nồng độ bột 10 -15%).
Với việc sử dụng D trong điều kiện nhiệt độ cao không những hạn chế được
tác hại của HexA mà còn cho phép rút gọn các quy trình tẩy ECF và giảm lượng
dùng ClO
2
[28,29,30]. Hầu hết các nhà máy mới cải tạo và xây mới đều đã và
đang sử dụng giai đoạn D
h
.
I.1.3. Giai đoạn trích ly kiềm (E)
Việc sử dụng giai đoạn trích ly kiềm trong các quy trình tẩy trắng xuất hiện
từ năm 1789. Trong hơn 200 năm qua, giai đoạn trích ly kiềm ngày càng được cải
tiến, hoàn thiện và đóng vai trò rất quan trọng, đặc biệt trong các quy trình tẩy
hiện đại, thân thiện với môi trường.
Mục đích của giai đoạn này là sử dụng dung dịch NaOH phản ứng với
lượng dư lignin còn trong bột. Các phản ứng xẩy ra trong giai đoạn trích ly này
thông thường gồm:
Phản ứng trung hòa các nhóm có tính axit: Đây là phản ứng quan trọng
nhất của NaOH với lignin trong suốt giai đoạn trích ly, nó trung hòa các mảnh hợp
chất có tính axit được sinh ra do quá trình phá vỡ đại phân tử lignin hoặc có tự
nhiên.
Xúc tác bazơ cho quá trình phân hủy các hợp chất hữu cơ bị clo hóa: Natri
hydroxyt đóng vai trò là xúc tác bazơ cho quá trình phân hủy các hợp chất vòng

thơm, các hợp chấ
t béo có chứa clo có trong lignin. Có khoảng 60 – 70% các hợp
chất hữu cơ có chứa clo được tách ra từ bột trong giai đoạn trích ly.
Phản ứng ngưng tụ: Bên cạnh các phản ứng tách loại, hòa tan lignin, dưới
các điều kiện phản ứng của giai đoạn trích ly còn xẩy ra phản ứng ngưng tụ giữa

12
các mảnh của phân tử từ lignin có chứa nhóm o - và p- benzoquinon. Kết quả là
tạo thành đime polyphenolic
Xúc tác bazơ cho quá trình sắp xếp lại cấu trúc o-quinonid: Về nguyên tắc,
cấu trúc hình thái của o-benzoquinon mang ban đầu là của lignin trong đầu giai
đoạn tẩy trắng. Trong môi trường kiềm, axit benzylic sẽ được biến đổi, sắp xếp lại
thành axit cyclopentadien α -hydroxycacboxylic. Sự sắp xếp này sẽ làm tăng khả
năng hòa tan trong môi trường kiềm của các hợp ch
ất có phân tử lượng thấp bị phá
vỡ từ đại phân tử lignin ban đầu.
Nhìn chung qua giai đoạn trích ly kiềm được tiến hành trong điều kiện
tương đối ôn hòa nên ảnh hưởng của nó tới các polysacrit là không nhiều. Giai
đoạn trích ly kiềm này thường sử dụng xen kẽ sau các giai đoạn tẩy bằng đioxyt
clo.
Các điều kiện tiến hành được các nhà khoa học và các nhà sản xuất tổng kết
như sau: [31]
Giai đoạn trích ly đầu tiên (E
0
):
+ pH ban đầu: 10,0 – 11,5
+ Nhiệt độ,
0
C: 60 – 90
+ Nồng độ tẩy, %: 10 – 15

+ Thời gian, phút: 60 – 90
+ Áp lực: 2,5 – 5,0 bar đối với tháp tẩy ngược và điều
kiện áp suất thường đối với tháp tẩy xuôi
chiều.
+ Mức dùng NaOH: 2 – 5kg/tấn cộng với phần tính theo trị số
kappa như tính trong D
0
.
Giai đoạn trích ly tiếp theo (E
1
, E
2
):
+ pH ban đầu: 10,0 – 11,5
+ Nhiệt độ,
0
C: 60 – 90
+ Nồng độ tẩy, %: 10 – 15
+ Thời gian, phút: 60 – 90

13
+ Áp lực: áp suất thường
+ Mức dùng NaOH, kg/t: 3 - 5 lần trị số kappa của bột vào tẩy.
Ngoài việc sử dụng duy nhất NaOH, gần đây đã xuất hiện các quy trình tẩy
hiện đại, giảm bớt lượng dùng đioxyt clo, rút ngắn các giai đoạn tẩy và nâng cao
chất lượng bột giấy trong giai đoạn trích ly kiềm NaOH thường được sử dụng
cùng với oxy (EO), với hydro peroxyt (EP), hoặc cả 2 (EOP)…
I.1.4. Tẩy trắng b
ột giấy bằng peroxyt hydro (P)
Peroxyt hydrô trong môi trường kiềm là tác nhân hiệu quả để tẩy trắng các

loại bột hóa học và cơ học. Ưu điểm chính của tác nhân là tính chọn lọc khá cao, ít
gây ô nhiễm môi trường. Do vậy peroxyt hydrô được sử dụng ngay từ những năm
1940 cho tẩy trắng bột cơ học.
Trước đây, peroxyt hyđrô thường được sử dụng ở giai đoạn cuối cùng của
quy trình tẩ
y nhằm tăng tính ổn định độ trắng của bột sau tẩy. Tuy nhiên với các
tiến bộ về công nghệ, trong các quy trình ECF hiện đại thì nó là tác nhân quan
trọng trong việc thay thế đioxyt clo.
Quá trình tẩy trắng bằng hydro peroxyt thường được tiến hành trong môi
trường kiềm. Dưới tác dụng kiềm, H
2
O
2
tạo thành ion perhyđrôxyl HOO
-
theo
phương trình (I.11). Ion HOO
-
là tác nhân oxy hoá các nhóm mang mầu của các
hợp chất hữu cơ có trong ligin và một số hợp chất hữu cơ phân tử lượng thấp khác,
đem lại độ trắng cho bột.
H
2
O
2
→ OOH
-
+ H
+
(I.6)

H
2
O
2
→ OH
+
+ OH
-
(I.7)
H
2
O
2
→ OOH
*
+ H
*
(I.8)
H
2
O
2
→ OH
*
+ OH
*
(I.9)
H
2
O

2
+ OH
-
→ OOH
-
+ H
2
O (I.10)
H
2
O
2
+ OOH
-
→ OH
-
+ H
2
O + O
2
(I.11)
H
2
O
2
+ H
+
→ OH
+
+ H

2
O (I.12)
H
2
O
2
→ H
2
O + 1/2O
2
(I.13)

14
Theo Martin [31] trong môi trường pH nhỏ hay nồng độ ion OH
-
thấp,
không đủ cho phản ứng tạo ion HOO
-
nên hiệu quả tẩy rất thấp (tại pH 10,5 chỉ có
dưới 10% H
2
O
2
tạo thành OOH
-

trong khi tại pH là 12,5 thì lượng này là 95%).
Tuy nhiên nếu pH của môi trường tẩy quá cao sẽ phá huỷ ngay các ion HOO
-
ngay

sau khi tạo thành, mặt khác trong môi trường kiềm mạnh còn thúc đẩy phản ứng
hoá học giữa kiềm và lignin làm độ trắng của bột giảm, đặc biệt khi tiến hành tẩy
trắng ở nhiệt độ cao. Như vậy việc khống chế pH là rất quan trọng trong quá trình
tẩy trắng bột hóa học cũng như cơ học bằng peroxyt. Thông thường pH thường
được giữ trong khoảng 10,5 – 12,5 trong suốt quá trình tẩy.
Natri hyđ
roxyt là nguồn cung cấp kiềm chính trong công nghệ tẩy H
2
O
2
.
Trong suốt quá trình tẩy, pH của môi trường giảm liên tục theo thời gian, để khắc
phục hiện tượng này natrisilicat được thêm vào dịch tẩy. Nó không chỉ là nguồn
kiềm bổ sung mà còn có vai trò làm ổn định pH môi trường tẩy.
Một lượng nhỏ khoảng 0,05% muối MgSO
4
được thêm vào cùng với
Na
2
SiO
3
, chúng có tác dụng khử hoạt tính xúc tác phân huỷ H
2
O
2
theo các phản
ứng (I.7, I.8, I.9) của các ion kim loại chuyển tiếp như: Cu, Mn, Fe [30,31]. Mặt
khác nó còn hoạt hoá H
2
O

2
tạo ra phản ứng phân ly qua sản phẩm trung gian là các
peroxyt silicat HOO
-
.SiO
3
không bền trong nước có tác dụng oxy hoá mạnh hơn
nhiều so với peroxyt [5,18].
Bên cạnh việc sử dụng hỗn hợp Na
2
SiO
3
và MgSO
4
thêm vào trong dịch tẩy
để hạn chế tới mức tối đa ảnh hưởng của các kim loại chuyển tiếp trong quy trình
tẩy có thể bổ xung thêm hoặc kết hợp một giai đoạn xử lý bột (giai đoạn Q) trước
khi tẩy bằng một số hợp chất như: ethylen-diamin-tetra-acetic axit (EDTA),
diethylen-triamin-penta-acetic axit (DTPA), trisodium-2-hydroxyethyl-ethylen
triamin (HEDTA)
M + HOOH → M
+
+ HO
*
+ HO
-
(I.14)
M
+
+


HOO
_

+ HO
-
→ O
2
*
+ M + H
2
O (I.15)
M
+
+ O
2
*
→ O
2
+ M (I.16)
Các điều kiện công nghệ trong giai đoạn P thường sử dụng:

15
+ pH ban đầu: 10,5 - 11,0
+ Nhiệt độ,
0
C: 70 – 110
+ Nồng độ tẩy, %: 10 - 15
+ Thời gian, phút: 30 -180
+ Mức dùng H

2
O
2
, kg/tấn: 2 – 40
Với các quy trình ECF hiện đại, hydro peroxyt thường được sử dụng kết
hợp với kiềm, oxy hình thành các giai đoạn tẩy như : (EP), (EOP), (PO) [6, 11, 19,
20].

I.1.5. Tẩy trắng bột giấy bằng ôzon (Z)
Tác dụng tẩy trắng của ozon được phát hiện từ khá sớm, ngay từ những
năm 1889. Tuy nhiên các điều kiện công nghệ ứng dụng công nghệ này mãi tới
năm 1949 mới được Brabender và các cộng sự công bố. Hàng loạt các công trình
nghiên cứu trong suốt những năm 1960 – 1970 nhằm làm tăng chất lượng bột giấy
cũng như hạ chi phí nhằm thay thế cho Clo nhưng k
ết quả thu được rất hạn chế.
Mãi tới năm 1990, ozon mới thực sự được quan tâm khi xuất hiện nhu cầu
về bột giấy tẩy TCF. Tuy nhiên hiện nay, sản lượng bột TCF chỉ chiếm khoảng
5% tổng sản lượng bột hóa học tẩy trắng nên giai đoạn tẩy trắng bằng ozon có xu
hướng chuyển sang dùng cho các quy trình tẩy ECF.
Quá trình tiến hành giai đoạn ozon cũng tương tự như quá trình tách lo
ại
lignin bằng oxy – kiềm ở nồng độ cao, song tiến hành trong môi trường axit.
Phản ứng quan trọng của ozon với lignin là các phản ứng bẻ gẫy liên kết
β-O-4 giữa các đơn vị cấu tạo lignin. Nó cũng có thể tấn công vào vòng thơm và
mạch nhánh làm gẫy vòng hoặc tạo ra cấu trúc cacboxyl và peroxit ở phân tử
lignin. Đối với polysacarit, ozon cũng tấn công làm đứt liên kết glucozit và ôxy
hóa ở vị trí C
2
và C
3

.
Các điều kiện tiến hành tổng quát của giai đoạn ozon được đưa ra:
+ pH ban đầu: 2 – 3
+ Nhiệt độ,
0
C: 30 – 50
+ Nồng độ bột,%: 35 – 45

16
+ Thời gian, phút: 1 – 2
Tuy nhiên hiện tại, tác nhân này được sử dụng hạn chế do giá thành sản
xuất khá đắt, thiết bị tiến hành tương đối phức tạp.
I.2. ỨNG DỤNG GIAI ĐOẠN (PO) TRONG QUY TRÌNH TẨY TRẮNG
BỘT GIẤY ECF.
Có rất nhiều lý do khi lựa chọn H
2
O
2
và oxy là tác nhân tẩy chính thay thế
một phần ClO
2
trong quy trình tẩy trắng ECF hiện nay. Tuy nhiên lý do chính là:
+ Hydrogen peroxyt, oxy là hóa chất thân thiện với môi trường
+ Các tiến bộ về thiết bị và công nghệ cho phép quá trình tẩy bằng H
2
O
2
và
oxy đạt hiệu quả cao về kinh tế cũng như kỹ thuật.
+ Giảm thiểu đáng kể lượng AOX và COD từ các giai đoạn tẩy trắng, giảm

tải cho công đoạn xử lý nước thải của nhà máy.
Mặc dù vậy, để đạt được hiệu quả cao trong quá trình tẩy trắng thì giai đoạn
tẩy trắng bằng H
2
O
2
và oxy đã có những thay đổi và cải tiến nhất định như: tẩy
trắng trong môi trường áp suất và nhiệt độ cao.
I.2.1. Tẩy trắng bằng H
2
O
2
trong môi trường áp suất cao (PO)
Thực chất giai đoạn (PO) là sự kết hợp giữa 2 tác nhân tách loại lignin là
H
2
O
2
và oxy vào trong cùng 1 giai đoạn tẩy.
Để đảm bảo khả năng tẩy trắng như một giai đoạn độc lập có thể thay thế
ClO
2
thì H
2
O
2
và oxy phải được tiến hành trong môi trường nhiệt độ cao và có áp
lực. Trong điều kiện này sẽ làm tăng tốc độ và hiệu quả của phản ứng tách loại
lignin.
Trong giai đoạn (PO), áp suất của oxy và nhiệt độ cao cho phép ngăn cản

sự hình thành pha hơi hay nói cách khác là ngăn trở sự di chuyển của dung dịch
trong hỗn hợp bột nước ra khỏi bột. Hơn thế nữa dưới áp suất cao cho phép ngăn
cản sự tạo thành các dòng khí khi oxy được sinh ra trong quá trình phân hủy H
2
O
2
.
Với việc sử dụng giai đoạn (PO) cho phép có thể thay đổi linh hoạt từ công
nghệ ECF sang TCF khi có những đòi hỏi khắt khe hơn về môi trường

17
I.2.2. Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới hiệu quả tẩy trắng của
giai đoạn (PO)
Các phản ứng hóa học xẩy ra trong giai đoạn (PO) là sự tổng hòa của các
phản ứng giữa H
2
O
2
và oxy với các hợp chất trong đại phân tử lignin. Tuy nhiên
khả năng và hiệu quả phản ứng được nâng lên nhiều lần so với tác dụng riêng rẽ
của các tác nhân. Hơn thế nữa chúng lại hỗ trợ nhau nên tốc độ phản ứng, hoạt
tính của các ion tham gia phản ứng tăng lên khá nhiều.
Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng tới khả năng tách loại lignin của giai đoạn
(PO) nhìn chung khá nhiều, song các yế
u tố chính ảnh hưởng chủ yếu bao gồm:
mức dùng kiềm, thời gian và nhiệt độ tẩy, mức dùng H
2
O
2
, trị số kappa của bột

trước khi tẩy, áp lực tẩy, nồng độ tẩy và hàm lượng các kim loại chuyển tiếp đa
hóa trị…
a. Mức dùng kiềm:
Mức dùng kiềm là một trong yếu tố quyết định tới hiệu quả của quá trình tẩy
trắng bằng H
2
O
2
và oxy. Dưới tác dụng kiềm, H
2
O
2
bị phân hủy thành hàng loạt
các cấu tử khác nhau trong đó có ion perhyđrôxyl HOO
-
là tác nhân tẩy trắng
chính. Nếu mức dùng NaOH thấp hay môi trường pH thấp không đủ cho phản ứng
tạo ion HOO
-
nên hiệu quả tẩy rất thấp (tại pH 10,5 chỉ có dưới 10% H
2
O
2
tạo
thành OOH
-

trong khi tại pH là 12,5 thì lượng này là 95%). Tuy nhiên nếu pH của
môi trường tẩy quá cao sẽ phá huỷ ngay các ion HOO
-

ngay sau khi tạo thành, mặt
khác trong môi trường kiềm mạnh còn thúc đẩy phản ứng hoá học giữa kiềm và
lignin làm độ trắng của bột giảm, đặc biệt khi tiến hành tẩy trắng ở nhiệt độ cao.
Các nghiên cứu đã cho thấy, mức dùng kiềm trong giai đoạn (PO) thường ở
mức 0,5 – 1,5% so với bột KTĐ tùy thuộc vào mức dùng H
2
O
2
. Trong quá trình
tẩy, pH của môi trường luôn giảm. Để ổn định môi trường cũng như bổ sung một
lượng kiềm nhất định Na
2
SiO
3
được thêm vào với lượng dùng từ 0,2 -0,5%. Ngoài
ra Na
2
SiO
3
còn kết hợp với MgSO
4
tạo thành hợp chất hoạt hóa và làm tăng khả
năng tẩy trắng của H
2
O
2
.