BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁI CHẾ GIẤY TỪ NGUỒN
NGUYÊN LIỆU CARTON THU HỒI

Họ và tên sinh viên: DƯƠNG VĂN XUÂN
Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa: 2004 – 2008

Tháng 08 năm 2008


NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH TÁI CHẾ GIẤY TỪ NGUỒN
NGUYÊN LIỆU CARTON THU HỒI

Tác giả
DƯƠNG VĂN XUÂN

Tiểu luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
công nghệ hóa học

Giáo viên hướng dẫn:
ThS. Lê Tấn Thanh Lâm

TRANG TỰA

TPHCM, Tháng 03 / 2008

i


LỜI CẢM ƠN
Sau hơn bốn năm trên giảng đường Đại học giờ đây đã đến lúc phải nói lời chia
tay với tất cả bạn bè thân yêu và cả những thầy cô đã hết lòng giúp đỡ em trong suốt
những năm học vừa qua.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến công lao dạy dỗ của các thầy cô, gia đình, sự giúp
đỡ tận tình của bạn bè trong việc học tập cũng như trong việc hoàn thành tiểu luận này.
Xin cảm ơn ThS.Lê Tấn Thanh Lâm, khoa Công Nghệ Môi Trường và bộ môn
Công Nghệ Hóa Học đã huớng dẫn em hoàn thành tốt tiểu luận này.

Tiểu luận được hoàn thành bằng nỗ lực của bản thân. Tuy nhiên, do trình độ
kiến thức còn hạn chế nên tiểu luận sẽ không tránh khỏi những sai sót. Kính mong
thầy cô đóng góp ý kiến để tiểu luận của em hoàn chỉnh và phong phú hơn.
Em xin chân thành cảm ơn.

ii


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa ...............................................................................................................................i
Lời cảm ơn ..........................................................................................................................ii
Mục lục ...............................................................................................................................iii
Danh sách các chữ viết tắt ..................................................................................................iv
Danh sách các bảng..............................................................................................................v
Danh sách các hình .............................................................................................................vi
Chương 1 MỞ ĐẦU ............................................................................................................1

Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...................................................................................2
2.1 Tổng quan về ngành giấy...............................................................................................2
2.2 Tổng quan về hiện trạng ................................................................................................4
2.3. Lý thuyết sản xuất giấy.................................................................................................8
2.4 Giới thiệu một số quy trình công nghệ ........................................................................24
Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.........................................29
3.1 Quy trình tái tái chế giấy carton...................................................................................29
3.2 Cân bằng vật chất quy trình .........................................................................................30
3.3 Thuyết minh quy trình .................................................................................................37
3.4 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động của các thiết bị máy móc chính...................................41
3.5 Tính toán kinh tế ..........................................................................................................57
Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..............................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................66

\

iii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
OOC: old corrugated containers
AKD: alkyl keten dimer
WTO: world trade organization

iv


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Các ký tự ...........................................................................................................30
Bảng 3.2: Chi phí thiết bị...................................................................................................58

Bảng 3.3: Chi phí nguyên liệu, điện, hơi nước ..................................................................59
Bảng 3.4: Số lao động trực tiếp .........................................................................................60
Bảng 3.5: Số cán bộ quản lí và nhân viên gián tiếp...........................................................61
Bảng 3.6: Bảng tổng kết tính toán kinh tế .........................................................................63

v


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1 : Sơ đồ hệ thống thu gom nguồn nguyên liệu đầu vào .........................................6
Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo của xenlulo ....................................................................................9
Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo của hemixenlulo ..........................................................................10
Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo của lignin.....................................................................................11
Hình 2.5: Cấu trúc cơ bản giấy carton nhiều lớp ...............................................................22
Hình 2.6: Quy trình không có thiết bị tách riêng sợi thớ ngắn, sợi thớ dài .......................25
Hình 2.7: Quy trình có thiết bị tách riêng sợi thớ ngắn, sợi thớ dài ..................................26
Hình 2.8: Quy trình công nghệ xử lý bột...........................................................................27
Hình 2.9: Quy trình công nghệ xeo giấy............................................................................28
Hình 3.1 : Sơ đồ quy trình công nghệ lựa chọn .................................................................29
Hình 3.2 : Sơ đồ công đoạn quậy thủy lực ........................................................................37
Hình 3.3: Sơ đồ công đoạn sàng thô ..................................................................................38
Hình 3.4: Sơ đồ công đoạn lọc tách tạp chất .....................................................................38
Hình 3.5: Sơ đồ cụm sàng tinh và cụm cô đặc...................................................................39
Hình 3.6: Sơ đồ công đoạn nghiền.....................................................................................40
Hình 3.7: băng tải nạp liệu.................................................................................................41
Hình 3.8: Hồ quậy thủy lực................................................................................................42
Hình 3.9: Máy tách tạp chất...............................................................................................44
Hình 3.10: Trống lọc rác....................................................................................................46
Hình 3.11 : Thiết bị lọc ly tâm...........................................................................................47
Hình 3.12: Thiết bị lọc nồng độ cao ..................................................................................47

Hình 3.13: Thiết bị lọc nồng độ trung ...............................................................................48
Hình 3.14: Máy Sàng Áp Lực ......................................................................................................49
Hình 3.15: Sàng lỗ sơ cấp ..................................................................................................50
Hình 3.16: Mặt sàng khe....................................................................................................52
Hình 3.17: Máy phân ly xơ sợi kép ...................................................................................54
Hình 3.18: Thiết bị cô đặc .................................................................................................55
Hình 3.19: Máy nghiền đĩa đôi ..........................................................................................56

vi


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Xã hội ngày càng phát triển, song song với sự phát triển đó lượng rác thải ngày
càng tăng lên, đó là một vấn đề nan giải và đau đầu cho các nhà quản lí môi trường, các
ban ngành liên quan nói riêng và xã hội nói chung.
Để giải quyết vấn đề đó, gần đây các quốc gia đã đưa ra chính sách về phát triển
bền vững, đẩy mạnh công cuộc tái chế các nguồn thải, tái sản xuất các nguyên liệu đã
được chế biến, sản xuất trở thành các sản phẩm mới nhằm mục đích bảo vệ môi trường,
tiết kiệm nguồn năng lượng, nhiên liệu, tận dụng triệt để chúng. Điều này khiến chúng ta
không cần chôn lấp hay đốt cháy rác và thực tế cũng đã chứng minh tái chế rác là một
ngành công nghiệp cực kỳ văn minh, một giải pháp khôn ngoan đối với rác.
Và công nghiệp tái chế giấy đóng góp một phần không nhỏ trong việc giúp giảm
thiểu nguồn rác thải ra và biến chúng thành nguyên liệu thứ cấp.
Được sự phân công của bộ môn Công Nghệ Hóa Học, dưới sự hướng dẫn của
Th.S Lê Tấn Thanh Lâm tôi thực hiện đề tài nghiên cứu quy trình tái chế giấy từ nguồn
phế liệu carton thu hồi công suất 30 tấn/ngày.
1.2 Mục đích
Tìm hiểu công nghệ tái chế giấy.

Đề xuất công nghệ tái chế thích hợp đối giấy carton.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Hiện trạng ngành giấy ở nước ta hiện nay.
Tìm hiểu công nghệ tái chế giấy.
Xây dựng quy trình tái chế giấy carton.
1.4 Phương pháp nghiên cứu
Tham khảo tài liệu từ sách báo, internet.
1.5 Phạm vi nghiên cứu
Quy trình tái chế giấy từ nguồn nguyên liệu carton thu hồi.

1


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về ngành giấy
2.1.1 Lịch sử phát triển và tầm quan trọng của giấy
Giấy đã được phát minh ra rất sớm và lúc đầu giấy được sản xuất theo phương
pháp thủ công. Giấy đóng một vai trò hết sức quan trọng trong mọi lĩnh vực hoạt động
của con người, đặc biệt trong xã hội văn minh thì giấy không thể thiếu được, nó là vật
dụng gần gũi nhất với con người.
Lúc đầu ông cha ta phát minh ra giấy với ý thức là sử dụng để cung cấp các
phương tiện ghi chép, lưu trữ và phổ biến thông tin. Chính vì vậy đã có lúc ngành giấy
dần dần bị mai một do sự phát triển công nghệ thông tin, một chiếc đĩa nhỏ có thể lưu trữ
được một lượng thông tin tương đương với một cuốn sách dày hàng ngàn trang và hơn
thế nữa.
Tuy nhiên, thực tế chứng minh khi công nghệ thông tin bùng nổ càng lớn thì nhu
cầu sử dụng càng tăng theo. Hơn nữa do thói quen người ta thích đọc những cuốn truyện,
những chứng từ bằng giấy hơn là phải ngồi đọc trên màn hình vi tính, cùng với sự tiện lợi
khác của giấy ngày nay mà nhu cầu càng ngày càng lớn và ngành công nghệ giấy vẫn

được phát triển không ngừng.
Giấy ngoài việc dùng để cung cấp các phương tiện ghi chép, lưu trữ, phổ biến
thông tin nó còn được sử dụng rộng rãi để bao gói, làm vật liệu xây dựng, vật liệu cách
điện. Ngoài những ứng dụng truyền thống đó, việc sử dụng, ứng dụng giấy và các sản
phẩm giấy hầu như không có giới hạn.
Giấy được sử dụng phổ biến bởi một số tính chất đặc trưng như: tính bền cơ
học(tuy không cao như các loại vật liệu khác), nhẹ, dễ hủy, không gây ô nhiễm môi
trường và khả năng tái sinh dễ dàng.
Bên cạnh những công dụng quan trọng của giấy, ngành giấy còn tạo việc làm cho
người lao động tăng thu nhập cho mỗi quốc gia.
Có thể nói sự tiến bộ của mỗi quốc gia, sự văn minh của loài người luôn gắn chặt
với ngành sản xuất giấy, tức là không thể tách rời một nền văn minh với sự đa dạng

2


chủng loại các sản phẩm giấy chất lượng cao cùng với sự ứng dụng không giới hạn của
chúng.
Chính vì giấy có tầm quan trọng như vậy, nên nó ra đời rất sớm. Ngay từ thời xa
xưa người Ai Cập cổ đại đã làm giấy viết đầu tiên từ việc đan các lớp mỏng của các thân
cây lại với nhau.
Nhưng sự làm giấy viết đầu tiên xuất hiện ở Trung Quốc vào khoảng một trăm
năm trước công nguyên, thời kỳ này người ta đã biết sử dụng huyền phù của xơ sợi tre
nứa hoặc cây dâu tằm cho lên các phên đan bằng tre nứa để thoát nước thành tờ giấy ướt,
sau đó được phơi nắng, để có tờ giấy hoàn thiện.
Sau vài thế kỷ, việc làm giấy đã được phát triển ra các khu vực khác và dần dần ra
toàn thế giới.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ, hiện nay ngành công
nghiệp giấy là một trong những ngành kỹ nghệ cao, sản xuất liên tục, cơ khí hóa, tự động
hầu như hoàn toàn.

Tuy nhiên một số quốc gia và một số vùng vẫn còn sử dụng giấy thủ công do chưa
có điều kiện phát triển hoặc duy trì làng nghề truyền thống hoặc sản xuất một số mặt
hàng đặc biệt.
2.1.2 Vài nét về ngành giấy Việt Nam
Việt Nam được đánh giá là nước có ngành giấy phát triển chậm trên thế giới, mức
tiêu thụ giấy bình quân trên đầu người còn thấp.
Tính đến thời điểm năm 2004, mức tiêu thụ ở Việt Nam bình quân khoảng 8 kg
giấy/người. Mức này còn rất thấp so với số liệu tương ứng của thế giới là khoảng 50 kg
giấy/người.
Ngành công nghiệp giấy Việt Nam trong vài năm gần đây đã có những chuyển
biến tích cực, đạt mức tăng trưởng khá.
Sản lượng toàn ngành năm 2001 là 453.000 tấn giấy và 260.000 tấn bột, năm 2002
là 538.000 tấn giấy, năm 2003 là 642.000 tấn giấy, năm 2004 là 753.720 tấn giấy. Thị
trường tiêu thụ giấy nước ta vẫn chủ yếu là trong nước, tuy mức tiêu thụ giấy có tăng
nhưng sản lượng tiêu thụ vẫn còn ít so với các nước trong khu vực và trên thế giới.
Về thiết bị sản xuất, lạc hậu, chưa làm chủ được công nghệ.
Về mặt lao động, chủ yếu là lao động phổ thông, tay nghề kém.

3


2.1.3 Định hướng và quy hoạch phát triển ngành giấy Việt Nam giai đoạn 2010-2020
Tăng trưởng bình quân hàng năm từ 10 – 11%/năm trong cả thời kỳ từ 2006 2020.
Phấn đấu đạt sản lượng 1.380.000 tấn giấy/năm 2010 và đến năm 2020 là
3.600.000 tấn/năm.
Sản lượng bột vào khoảng 600.000 tấn/năm 2010 và đến năm 2020 là 800.000
tấn/năm
+ Về tăng trưởng kinh tế toàn ngành và cải thiện cho ngành như
Phát triển tiềm năng, mở rộng nguồn lực, đa dạng hóa nguồn nguyên liệu.
Nâng cao hiệu suất sử dụng nguồn lực tài nguyên thiên nhiên, vật tư, hóa chất,

năng lượng, máy móc, thiết bị và lao động.
Thỏa mãn nhu cầu về chất lượng chủng loại và số lượng.
Nâng cao sức cạnh tranh, đạt mục tiêu và hiệu quả kinh doanh.
Nâng cao hiệu quả kinh tế - xã hội, bảo vệ môi trường.
Ngành giấy Việt Nam trong những năm tới sẽ còn phải cạnh tranh gay gắt với
hàng ngoại nhập vì Việt Nam đã gia nhập khối mậu dịch Đông Nam Á và là thành viên
chính thức của tổ chức thương mại WTO.
Do đó Việt Nam phải tích cực tháo gỡ những khó khăn, phát huy hiệu quả quản lý
sản xuất, đón đầu công nghệ…, có như vậy mới tiếp tục tồn tại và phát triển, góp phần
công cuộc đổi mới của quốc gia.
2.2 Tổng quan về hiện trạng
2.2.1 Tình hình tái chế trên thế giới
Phát triển giấy thu hồi cho công nghiệp giấy được cho là một thành công của nữa
sau thế kỷ 20, trước năm 1950 vấn đề ít được biết đến. Bước vào thế kỷ mới, giấy thu hồi
là nguồn nguyên liệu không thể thiếu của ngành công nghiệp giấy ở những nước phát
triển và những nước công nghiệp hóa. Đây là nguồn nguyên liệu thứ cấp cho công nghiệp
giấy, không đi từ rừng mà được thu gom từ giấy đã qua sử dụng.
Theo thống kê 1997 trên thế giới mức sử dụng giấy thu hồi(128 triệu tấn) gần
bằng với mức bột hóa(140 triệu tấn). Vào 1774, Claproth và Guttingen(Đức) đã có cải
tiến cho việc làm giấy viết(xeo tay) bằng cách loại bỏ bớt phần mực. 1950-1960 sử dụng
giấy thu hồi tăng vì vậy tập trung sản xuất giấy bao bì và giấy gói. Những năm 70 tập

4


trung sản xuất giấy vệ sinh, và 1980 - 1990, cải tiến công nghệ khử mực và có thể sản
xuất các loại giấy cao cấp nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu dùng của người dân.
Tại Mỹ 1987 tổng lượng giấy thu hồi tái chế là 28% tăng lên 48,1% năm 2002,
ước tính 2010 là 55% tổng lượng giấy.
Hiện nay xu hướng tái chế đang tăng mạnh trên thế giới đặc biệt là ở Châu Âu

54,6% khoảng 45,5 triệu tấn, Mỹ, năm 2006, tái chế được 53,4% khoảng 51 triệu tấn
giấy, Trung Quốc(ngành tái chế được coi là thế mạnh, dựa vào đó để cạnh tranh về giá
thành của sản phẩm với các nước bạn).
2.2. 2 Tình hình ở Việt Nam
Thành phố Hồ Chí Minh với tổng diện tích tự nhiên là 2.093,7 km2 với số dân là
6.117.251 là trung tâm kinh tế, văn hóa, thương mại lớn nhất Việt Nam. Quá trình hoạt
động sản xuất đã sản sinh ra một lượng chất thải đô thị gần 6.000 tấn/ngày. Lượng chất
thải này, một phần được tái chế phần còn lại được chôn lấp hợp vệ sinh. Tính đến năm
2005 ở Thành phố Hồ Chí Minh có 12 khu công nghiệp, 3 khu chế xuất, 1 khu công nghệ
cao và 23.000 cơ sở sản xuất vừa và nhỏ chúng góp phần làm tăng lượng chất thải rất lớn.
Tại thành phố Hồ Chí Minh, thị trường tái chế phế liệu đã được hình thành và phát
triển từ hơn 30 năm qua. Thống kê hiện nay có khoảng hơn 400 cơ sở tái chế vừa và nhỏ
trong các lĩnh vực tái chế rất đa dạng như: tái chế nhựa, kim loại, giấy, thủy tinh, cao su,
vải…tập trung nhiều ở các khu vực như: Bình Tân, Bình Chánh, Hóc Môn, Củ Chi, Quận
11, Quận 9…với khối lượng chất thải được tái chế hàng ngày khoảng 2.000 - 3.000
tấn/ngày.

5


+Hệ thống thu gom
nguồn phế liệu
Phế liệu giá trị +
nguồn đa dạng
- Hộ gia đình
- Cơ quan,
trường học

thu mua ve
chai dạo


Vựa thu mua
nhỏ

phân loại sơ

Bãi chôn
lấp

Thu nhặt
dọc đường

Phế liệu ít giá trị +
nguồn đa dạng:
- Rác hộ dân,
đường phố
- Rác chợ..

thu nhặt
tại bãi rác

Vựa thu mua
trung bình

thu nhặt tại bãi rác và
phân loại kỹ

Nguồn thuần khiết,
ổn định:
- Cửa hàng lớn

- Xí nghiệp
- Các tỉnh

Vựa thu mua
lớn

Các cơ
sở tái
chế, tái
sử dụng

phân loại kỹ
Người môi giới

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống thu gom nguồn nguyên liệu đầu vào
Từ quy trình thu gom trên ta thấy: những người nhặt rác và người mua ve chai từ
các hộ gia đình là cấp thấp nhất trong hệ thống này. Từ những gánh ve chai, phế liệu
được tập trung về vựa ve chai quy mô nhỏ nằm xen kẽ trong khu dân cư.
Các vựa này thu mua tất cả các loại phế liệu, tại đây phế liệu sẽ được phân loại
thành các thành phần riêng và bán lại cho các vựa thu mua phế liệu quy mô trung bình và
lớn hoặc bán trực tiếp cho các cơ sở tái chế. Các vựa quy mô trung bình và lớn chỉ tập
trung thu mua một hay hai loại phế liệu nhất định từ các vựa nhỏ. Các phế liệu này đã
qua xử lý sơ bộ như: làm sạch, ép nhỏ nên hoạt động của các vựa này tương đối đơn giản
hơn. Sau đó phế liệu từ các vựa lớn được chuyển đến các cơ sở tái chế trong thành phố.
Tại các cơ sở tái chế, phế liệu được phân loại lần cuối, làm sạch và được tái chế
thành nguồn nguyên liệu mới hoặc các sản phẩm. Tùy thuộc vào loại hình tái chế mà

6



hình thành các khu vực tái chế riêng biệt như: tái chế nhựa(tập trung nhiều ở quận Bình
Chánh, Bình Tân, quận 11, quận 6); tái chế thủy tinh(tập trung nhiều ở quận 12, Hóc
Môn, Củ Chi);… nhìn chung lĩnh vực tái chế chủ yếu do dân nhập cư, người lao động có
trình độ thấp thực hiện nên quy mô sản xuất nhỏ và mức độ đầu tư công nghệ không cao.
Đa số công nghệ đều lạc hậu, máy móc thiết bị cũ kỹ do đa số được chế tạo trong
nước(bằng phương pháp thủ công) nên hoạt động không hiệu quả, thường xuyên hư
hỏng. Do đó mức độ tiêu hao phế liệu rất lớn(từ 10 - 20%) và tiêu thụ điện năng nhiều.
+ Thị trường tiêu thụ sản phẩm tái chế
Hoạt động tái chế mang tính tự phát. Các doanh nghiệp muốn tăng sức cạnh tranh
sản phẩm phải hạ giá thành sản xuất. Vì vậy bất kỳ lĩnh vực sản xuất nào có chất thải có
thể tái sử dụng được đều hình thành thị trường cung cấp các sản phẩm tái chế. Nhìn
chung, tính theo tỷ trọng các ngành sản xuất công nghiệp của thành phố thì ngành nhựa,
kim loại và giấy có tỷ trọng lớn nhất.
+ Hệ thống quản lí
Các thông tin, dữ liệu về hoạt động tái sinh tái chế chưa được điều tra cơ bản, còn
tản mác, chưa được tập trung, cập nhật và hệ thống. Do đó chưa có cơ sở để xây dựng
chương trình quản lí đối với hoạt động này.
Hiện nay phòng quản lí môi trường – Sở Tài nguyên và Môi Trường và phòng
quản lí tài nguyên và môi trường quận huyện có trách nhiệm quản lí trực tiếp môi trường
các cơ sở tái chế này. Tuy nhiên do nhân lực ít và trang thiết bị hầu như không có nên
công tác kiểm tra giám sát “còn bỏ ngõ”. Thành phố cũng chưa xây dựng được định
hướng về chiến lược quản lí hoạt động tái chế, chưa có khu công nghiệp tái chế tập trung,
chưa có các chính sách hỗ trợ, khuyến khích cụ thể,…chưa có các quy định cụ thể về loại
hình tái chế được phép sản xuất trong khu dân cư, loại hình phải di dời vào khu công
nghiệp tập trung cũng như những quy định về các loại chất thải được phép tái chế và
được xử lí riêng biệt.
+ Phân tích hiện trạng hệ thống tái chế
Quá trình thu mua, lưu trữ tại vựa phế liệu, phế liệu đã được phân thành từng loại
riêng biệt. Tuy nhiên, đối với phế liệu từ sản xuất công nghiệp thì được vận chuyển đến
các cơ sở sơ chế phế liệu. Sau khi phế liệu được phân loại, tiếp theo được vận chuyển đến

các cơ sở tái chế. Quá trình phân loại và sơ chế phế liệu chủ yếu được thực hiện bằng thủ

7


công và sử dụng sức người là chính. Do quy mô nhỏ nên khả năng tài chính không cao.
Đa số các vựa thu gom và sơ chế đều bán cho các vựa thu mua lớn hơn lượng phế liệu
trong ngày. Theo số liệu khảo sát từ đề tài “nghiên cứu xây dựng quỹ tái chế cho
Tp.HCM” số lượng cơ sở thu mua phế liệu và sơ chế nhỏ có mức vốn dưới 5 triệu
đồng/cơ sở chiếm trên 30% số lượng cơ sở hiện nay.
Ngoài ra do đa số các vựa thu mua và sơ chế phế liệu đa số thuê mặt bằng nên đầu
tư nhà xưởng không đầy đủ. Tại các cơ sở thu mua, nguy cơ gây cháy nổ rất cao do các
phế liệu được lưu chứa không đúng cách và vận dụng tối đa mặt bằng để lưu chứa. Đối
với một số cơ sở, sau thời gian hoạt động gây ô nhiễm môi trường, bị dân thưa kiện, di
dời sang địa phương khác và tiếp tục hành nghề.
Vì vậy mặc dù công nghệ tái chế đã có từ lâu nhưng vẫn sử dụng công nghệ cách
đây 20 năm.
2.3 Lý thuyết sản xuất giấy
2.3.1 Thành phần hóa học của bột giấy
Thành phần hóa học của bột giấy từ xơ sợi thực vật bao giờ cũng chứa những chất
sau: xenlulo, hemixenlulo, lignin.
+ Xenlulo:
Là một polyme sinh học quan trọng và phổ biến nhất trên thế giới. Xenlulo có cấu
tạo mạch thẳng gồm những đơn vị D–glucopyrano, liên kết với nhau bằng liên kết -1, 4glucoxit; nghĩa là các vòng glucopyrano quay ngược nhau 1800. Với n = 2000 – 1000, độ
trùng hợp này tương ứng với chiều dài mạch phân tử 5,2 – 7,7 mm. Sau khi thực hiện quá
trình nấu với tác chất độ trùng hợp còn khoảng 600 – 1500. Có khoảng 65 – 73% phần
xenlulo là ở trạng thái kết tinh, phần xenlulo còn lại là ở trạng thái vô định hình. Chính
thành phần này làm tăng liên kết xơ sợi và nhờ vậy làm tăng lực cố kết của tờ giấy.
Xenlulo không tan trong nước, kiềm hay axit loãng. Nhưng có thể bị phân hủy
bằng phản ứng thủy phân và bị oxy hóa bởi dung dịch kiềm đặc ở nhiệt độ > 1500C.


8


Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo của xenlulo
+ Hemixenlulo :
Hemixenlulo cũng là những hydratcacbon nhưng là các polysaccarid dị thể. Các
đơn vị cơ sở có thể là đường hexose(D–glucose, D–manose, D–glactose), hoặc
pentose(D–xylose, L–arabinose, và D–arabinose). Độ bền hóa học và bền nhiệt của
hemixenlulo thấp hơn so với xenlulo. Hemixenlulo có thể tan trong dung dịch kiềm
loãng, thường tồn tại ở trạng thái vô định hình.
Hemixenlulo là thành phần đóng vai trò quan trọng trong bột hóa: nó làm mềm xơ
sợi xenlulo, giúp cho quá trình chổi hóa xơ sợi dễ dàng hơn, do đó nó góp phần làm tăng
sự liên kết giữa các xơ sợi trong quá trình sản xuất giấy, sự có mặt của nó làm tăng độ
bền cho giấy.
Sự có mặt của hemixenlulo trong giấy làm tăng sự liên kết giữa các xơ sợi cũng
tương tự như việc dùng keo tinh bột gia vào giấy làm tăng độ bền của giấy. Sự tăng liên
kết giữa các xơ sợi xenlulo khi có mặt hemixenlulo được giải thích là nhờ có mạch ngắn
mà hemixenlulo có thể tạo thành các liên kết nằm ngang giữa các xơ sợi xenlulo nằm kế
nhau, do vậy làm tăng độ bền của giấy.
Tuy nhiên, nếu hàm lượng hemixenlulo trong bột giấy nhiều quá thì cũng ảnh
hưởng xấu đến độ bền cơ lý của giấy, bởi vì khi hàm lượng hemixenlulo cao thì hàm
lượng alphaxenlulo(thành phần chủ yếu trong xenlulo) giảm, mà thành phần alphaxenlulo
mới là yếu tố chính tạo nên độ bền cơ lý của giấy.
Đối với mỗi loại bột hóa, sẽ có một tỷ lệ alphaxenlulo và hemixenlulo tối ưu, mà
khi đó sẽ cho ra giấy có độ bền cao nhất. Việc của nhà kỹ thuật là khống chế quy trình
nấu bột hóa như thế nào để đạt tỷ lệ tối ưu đó giữa alphaxenlulo và hemixenlulo còn lại
trong bột hóa.

9



Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo của hemixenlulo
+ Lignin:
Lignin là nhựa nhiệt dẻo, mềm đi dưới tác dụng của nhiệt độ. Trong phân tử chúng
luôn có nhóm metoxyl(OCH3) và có sự hiện diện của nhân thơm. Từ đơn vị cơ bản là
phenyl propan.
Lignin là thành phần có hại đối với tính chất tạo giấy của bột giấy, vì nó làm cứng
xơ sợi, hạn chế sự trương nở của xơ sợi, gây khó khăn cho quá trình nghiền, làm cho xơ
sợi dễ bị cắt ngắn, hạn chế sự chỗi hóa của xơ sợi, kết quả làm giảm liên kết giữa các xơ
sợi, giảm độ bền cơ lý của giấy. Ngoài ra lignin cò là thủ phạm chính gây ra hiện tượng
ngã màu vàng, lão hóa của giấy.

10


Hình 2.4: Sơ đồ cấu tạo của lignin

2.3.2 Phản ứng của hydrat cacbon và lignin trong môi trường axit và kiềm
+ Phản ứng thủy phân của hydrat cacbon trong môi trường acid
Liên kết 1,4 - glucoxit là liên kết ête nhưng trong môi trường acid cùng với áp
suất, nhiệt độ khá cao thì chúng có thể bị bẻ gẫy.
H+

CH2OH

CH2OH
O
OH


OR

+H

O

+

OH

O
ROH

-H+

OH

CH2OH

OR

OH

+

OH

OH

-H+


OH
OH

OH

11

+H2O

Glucose


+ Phản ứng oxy hóa – thủy phân hydrat cacbon trong môi trường kiềm
a. Oxy hóa
Nhóm OH ở cacbon C2, C3 hoặc C6 của vòng glucose bị oxy hóa thành nhóm
carbonyl, tạo nên những cấu trúc carbonyl β - glucoxit nhạy với kiềm.
CH2OH

CH2OH
H

O

H

[O]

O


O

OH

O

H

H
OH

O

O

H
H

OH

H

O

Phản ứng oxy hóa
b.Thủy phân trong môi trường kiềm
Các cấu trúc xenlulo bị oxy hóa tại C2 hoặc C3 khá nhạy với dung dịch kiềm. Sự
phân hủy xenlulo được hình thành trước tiên qua sự hình thành một ion, rồi kế đó là sự
dịch chuyển điện tử và gây ra phản ứng cắt mạch.
CH2OH


CH2OH

O

O
Xenlulo

H

O

O

OH

Xenlulo

O

OH

O

O
O

-OH

CH2OH


CH2OH

O

H

Xenlulo O

H
O

O

+

O

OH

O

O
O

Phản ứng trủy phân cấu trúc carbonul -β –glucoxy
c. Phản ứng tách loại và chuyển vị
Trong môi trường kiềm, các cấu trúc dicarbonyl của xenlulo(loại xêton hoặc
aldehyt) sẽ có thể tiếp tục thay đổi bằng phản ứng chuyển vị benzylic hoặc bằng phản
ứng tách loại β.

Phản ứng tách loại

12


CH2OH

CH2OH

O

Cell

O

Cell

O

Cell

OH

O

O
H

O


Cell

OH

-

O

O

OH-

CH2OH

CH2OH
O

H

O

O

H

Cell

O

Cell


+ Cell -O-

H
O

O

O

O

H

Phản ứng chuyển vị:
CH2OH

CH2OH
O

H

O

Cell

H

H


CH2OH
O

O

Cell

H
O

O

Cell

H
HO

O

O

H

OH-

O

O
H


C

OH
O

Phản ứng của cấu trúc dicarbonyl
-

OH

CH2OH

Cell

CH2OH

O

H
H

O

O

Cell

-

C


Cell

H

H

O
O

O

O

O

Cell

H
O

Cell -O+
OHC-CHO

Trường hợp loại aldehyt
-

OH

Cell


CH2OH
O

H

CH2OH
O

-

Cell

O

Cell

O

O
O

O

O

Trường hợp loại keton

13


O

O

Cell


OH-

C
O

Cell

C
O

H OH

O

H

O

H

O

H


O

Cell
H

Cell
+ Cell -O-

OH

H

OH

O

OH

Phân tử xenlulo bị oxy hóa và có nhóm carbonyl ở C6, cũng cho phản ứng cắt mạch.
Phản ứng tạo cấu trúc bán acetal
CH2OH

CH2OH

O

Cell

O


OH

O

Cell

O

Cell

O

OH

O
OH

Cell

O
H
OH

C

O

Cell


H

O

C O
O

Cell

O

OH

O

O

Cell

OH
OH

Cell

OH

Phản ứng thủy phân khi có sự oxy hóa tại C1
O-

Cell


C O-

OH

O

C O

OH

O

O

Cell

O

Cell

CH2OH

CH2OH

CH2OH

O

OH

C O

OH

OH

-

OH

OH

OH
OH

Phản ứng peeling
CHO

H

C

O-

C

OH

HO


C

H

OR

H

C

OR

OH

H

C

OH

C

O

C-

OH

HO


C

H

H

C

H

C

H

R'

H

C

OH

O
OH

OH
OR
OH

HO


C

H

H

C

OR

H

C

OH

R

OH

-

+

H

R

R


Sự phân hủy của xenlulo trong môi trường kiềm xảy ra theo cơ chế của phản ứng
này . Đặc trưng của phản ứng này là giảm hiệu xuất của quá trình nấu và sự giảm trọng
lượng phân tử của mạch xenlulo. Nó là một phản ứng khó trách vì nó xảy ra ngay trong
giai đoạn gia nhiệt của quá trình nấu(>80oC). Nhóm khử hydrat cacbon ở cuối mạch

14


xenlulo bị tách dần chuyển thành acid hữu cơ và như vậy làm giảm nồng độ các ion OH-.
Phản ứng lignin trong môi trường acid
Phản ứng thủy phân
Xét về bản chất hóa học thì liên kết ete của lignin nhạy với sự tấn công của acid
hơn là của kiềm, nhưng độ hòa tan của lignin trong ở môi trường acid thấp hơn trong môi
trường kiềm. H+ sẽ tấn công vào O của liên kết C-O và làm gẫy liên kết ete tại đây. Cấu
trúc α-O- 4 là cấu trúc hoạt động nhất, kế đến là sự cắt mạch của cấu trúc β-O- 4
CH2OH

CH2OH
HC

C

OAr

O

CH2

CH


+

ArOH

H2O

-H+

OCH3

OCH3
OR

OR
CH2OH
HC

CH2OH

OAr

HC

CHOH

OAr

+ CH


-Ar =
OCH3

OCH3

OR

OR
H3OC

H2 C

HC

OAr

OHAr

HC

HC

HOCH

O

H 2C

+H2O


+H2O

+

-H2O
OCH3

OCH3
OR

OR

OCH3
OR

Phản ứng ngưng tụ
Ngoài lignin vẫn có phản ứng ngưng tụ trong môi trường acid

15

ArOH


L

CH2OH

H2C

+

OCH3

OR

OCH3

OR

OCH3

OR
OCH3
OR

Phản ứng của lignin trong môi trường kiềm
+ Phản ứng thủy phân
Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao(>100oC) lignin có thể bị thủy phân, thật
chất là sự cắt đứt các liên kết ete. Luôn có sự hình thành cấu trúc trung gian là metylen
quinon(II), lúc này liên kết α-O-4 bị bẻ gãy. Tiếp theo là phản ứng cắt mạch của liên kết
β-O-4 có sự hình thành carbonyl tại β. Các cấu trúc carbonyl này trong điều kiện nấu bột
giấy(nhiệt độ cao, pH kiềm) có thể tham gia phản ứng ngưng tụ.
HO-

H3CO
R1

R1
B

HC O

CH OR2

HO-

B

HC O
C

R1

R1

C O

C OH

+

-

O

CH

CH

OR2

HO-


HO-

V

(SODA)

or OH- + SHA

H3CO

H3CO

H3CO

A
OCH3

OCH3

OCH3

OCH3

-

OH

O-


O

I

III

II

-34%
R2=H

O

IV

-46%
R2=olkyl

R1=H or CH2OH
R2=H or olkyl

Phản ứng minh họa sự thủy phân của lignin trong môi trường kiềm
Phản ứng ngưng tụ
Một số phản ứng ngưng tụ của lignin trong môi trường kiềm, cụ thể trong quá
trình nấu bột giấy theo phương pháp kiềm.

16


L

CH

L

L

OCH3

OCH3

O

O

+

+

L

OCH2

e
H

OCH3
O
L

L


HO-

L

H3CO

CH2
O-

OCH3
O-

L
CH
OCH3
O-

L

CH2
O-

Minh họa phản ứng ngưng tụ của lignin trong môi trường kiềm.
2.3.3 Các khái niệm
+ Phế liệu
Là sản phẩm vật liệu bị loại ra trong sản xuất hoặc tiêu dùng hoặc phân loại từ các
nguồn chất thải khác, có thể đáp ứng làm nguyên liệu sản xuất cho chính ngành sản xuất
đó hoặc ngành sản xuất khác.
+ Giấy

Là một sản phẩm của xơ sợi xenlulose có dạng tấm, trong đó các thành phần sợi
được liên kết với nhau tạo mạng không gian 3 chiều.
+ Giấy thu hồi
Gồm các loại giấy đã qua ít nhất một lần sử dụng hoặc là các loại giấy đứt, giấy
xén loại ra từ các phân xưởng giấy hoặc các xưởng in.
+ Tái chế
Là quá trình biến đổi chất thải trở thành vật chất hữu ích để tiếp tục sử dụng.
2.3.4 Tính chất tạo giấy của bột giấy thu hồi
Giấy thu hồi được gọi là nguồn nguyên liệu giấy hạng hai, vì rằng tính chất tạo
giấy của loại xơ sợi này kém hơn so với xơ sợi mới chưa qua làm giấy lần nào. Nguyên
nhân của hiện tượng này là do bột giấy thu hồi đã qua một lần chế biến và qua thời gian
sử dụng, nên sơ sợi bị lão hóa phần nào rồi nên tính chất tạo giấy kém hơn so với sơ sợi
mới.
17


Trong một số công đoạn chế biến, công đoạn sấy trên máy xeo khi sản xuất giấy
ảnh hưởng nhiều nhất đến tính chất của xơ sợi; xơ sợi mất đi độ bóng, trở nên giòn hơn,
khả năng trương nở kém đi.
Giấy làm từ bột mới xenlulo dạng tấm đã qua sấy khô mang những tính chất giấy
kém hơn: lực liên kết giữa các xơ sợi kém hơn, độ bền cơ lý thấp hơn so với giấy làm từ
xơ sợi mới chưa qua sấy khô lần nào. Nguyên nhân của sự khác nhau này là do xơ sợi
làm từ bột mới dạng tấm đã qua sấy khô một lần rồi, tính chất xơ sợi bị thay đổi; khả
năng trương nở kém hơn, khả năng chổi hóa kém đi nên liên kết giữa các xơ sợi yếu hơn,
độ bền cơ lý kém hơn, nhưng độ xốp, độ đục và khả năng thấm hút của giấy thì cao hơn
một chút so với giấy làm từ bột mới chưa qua sấy khô lần nào. Hơn nữa khi bột mới đã
qua bộ phận lưới của máy xeo, một lượng nhỏ bột mịn đã bị thoát qua lưới xeo. Chính
điều này giải thích vì sao bột mới dạng tấm bao giờ cũng có độ thoát nước tốt hơn bột
mới chưa qua xeo, sấy lần nào.
Bột giấy thu hồi dễ bị hỏng do bị vi sinh vật phân hủy vì thành phần bột chứa

nhiều tạp chất bẩn hơn là bột mới.
Ngày nay những vấn đề tách loại khỏi bột giấy thu hồi những loại tạp chất như:
kim loại, nhựa polyetylen và các loại nhựa khác không còn là vấn đề phức tạp khó khăn
nữa mà vấn đề khó khăn là việc tách những dải keo dán và những tạp chất dạng cao su
còn lẫn trong bột.
Nếu sử dụng những loại giấy thu hồi có tráng keo bề mặt để sản xuất giấy sẽ dẫn
đến hiện tượng làm bẩn chăn lưới của máy xeo do keo tráng bề mặt giấy còn sót lại dính
vào. Để làm sạch những vết bẩn này đôi khi phải sử dụng những loại dung môi đặc biệt
mới tẩy sạch vết bẩn đi được(thường xử lý bột giấy vụn với hóa chất tricloretylen ở nhiệt
độ cao, sau đó chất này lại được thu hồi lại nhờ phương pháp bay hơi).
Việc sử dụng bột giấy thu hồi có khử mực in để sản xuất giấy lớp ngoài của carton
làn sóng sẽ làm tăng tính dẻo, mềm mại cho giấy và làm giảm sự biến dạng của giấy khi
găp ẩm, do vậy có thể áp dụng in nhiều màu lên bề mặt giấy.
Giấy được sản xuất từ bột giấy thu hồi có độ vặn xoắn của giấy thấp.
+ Phân loại giấy thu hồi: thành 3 loại

18