Download miễn phí Đề tài Nghiên cứu sự biến đổi tính chất vật lý và hóa học của nguyên liệu gỗ keo trong quá trình xử lý kiềm nóng
MỤC LỤC
TT Nội dung Trang
Mở đầu 1
I Tổng quan vềtính chất vật lý và thành phần hóa học của gỗlá rộng 3
1.1 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của một sốloại nguyên liệu gỗlá rộng 3
1.1.1 Tính chất vật lý của một sốloại nguyên liệu gỗlá rộng 3
1.1.1.1 Cấu trúc hình thái học 3
1.1.1.2 Tỷtrọng 9
1.1.1.3 Một sốnét đặc trưng của gỗkeo 10
1.1.2 Thành phần hóa học của một sốloại nguyên liệu gỗlá rộng 10
1.1.2.1 Thành phần hóa học 10
1.1.2.2 Các chất trích ly 11
1.1.2.3 Xenluylô 12
1.1.2.4 Hêmixenluylô 13
1.1.2.5 Lignin 15
1.2 Ảnh hưởng của quá trình xửlý kiềm nóng đến tính chất vật lý và
thành phần hóa học của một sốloại nguyên liệu gỗlá rộng 16
1.2.1 Ảnh hưởng đến tính chất vật lý 16
1.2.2 Ảnh hưởng đến thành phần hóa học 17
1.2.2.1 Nhựa cây (các chất tan trong dung môi hữu cơ) 17
1.2.2.1.1 Nhựa cây trong quá trình nấu bột theo phương pháp kraft 17
1.2.2.1.2 Nhựa cây trong quá trình sản xuất bột hoá nhiệt cơ(CTMP) 18
1.2.2.2 Xenluylô, lignin, pentozan 19
1.2.2.2.1 Xenluylô, lignin, pentozan trong quá trình nấu bột theo phương pháp kraft 19
1.2.2.2.2 Xenluylô, lignin, pentozan trong quá trình sản xuất bột hoá nhiệt cơ
(CTMP), kiềm nóng, kiềm lạnh. 22
Kết luận và định hướng nghiên cứu 24
II Nguyên liệu và phương pháp nghiên cứu 26
2.1 Nguyên liệu, hoá chất và thiết bịnghiên cứu 26
2.2 Phương pháp nghiên cứu 27
III Kết quảnghiên cứu và thảo luận 30
3.1 Nghiên cứu sựthay đổi tính chất vật lý và thành phần hóa học
của gỗkeo (keo tai tượng, keo lai) trong quá trình xửlý kiềm nóng. 30
3.1.1 Ảnh hưởng của nồng độkiềm đến sựthay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗkeo (keo tai tượng, keo lai) trong quá
trình xửlý kiềm nóng. 30
3.1.1.1 Ảnh hưởng của nồng độkiềm đến sựthay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗkeo tai tượng trong quá trình xửlý kiềm nóng. 30
3.1.1.2 Ảnh hưởng của nồng độkiềm đến sựthay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗkeo lai trong quá trình xửlý kiềm nóng. 34
3.1.2 Ảnh hưởng của thời gian xửlý đến sựthay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗkeo (keo tai tượng, keo lai) trong quá
trình xửlý kiềm nóng. 38
3.1.2.1 Ảnh hưởng của thời gian xửlý đến sựthay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗkeo tai tượng trong quá trình xửlý kiềm
nóng. 38
3.1.2.2 Ảnh hưởng của thời gian xửlý đến sựthay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗkeo lai trong quá trình xửlý kiềm nóng. 42
3.1.3 Ảnh hưởng của nhiệt độxửlý đến sựthay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗkeo (keo tai tượng, keo lai) trong quá
trình xửlý kiềm nóng. 46
3.1.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độxửlý đến sựthay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗkeo tai tượng trong quá trình xửlý kiềm
nóng. 47
3.1.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độxửlý đến sựthay đổi tính chất vật lý và
thành phần hoá học của gỗkeo lai trong quá trình xửlý kiềm nóng. 51
3.2 Xác lập chế độcông nghệxửlý kiềm nóng thích hợp 54
Kết luận 57
http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2013-12-27-de_tai_nghien_cuu_su_bien_doi_tinh_chat_vat_ly_va.uDAg8oK7X8.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-52040/Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
thường không lớn nên nồng
độ kiềm hoạt tính không đủ để thuỷ phân triglyxerit và các este khác có trong nhựa
cây. Cơ chế loại nhựa chủ yếu diễn ra trong quá trình sản xuất bột CTMP là phân tán:
Các axít nhựa và axít béo được xà phòng hoá trong giai đoạn thẩm thấu với kiềm và
tan vào trong dung dịch, sau khi đạt đến một nồng độ nhất định các hợp chất dạng xà
phòng này tạo thành các mixen lôi kéo sự hoà tan các hợp chất nhựa trung tính và
không xà phòng hoá được. Nhựa sau đó được loại bỏ khỏi hệ thống nhờ quá trình rửa.
Quá trình loại nhựa từ bột CTMP sẽ hiệu quả hơn nếu trong giai đoạn thẩm thấp áp
23
dụng các điều kiện như pH cao hơn, nhiệt độ cao hơn hay sử dụng các chất hoạt tính
bề mặt như là những tác nhân trợ giúp quá trình phân tán nhựa.
Phần lớn bột CTMP được tẩy trắng bằng các quy trình sử dụng perôxit hyđro
một hay hai giai đoạn. Perôxit thường ít phản ứng với nhựa phân tán mà chỉ phản
ứng với các axít nhựa, axít béo không no đã hoà tan vào trong dung dịch. Hàm lượng
nhựa trong bột CTMP giảm rất ít qua các giai đoạn tẩy trắng bằng perôxit hyđrô.
1.2.2.2 Xenluylô, lignin, pentozan
1.2.2.2.1 Xenluylô, lignin, pentozan trong quá trình nấu bột theo phương pháp kraft.
Khác với nấu theo phương pháp sunphít, những phản ứng hoá học trong quá
trình nấu kiềm xảy ra ngay khi còn ở nhiệt độ thấp và sự hoà tan các chất của gỗ đã
bắt đầu xảy ra ngay từ thời điểm đầu khi mà kiềm tiếp xúc với dăm mảnh gỗ. Quá
trình chủ yếu xảy ra khi nấu xút và nấu sunphát là phản ứng hóa học dị thể trên bề
mặt tiếp xúc giữa gỗ và dung dịch nấu. Cơ chế chung của toàn bộ quá trình bao gồm
những giai đoạn kế tiếp nhau:
+ Dung dịch nấu thẩm thấu vào gỗ
+ Kiềm hoạt tính hấp phụ lên bề mặt phản ứng của dăm gỗ
+ Xuất hiện những liên kết hóa học giữa kiềm hoạt tính với những cấu tử gỗ.
+ Thủy phân những liên kết trong tổ hợp chất của gỗ (chủ yếu là trong phân tử
lignin).
+ Hòa tan những sản phẩm của phản ứng bằng khuếch tán.
Những hiện tượng xảy ra trong quá trình nấu cho thấy: theo tiến triển của giờ
nấu đầu tiên khi mà nhiệt độ gần 100 0C thì trong cả hai phương pháp trên đã có 6-
8% các chất của gỗ chuyển vào trong dung dịch, nhưng thực tế lignin chưa bắt đầu
hoà tan. Ở giờ nấu thứ 3 khi nhiệt độ nấu là 160 0C thì trong trường hợp nấu sunphát
đã hoà tan được gần 60% lignin và hiệu suất bột là 45%. Sự hoà tan lignin tăng dần
theo nhiệt độ nấu, nhưng càng về cuối quá trình nấu sự hoà tan lignin giảm dần và rất
chậm[8].
Tốc độ chuyển hydratcacbon và đặc biệt là pentozan vào dung dịch thực tế
như nhau đối với nấu xút và nấu sunphát. Một thời điểm rất đặc biệt là sự phân huỷ
24
pentozan (nói chính xác hơn là sự phân huỷ những chất tạo rucruron) xảy ra trong
kiềm bắt đầu từ giờ nấu thứ ba.
Trật tự tác dụng của kiềm với những cấu tử chủ yếu của gỗ trong quá trình nấu
xút và nấu sunphát có thể xảy ra theo sơ đồ sau: Đầu tiên xảy ra sự phá huỷ
hêmixenluylô dễ thuỷ phân, sau đó đến phá huỷ lignin, cuối cùng là phá huỷ
hêmixenluylô khó thuỷ phân và xenluylô. Nhưng thực tế tất cả những quá trình trên
xảy ra trồng lên nhau ở mức độ khá cao (đặc biệt là trong quá trình nấu sunphát) và
không thể phân chia danh giới rõ ràng theo thời gian nấu.
Trong quá trình nấu bột theo phương pháp kraft gần 90% lignin, 60%
hêmixenluylô, 15% xenluylô bị hòa tan trong quá trình nấu đối với gỗ thông (Pinus
sylvestris) và gỗ bulô (Betula pedula/B. pubescens) với hiệu suất bột là 47% và 53%
[10].
Sơ đồ cân bằng các chất hữu cơ của gỗ trong quá trình nấu bột kraft
cho sản xuất bột tẩy trắng
Gỗ thông Xcăng-đi-na-vi (Pinus silvestris) nấu theo phương pháp kraft tới trị
số kappa 27, tổng hiệu suất bột 47%. Thành phần hoá học của gỗ và hiệu suất được
đưa ra trong bảng 1.5[7].
Gỗ
(100 %)
Các chất trích ly
(<5 %)
Bột chưa tẩy trắng
(45-55 %)
%
+ Xenluylô 40-45
+ Hêmixenluylô 25-35
+ Lignin 20-30
+ Các chất trích ly < 5
%
+ Xenluylô 65-75
+ Hêmixenluylô 20-30
+ Lignin < 5
Các hợp chất hữu cơ
(5 %)
Bột tẩy trắng
(40-50 %)
%
+ Xenlulo 70-80
+ Hemixenlulo 20-30
Dịch đen
(40-50 %)
%
+ Aliphatic axit 40-50
+ Lignin 35-45
+ Hợp chất hữu cơ 10-15
25
Bảng 1.5 Thành phần hoá học của gỗ và hiệu suất
Gỗ, (%) So với bột, (%) So với gỗ, (%)
Xenluylô 39 88,5 34,5
Glucomannan 17 33,0 5,6
Xylan 8 60,0 4,8
Chất trích ly 8 5,0 0,4
Lignin 28 6,0 1,7
Tổng 100 47,0
* Tác dụng của kiềm với lignin
Lignin kiềm hay alkalylicnin trong kiềm đen nấu xút chính là sản phẩm hoà
tan lignin của gỗ và là hỗn hợp của những hợp chất hữu cơ mạch vòng với khối lượng
phân tử và kích thước hạt rất khác nhau. Gần 70-80% lignin kiềm nằm trong kiềm
đen là ở dạng keo hoà tan và có thể bị kết tủa khi bị oxy hoá. Phần còn lại gần 20-
30% gọi là sản phẩm lignin hoà tan, hạt của nó có kích thước nhỏ hơn và không bị kết
tủa khi thay đổi pH của dung dịch.
Khi tác dụng của NaOH với lignin sẽ xảy ra hàng loạt sự chuyển hoá:
+ Tạo ra phenonat do sự tác dụng của kiềm với nhóm hydroxyl tự do chứa
phenol.
+ Phản ứng phân huỷ liên kết ete để tạo ra những nhóm hydroxyl mới chức
phenol và làm giảm khối lượng phân tử của lignin.
+ Phản ứng phân huỷ liên kết cacbon-cacbon
+ Phản ứng phân hoá lignin để tạo ra những hợp chất có phân tử lượng nhỏ
+ Phản ứng đa tụ lignin để tạo ra liên kết C-C mới và làm cho phân tử lignin
lớn lên.
* Tác dụng của kiềm với hêmixenluylô và xenluylô
Dưới tác dụng của kiềm cùng với các phản ứng chuyển lignin vào dung dịch
thì polysaccarit của gỗ và trước hết là hêmixenluylô dễ thuỷ phân cũng bị phân hoá
bằng thuỷ phân và oxy hoá. Sản phẩm của quá trình phân hoá này là những axit hữu
cơ và chủ yếu là oxyaxit. Oxyaxit có thể tồn tại trong kiềm dưới dạng dị vòng-dạng
lacton.
Dưới tác dụng của dung dịch nấu, hêmixenluylô sẽ bị phân huỷ. Quá trình
phân huỷ hêmixenluylô xảy ra theo bốn loại phản ứng hoá học:
26
+ Tách nhóm axetyl ra khỏi polysaccarit (polysaccarit đã một phần bị axetyl
hoá).
+ Epime hoá (đồng phân hoá) mắt xích mono có nhóm khử trong phân tử
hêmixenluylô (mắt xích cuối cùng của phân tử).
+ Thuỷ phân liên kết glucozit bằng kiềm
+ Đứt liên kết hoá học giữa hêmixenluylô và những cấu tử khác của gỗ.
1.2.2.2.2 Xenluylô, lignin, pentozan trong quá trình sản xuất bột hoá nhiệt cơ
(CTMP), kiềm nóng, kiềm lạnh.
Những hiện tượng vật lý và hoá học xảy ra trong qúa trình xử lý dăm mảnh với
xút trong kiềm nóng:
+ Quá trình thẩm thấu xút vào gỗ
+ Quá trình trích ly các chất hữu cơ từ gỗ
+ Quá trình trương nở vật lý của mảnh gỗ
Phương pháp nấu kiềm (phương pháp hoá học), tác nhân tác dụng lên các
thành phần của gỗ là kiềm hoạt tính để tạo thành các sản phẩm trung gian. Các sản
phẩm này sẽ tách ra khỏi xenluylô trong quá trình nấu và tẩy rửa.
Kiềm tác dụng với lignin tạo thành lignin kiềm có màu từ màu vàng sang đến
màu nâu tối.
Kiềm tác dụng lên hêmixenluylô tạo thành các sản phẩm là axit hữu cơ, chủ ...
