NaOH dùng để nấu bột giấy và tách lignin

NaOH được sử dụng trong nhiều công đoạn của ngành bột giấy nhờ khả năng tạo môi trường kiềm, hỗ trợ phá vỡ liên kết giữa lignin và carbohydrate trong nguyên liệu xơ. Khi lignin được hòa tan hoặc làm suy yếu, các sợi cellulose có thể được giải phóng để phục vụ sản xuất giấy và bao bì.

NaOH không hoạt động độc lập trong mọi công nghệ nấu bột. Tùy phương pháp, hóa chất có thể được phối hợp với những tác nhân khác hoặc được sử dụng trong các bước xử lý, tẩy rửa và thu hồi hóa chất. Điều kiện vận hành phụ thuộc nguồn nguyên liệu, loại bột mục tiêu, thiết bị và yêu cầu chất lượng.

Lignin là gì và vì sao cần tách khỏi nguyên liệu?

Gỗ, tre, nứa, rơm và nhiều nguồn sinh khối chứa ba nhóm thành phần chính:

• Cellulose.
• Hemicellulose.
• Lignin.

Cellulose tạo nên cấu trúc sợi cần thiết cho sản xuất giấy. Lignin là polymer phức tạp giúp liên kết các thành phần trong thành tế bào và tạo độ cứng cho thực vật.

Trong sản xuất bột giấy, cần loại bỏ hoặc giảm lignin để tách sợi, cải thiện khả năng tạo tờ và đáp ứng yêu cầu về màu sắc. Nếu lignin còn nhiều, bột dễ có màu sẫm và khả năng tẩy trắng khó hơn. Tuy nhiên, loại bỏ quá mạnh có thể làm tổn thất carbohydrate và giảm độ bền sợi.

NaOH tác động đến lignin như thế nào?

NaOH tạo môi trường kiềm, làm trương nở cấu trúc nguyên liệu và hỗ trợ phá vỡ một số liên kết trong lignin hoặc giữa lignin với carbohydrate. Lignin dần chuyển sang dạng dễ hòa tan hơn trong dịch nấu, trong khi phần lớn cellulose được giữ lại dưới dạng xơ.

Quá trình không chỉ phụ thuộc vào lượng xút. Hiệu quả còn chịu ảnh hưởng bởi:

• Loài cây hoặc nguồn sinh khối.
• Hàm lượng lignin ban đầu.
• Kích thước và độ đồng đều của nguyên liệu.
• Độ ẩm.
• Nhiệt độ, thời gian và áp suất của hệ thống.
• Khả năng thấm hóa chất.
• Mức độ tuần hoàn dịch.
• Mục tiêu hiệu suất và chất lượng bột.

NaOH quá ít khiến nguyên liệu chưa được tách xơ đầy đủ, còn lignin và phần chưa chín. Môi trường kiềm quá mạnh hoặc thời gian xử lý kéo dài có thể làm phân hủy carbohydrate, giảm hiệu suất và độ bền của bột.

NaOH được dùng trong những công đoạn nào?

Nấu bột kiềm

Trong các công nghệ kiềm, NaOH là nguồn kiềm chính hoặc một phần của hệ hóa chất nấu. Dịch nấu thấm vào nguyên liệu, hỗ trợ hòa tan lignin và giải phóng sợi.

Công nghệ thực tế có thể dùng thêm hóa chất khác để điều chỉnh chọn lọc phản ứng, hiệu suất và khả năng thu hồi. Vì vậy, không nên hiểu rằng chỉ cần NaOH là có thể áp dụng cho mọi loại bột giấy.

Xử lý nguyên liệu phi gỗ

Rơm, bã mía, tre, nứa và nguồn xơ nông nghiệp có cấu trúc khác gỗ. Một số nguyên liệu chứa silica, khoáng hoặc tạp chất đặc thù, làm thay đổi mức tiêu hao kiềm và tính chất dịch đen.

Quy trình phải được thử nghiệm theo nguồn nguyên liệu cụ thể. Dữ liệu từ gỗ mềm hoặc gỗ cứng không thể áp dụng nguyên trạng cho bã mía hay rơm.

Làm sạch và xử lý bột tái chế

NaOH có thể xuất hiện trong một số công đoạn xử lý giấy tái chế nhằm hỗ trợ làm trương nở xơ, tách mực hoặc phân tán chất bám. Hiệu quả phụ thuộc loại giấy thu hồi, mực in, keo và lớp phủ.

NaOH không tự động loại bỏ hoàn toàn mực, nhựa dính hoặc chất chống thấm. Dây chuyền có thể cần chất hoạt động bề mặt, chất phân tán, tuyển nổi và thiết bị sàng lọc.

Vệ sinh thiết bị

Xút được dùng để làm sạch một số loại cặn hữu cơ, nhựa và dịch bám trên thiết bị chịu kiềm. Việc vệ sinh phải đánh giá vật liệu, lớp phủ, gioăng và nước thải phát sinh.

Ngành giấy có thể tham khảo nhóm hóa chất ngành giấy và bao bì để phân biệt NaOH với hóa chất tẩy trắng, keo tụ, chất chống tạo bọt và hóa chất phụ trợ.

Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tách lignin

Nguồn nguyên liệu

Gỗ mềm, gỗ cứng và nguyên liệu phi gỗ có tỷ lệ lignin, cellulose, hemicellulose và chất chiết khác nhau. Vỏ cây, đất cát và kim loại cũng làm tăng mức tiêu hao hóa chất.

Kích thước nguyên liệu

Mảnh quá dày làm hóa chất khó thấm vào lõi, tạo phần chưa chín. Mảnh quá nhỏ có thể tăng tổn thất và làm hệ thống sàng lọc khó vận hành.

NaOH hoạt tính

Xút rắn hút ẩm và hấp thụ CO₂, làm giảm lượng kiềm hoạt tính trên khối lượng cân. Với xút lỏng, nồng độ cần được xác nhận trước khi cài đặt lượng cấp.

COA từng lô giúp nhà máy kiểm soát hàm lượng, cacbonat và tạp chất liên quan. Độ ổn định giữa các lô quan trọng đối với dây chuyền vận hành liên tục.

Khả năng thu hồi hóa chất

Trong nhà máy quy mô lớn, dịch sau nấu thường được xử lý để thu hồi năng lượng và hóa chất. Hiệu quả thu hồi ảnh hưởng đáng kể đến chi phí, tải lượng nước thải và tính ổn định của quá trình.

Mục tiêu chất lượng bột

Bột dùng cho giấy bao bì, giấy in, tissue hay sản phẩm đặc biệt có yêu cầu khác nhau về độ trắng, độ bền, độ sạch và mức lignin còn lại. Không nên tối đa hóa tách lignin mà bỏ qua hiệu suất sợi.

NaOH khác gì với hóa chất tẩy trắng?

Nấu bột và tẩy trắng là hai giai đoạn khác nhau. NaOH trong nấu bột hỗ trợ tách lignin và giải phóng sợi. Tẩy trắng nhằm loại màu và lignin còn lại bằng hệ hóa chất phù hợp.

NaOH có thể xuất hiện trong một số bước chiết kiềm của chuỗi tẩy, nhưng không thay thế toàn bộ tác nhân tẩy trắng. Việc lựa chọn hóa chất phụ thuộc loại bột và tiêu chuẩn môi trường của nhà máy.

Nên chọn xút vảy hay xút lỏng?

Xút vảy NaOH 99% Trung Quốc phù hợp với cơ sở sử dụng theo mẻ, lưu kho theo bao và chủ động chuẩn bị dung dịch. Sản phẩm có hàm lượng 99%, quy cách 25kg/bao.

Xút lỏng NaOH 20–50% Việt Nam phù hợp với dây chuyền có bồn chứa, bơm định lượng và mức tiêu thụ ổn định. Quy cách có thể gồm phuy, tank hoặc xe bồn.

Khi lựa chọn, nhà máy nên xem xét:

• Tổng lượng kiềm sử dụng.
• Tần suất vận hành.
• Bồn và đường ống hiện có.
• Khả năng định lượng.
• Nồng độ thực tế.
• COA và độ ổn định lô.
• Chi phí lưu kho, nhân công và vận chuyển.

NaOH còn là nguyên liệu quan trọng trong sản xuất hóa chất cơ bản, nhưng yêu cầu chất lượng cho bột giấy cần được thiết lập theo công nghệ riêng.

Dịch đen và nước thải cần kiểm soát thế nào?

Dịch sau nấu có thể chứa lignin hòa tan, hợp chất hữu cơ, muối natri, chất chiết và pH cao. Đây không phải dòng nước có thể xử lý chỉ bằng việc điều chỉnh pH.

Nhà máy cần quản lý theo hệ thống gồm thu hồi hóa chất, cô đặc, năng lượng, xử lý nước và bùn phù hợp. Dòng rửa hoặc nước thải riêng lẻ có thể cần trung hòa, nhưng phải dựa trên phân tích thực tế.

Nội dung NaOH trung hòa axit trong nước thải chỉ áp dụng cho dòng có tính axit; không bổ sung thêm NaOH vào dòng đã có độ kiềm cao.

An toàn và bảo quản

NaOH có tính ăn mòn mạnh. Cơ sở cần giữ xút rắn kín, khô; kiểm tra bồn, van, bơm và đường ống của xút lỏng; không dùng thiết bị bằng nhôm và phải lưu hóa chất tách biệt với axit.

Người vận hành cần tuân thủ SDS, quy trình của nhà máy và phương án ứng phó rò rỉ. Dịch nấu, nước rửa và cặn phải được đưa vào đúng hệ thống xử lý.

Câu hỏi thường gặp

NaOH có loại bỏ hoàn toàn lignin không?

Không nhất thiết. Mục tiêu là đạt mức tách lignin phù hợp mà vẫn bảo toàn chất lượng và hiệu suất sợi.

Có thể dùng cùng một điều kiện cho gỗ và bã mía không?

Không. Thành phần hóa học, silica, độ thấm và cấu trúc nguyên liệu khác nhau nên phải đánh giá riêng.

Xút càng nhiều thì bột càng trắng phải không?

Không. Kiềm quá mạnh có thể làm tổn thất carbohydrate và giảm độ bền. Độ trắng còn phụ thuộc công đoạn tẩy sau nấu.

Xút lỏng có phù hợp với nhà máy giấy lớn không?

Xút lỏng thuận lợi cho cấp tự động và mức tiêu thụ lớn, nhưng cần bồn, bơm và nồng độ được kiểm soát.

Hóa Chất Miền Bắc hỗ trợ thông tin về xút vảy, xút lỏng và các hóa chất sử dụng trong sản xuất giấy, xử lý nguyên liệu và vệ sinh thiết bị. Doanh nghiệp nên cung cấp dạng xút, mức tiêu thụ, quy cách tiếp nhận và yêu cầu COA/SDS để được tư vấn phù hợp.

Thông tin liên hệ

Hotline 24/7: 093.456.2868.

Bắc Ninh – Hưng Yên, gồm Bắc Giang và Thái Bình: 0981.74.2868.

Hải Phòng – Quảng Ninh, gồm Hải Dương: 093.456.2868.

Hà Nội và các tỉnh phía Bắc: 0974.74.2868.

Ninh Bình – Thanh Hóa – Nghệ An, gồm Nam Định và Hà Nam: 093.456.6186.