Đề tài: Sử dụng enzym trong quá trình tẩy trắng giấy

Chia sẻ: Nguyễn Quế | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

303
lượt xem 87
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giấy là một sản phẩm của nền văn minh nhân loại với lịch sử hàng nghìn năm. Nguồn nguyên liệu chính sản xuất giấy là gỗ. Nguồn nguyên liệu thứ hai để sản xuất giấy là giấy đã qua sử dụng. Và hiện nay, đây là giải pháp chính nhằm giảm thiểu sự phụ thuộc nguyên liệu vào gỗ, tránh ảnh hưởng đến môi trường. Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp ,nông nghiệp, dịch vụ, đời sống sinh hoạt hằng ngày… Con người đã thải ra hàng trăm triệu tấn rác thải vào môi trường. Một trong những nguồn thải...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Sử dụng enzym trong quá trình tẩy trắng giấy

Tiểu luận Đề tài: Sử dụng enzym trong quá trình tẩy trắng giấy 1
Mục Lục Trang 2 Lời mở đầu 4 I.Sơ qua về quá trình công nghệ sản xuất giấy 1 .1 Qui trình công nghệ sản xuất giấy. 4 4 1 .2 Quá trình xử lý mực giấy loại. 1 .2.1 Giấy loạ i, cấu trúc mực in. 4 1 .2.2 Các hóa chấ t sử dụng trong quá trình xử lý mực thông thường. 5 7 II. Enzym và ứng dụng enzym trong xử lý mực giấy loại bằ ng enzym. 7 2 .1 Enzym và cơ chế hoạt động của enzym. 2 .1.1 Giới thiệu chung về enzym. 7 2 .1.2 Tính chấ t của enzym. 7 2 .1.3 Cơ chế hoạt động của enzym. 7 8 2 .2 Ứng dụng của enzym trong quá trình xử lý mực giấy loạ i. III. Enzym ∝ - amylaza và ứng dụng trong quá trình tuyển nổi 10 kh ử mực giấ y loại. 3 .1 Enzym ∝ - amylaza. 10 3 .1.1 Khái niệm về enzym amylaza. 10 3 .1.2 Cơ chế tác dụng của enzym ∝ - amylaza . 10 11 3 .2 Ứng dụng trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loạ i. 12 3 .3 Nghiên cứu quá trình tuyển nổ i khử mực dùng bằng hóa chất kết hợp với enzym ∝-amylaza. 3 .3.1 Ảnh hưởng của mức dùng enzym α-amylaza trong quá trình tuyển 13 nổi khử mực giấy loạ i. 3 .3.2 Khả năng tiết kiệm hóa chấ t chủ yếu khi sử dụ ng enzym α- amylaza 14 cho quá trình tuyển nổi khử mực. 16 K ết Luận 17 Tài Liệu Tham Khảo 2
Lời Mở Đầu Giấy là m ột sản phẩm của nền văn minh nhân lo ại với lịch sử hàng nghìn n ăm. Nguồn nguyên liệu chính sản xu ất giấy là gỗ. Nguồn nguyên liệu thứ hai để sản xuất giấy là giấy đ ã qua sử dụng. Và hiện nay, đây là giải pháp chính nhằm giảm thiểu sự phụ thuộc nguyên liệu vào gỗ, tránh ảnh hưởng đ ến môi trường. Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp ,nông nghiệp, dịch vụ, đời sống sinh hoạt h ằng ngày… Con người đã th ải ra hàng trăm triệu tấn rác thải vào môi trường. Một trong những nguồn thải gây ô nhiễm lớn nhất là của nhà máy sản xuất giấy và bộ t giấy. Công nghiệp giấy sử dụng một lượng lớn tài nguyên nước ngọt (sản xuất mộ t tấn giấy cần 200 -300m3 nước) đồng thời thải ra mộ t lượng lớn ch ất thải vào nguồn nước, đ ặc biệt là ở các nhà máy không có thu hồi hoá chất. Mộ t giải pháp được đặt ra đ ể giảm thiểu lượng chất thải trong công nghiệp giấy là sử dụng nguồn ngu yên liệu là giấy đã được sử dụng là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất giấy. Giải pháp này đã được áp dụng và phổ biến rộng rãi. Nguồn nguyên liệu từ giấy tái chế có thể coi là vô tận vì có sản xuất la có giấy thải. Nhưng quá trình sản xu ất giấy tái chế cần một lượng lớn hóa chất để xử lý nguyên liệu, đây là một vấn đề rất đáng quan ngại. Lí do là các hóa chất đó rất độc hại và lượng xả thải ra môi trư ờng là rất lơn. Một giải pháp thay thế được đặt ra là sử dụng enzym để xử lý nguyên liệu giấy đã qua sử dụng trong quá trình sản xu ất giấy. Giải pháp này đã được nghiên cứu và áp dụng, giải pháp này cho thấy nó có th ể giảm thiểu mộ t lượng lớn hóa chất độ c hại được sử dụ ng trong quá trình sản xuất giấy b ằng cách thay th ế hoạt tính hóa họ c của các ch ất đó bằng hoạt tính sinh hóa của enzym để xử lý nguyên liệu. Qua nghiên cứu, tìm hiểu, và đ ặc biệt là sự hướng d ẫn củ a th ầy. Em xin chọn đề tài “ S ử dụng enzym trong quá trình tẩy trắng giấy ”. Nghiên cứu đề tài này, em muốn hiểu b iết hơn về các đặc tính sinh hóa của enzym và ứng dụng của chúng trong đời sống và trong quá trình sản xuất, và đ ặc biệt là ứng dụng củ a enzym trong 3
quá trình sản xuất giấy tái chế. Trong đề tài này, em sẽ đi sâu vào vấn đề sử dụng enzym trong quá trình tuyển nổ i khử mự c của giấy lo ại. Đây là lần đầu em nghiên cứu về mảng đề tài này, có gì thiếu sót mong quý thầy, cô chỉ b ảo và các bạn sinh viên đóng góp. 4
I. Sơ qua về quá trình công nghệ sản xuất giấy 1.1 Qui trình công nghệ sả n xuất g iấy. Nói chung, mộ t dây chuyền công nghệ sản xuất giấy từ giấy đã qua sử dụng thường có dạng: I II III IV  Trong đó: Khâu sơ chế biến nguyên liệu ( gỗ, giấy đã qua sử dụng…) I. Gia công nguyên liệu sau sơ chế biến ( n ấu bộ t, tẩy, rửa…) II. Hệ thống máy tạo tờ giấy III. Gia công giấy sau tạo tờ IV.  Nguyên tắc hoạ t động củ a dây chuyền sản xuấ t giấ y: Các lo ại nguyên liệu sẽ được đem gia công, sơ chế b iến ở khâu I. Sau đó nguyên liệu được đem đ ến khu gia công nguyên liệu ở khâu II. Tại khâu II nguyên liệu sẽ được ngâm trong m ột b ể lớn, hóa chất sẽ đ ược sử dụng để tách m ực, xử lý bột giấy và sử dụng thiết bị n ghiền thủ y lực để làm mịn giấy. khi b ột giấy đã được nghiền mịn, bột giấy sẽ đ ược làm đặc sệt ( có sử dụng hóa chất). Sau đó bột giấy sẽ được đem đến hệ thố ng tạo tờ ở khâu III, đây là công đoạn xeo giấy để tạo tờ, tùy thuộc lo ại giấy và chất lượng giấy theo yêu cầu mà giấy sẽ được xeo khác nhau. Giấy sau xeo sẽ được đem đ ến công đo ạn gia công giấy ở khâu IV, tại đây giấ y được cắt xén theo yêu cầu, giấy được đóng gói và được xu ất ra th ị trường. 1.2 Quá trình xử lý mực giấy loại. 1.2.1 Giấ y loại, cấu trúc mực in. Giấy loại là tất cả các loại giấy và các tông đã qua sử d ụng, ho ặc giấy và các tông bị loại trong quá trình sản xu ất, phân lo ại, gia công, in ấn được sử dụng đ ể tái sản xuất thành bột giấy, giấy và các tông bằng các phương pháp xử lý cơ học ho ặc kết hợp giữa phương pháp cơ học và hóa họ c. Giấy loại có thể tái sử dụ ng nhiều lần, 5
song số lần càng nhiều thì chất lư ợng giấy thấp đi, số lần tái sử dụng tốt nhất từ 8÷10 lần. Giấy lo ại cần khử m ực chủ yếu là các sản phẩm: giấy báo cũ, giấy loại văn phòng, báo tạp chí cũ…Th ành ph ần chủ yếu là bộ t hóa tẩy trắng, bộ t cơ họ c và các thành phần như sau: - Mực in : 1÷7 % - Phụ gia các loại : 3÷30 % - Tạp chất ngo ại lai : 1÷3 % Mực in là một chất màu được pha chế từ nhiều thành ph ần khác nhau dùng để tạo ra sự tương ph ản về màu sắc trên vật liệu in qua khuôn in, nó phải phù hợp với phương pháp in và tính chất củ a vật liệu in. Mực in là một hỗn hợp lỏng quánh ở dạng huyền phù, mịn. Thành phần cấu tạo gồm có: b ột màu, chất liên kết, phụ gia. Sự kết h ợp khác nhau trong công thức hạt mực, và phương pháp in dẫn đến những đặc điểm loại mực khác nhau trong khi phương pháp khử m ực truyền th ống gặp rất nhiều khó khăn trong việc tách và lo ại mực. Phương pháp khử mực sử dụng enzym đã cải thiện kh ả n ăng lo ại mực đố i với các loại giấy loại. 1.2.2 Các hóa chất sử dụng trong quá trình xử lý mực thông thường. Trong các hệ thống khử mự c, hóa chất được cho vào có những tác dụng sau: Hóa chất phân tách mự c từ giấy và bề mặt giấy Hóa chất lo ại bỏ và loại mự c từ huyền phù bột Hóa chất xử lý nước th ải sau quá trình khử mực Hóa chất tẩy trắng bộ t giấy 6
Bảng 1: Các hóa chấ t chính thường sử dụng trong quá trình khử mực thông thường. Mức dùng, Kg Hóa ch ất Tác dụng / Tấn bột KTĐ Trương nở xơ sợi, tách long mực NaOH 1 0÷20 in Đệm pH, phân tán, ổn đ ịnh H2 O2 Na2 SiO3 1 0÷30 Tẩy trắng, phá vỡ liên kết mực H2O2 5÷20 Tẩy trắng Na2S2 O4 0 ÷7 Chất ho ạt động b ề mặt Thu gom m ực trong tuyển nổi 5÷10 (xà phòng, axít béo) Chất ho ạt động b ề mặt Thu gom m ực trong tuyển nổi 0,5÷2; 5÷10 (lo ại đ ặc biệt) Tăng độ cứng của nước (n ếu cần) CaCl2 , Ca(OH)2 0 ÷2 Hạn chế sự phân hủ y H2O2 do các Tác nhân chelat hóa 1 ÷2 (DTPA) ion kim lo ại chu yển tiếp Kết bông bùn từ nước trắng trong Po lym e 1 ÷2 quá trình cô đặc và tuyển nổi Bộ t đá Hấp thụ Sticky 0÷20 Qua b ảng trên ta thấy hóa chất sử dụng trong quá trình xử lý mực giấy thông thường rất độc hại cho môi trường và con người. Ví dụ: H2O2, bột đá, NaOH, Na2S2O4… n ếu dùng với lượng lớn, và xả thải ra môi trường thì sẽ ảnh hưởng lớn đến môi trư ờng xung quanh. 7
II. Enzym và ứng dụng enzym trong xử lý m ực giấ y loại bằng enzym. 2.1 Enzym và cơ chế hoạt động của enzym. 2.1.1 Giới thiệu chung về enzym. Trong cuộc sống sinh vật xảy ra rất nhiều phản ứng hóa học với hiệu su ất rất cao, m ặc dù ở điều kiện bình th ường về nhiệt độ, áp suất, pH. Sở dĩ như vậy vì nó có sự hiện diện của chất xúc tác sinh họ c được gọi chung là enzym. Enzym là chất xúc tác sinh học có thành phần cơ bản là protein. Trong các ph ản ứng này, các phân tử lúc b ắt đ ầu củ a quá trình được gọi là cơ chất, enzym sẽ biến đổi chúng thành các phân tử khác nhau. Tất cả các quá trình xảy ra trong tế bào đều cần enzym. Enzym có tính chọn lọc rất cao đối với cơ chất của nó. 2.1.2 Tính chất của enzym. Enzym có bản chất là protein nên có tất cả thuộ c tính lý hóa củ a protein. Đa số enzym có d ạng hình cầu và không đi qua màng bán th ấm do có kích thước lớn. Enzym tan trong nư ớc và các dung môi hữu cơ phân cực khác, không tan trong ete và các dung môi không phân cực. Enzym không b ền dưới tác dụng của nhiệt đ ộ, nhiệt độ cao thì enzym bị biến tính. Môi trường axít hay bazơ cũng làm enzym mất kh ả năng hoạt động. Enzym có tính lưỡng tính. Tùy pH củ a môi trường mà chúng tồ n tại ở các dạng như cation, anion hay trung hòa điện. 2.1.3 Cơ ch ế hoạ t động của enzym. Trong quá trình xúc tác, chỉ có một ph ần enzym tham gia trực tiếp vào phản ứng để kết hợp với cơ chất gọi là "trung tâm hoạt động". Cấu tạo đ ặc biệt của trung tâm ho ạt động quyết định tính đ ặc hiệu và hoạt tính xúc tác củ a enzym. Một enzym có thể có 2 ho ặc nhiều trung tâm ho ạt động, tác dụng củ a các trung tâm ho ạt động không phụ thuộc vào nhau. Là một chất xúc tác có nguồn gố c sinh học, về mặt cơ ch ế hoá học, en zym tác d ụng lên cơ chất chỉ khi có tiếp xúc trực tiếp với cơ chất, hay nói cách khác, các cơ chất kết hợp với trung tâm ho ạt động tạo phức hợp 8
enzym-cơ ch ất. Đây là một giai đoạn cần thiết trong quá trình có sự tham gia của enzym. Enzym + Cơ chất Tổ hợp (Enzym + Cơ Enzym + Sản phẩm chất) H ình 1: Cơ chế xúc tác của enzym Enzym chỉ tác dụng lên mộ t số cơ chất và mộ t số kiểu liên kết hóa học nhất định trong phản ứng. Chính vì vậy, enzym có tính chọn lọc rất cao và h ạn chế được ảnh hưởng đến cấu trúc khác. Tính đặc hiệu của enzym th ể h iện như sau:  Đặc hiệu lập thể: Chỉ tác dụng lên một d ạng đồng phân quang học. Enzym cũng thể hiện tính đặc hiệu với các đồng phân hình họ c, chỉ tác dụng lên một d ạng đồng phân cis hoặc trans.  Đặc hiệu tuyệt đố i: Enzym chỉ có khả năng tác dụng lên một cơ ch ất nhất đ ịnh. Cấu trúc trung tâm ho ạt động củ a enzym phải kết hợp chặt ch ẽ với cấu trúc củ a cơ chất, mộ t khác biệt nhỏ về cấu trúc của cơ chất cũng làm enzym không thể hiện được tính xúc tác.  Đặc hiệu tương đối: Enzym có tác dụng lên một kiểu nối hóa học nhất định trong phân tử cơ ch ất mà không phụ thuộc vào bản chất hóa học của các cấu tử tham gia tạo thành liên kết đó.  Đặc hiệu nhóm: Enzym có kh ả năng tác dụng lên mộ t kiểu liên kết nhất đ ịnh khi một hay hai cấu tử tham gia tạo thành liên kết này có cấu tạo nhất đ ịnh. Chính vì cơ chế ho ạt động chọn lọc và hiệu quả, enzym đã được sử dụng rộng rãi, trong đó ph ải kể đến quá trình khử mự c giấy loại có sử dụng enzym . 2.2 Ứng dụng của enzym trong quá trình xử lý mực giấ y loại. Enzym được sử dụng để cải thiện khả năng tách mực của giấy lo ại. Enzym hiện nay được dùng nhằm vào một hay vài cơ ch ất có trong mực bảo lưu trong bộ t sau giai đo ạn cuố i cùng. Những chất này gồm xenlulo, pectin, hemixenlulo. Đặc 9
biệt là xylan, amylo, amylopectin và các cacbonhydrat khác. Chúng tồn tại hầu hết trên bề mặt và bên trong cấu trúc giấy loại hay ở giữa giấy và mự c b ằng các tinh bộ t chứa trong ch ất tráng phủ h ay ép gia keo bề mặt. Các chất như amylo và amylopectin thường được thêm vào trong quá trình sản xuất giấy hay gi ấy hòm hộp để tăng độ bền khô và là chất độn keo dính có giá thành thấp trong quá trình xử lý bề mặt giấy. Các công đoạn khử mực giấy lo ại có sử dụng enzym được minh hoạ theo sơ đồ hình sau: Giấy lo ại Đánh tơi xử lý enzym Kiểm tra Enzym Chất hoạt động bề mặt và trợ tuyển nổi Sàng lọ c và làm sạch Rửa Phân tán Tuyển nổi Rửa và cô đặc Xử lý enzym lần 2 ( nếu cần) Phân tích cơ lý Bộ t thành ph ẩm Phân tích hình ảnh Hình 2:Qui trình tuyển nổi khử mực giấy loại sử dụng enzym 10
III. Enzym ∝ - amylaza và ứng dụng trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại. Phương pháp khử mực bằng hóa chất đối với giấy in, viết thường gặp trở ngại với dạng mực in laser, xerographic hay các dạng giấy in sâu do sự bám dính củ a các phân tử m ang m ầu vào b ề m ặt giấy rất mạnh. Tuy nhiên tác nhân sinh nhân sinh học có thể giải quyết được vấn đề n ày. Enzym thường được sử dụng trong quá trình này là ∝-amylaza (200 unit/gam). 3.1 Enzym ∝ - amylaza. 3.1.1 Khái niệm về enzym amylaza. Amylaza là mộ t hệ enzym rất phổ biến trong thế giới sinh vật . Các enzym này thuộc nhóm enzym thủ y phân, xúc tác phân giải liên kết nộ i phân tử trong nhóm polysaccharide với sự tham gia của nước. Có 6 loại enzym đư ợc xếp vào 2 nhóm: Endoamylaza ( enzym nội bào ) và exoamylaza ( enzym ngo ại bào ). Endoamylaza gồm có α-amylaza và nhóm enzym khử nhánh. Nhóm enzym khử nhánh này được chia thành 2 lo ại: Khử trực tiếp là Pullulanaza ( hay α -dextrin 6 – glucosidaza); khử gián tiếp là Transglucosylaza (hay oligo-1,6-glucosidaza) và maylo-1,6-glucosidaza. Các enzym này thủ y phân các liên kết bên trong của chuỗi polysaccharide. Cơ chất tác dụng củ a amylaza là tinh bộ t và glycogen: • Tinh bột: là nhóm Carbohydrate ở thự c vật, có chủ yếu trong các loại củ như khoai lang, khoai tây, khoai mì… , trong các h ạt ngũ cốc, các loại hạt và có công thức tổng quát là (C6H12O6)n 3.1.2 Cơ ch ế tác dụng của enzym ∝ - amylaza. α-amylaza ( 1,4 -α-glucan-glucanhydrolaza ). α-amylaza có khả n ăng phân cách các liên kết α-1,4-glucoside nằm ở phía bên trong phần tử cơ chất ( tinh bộ t hoặc glycogen ) mộ t cách ngẫu nhiên, không theo một trật tự n ào cả. α-amylaza 11
không chỉ thủ y phân hồ tinh bộ t mà nó thủ y phân cả h ạt tinh bột nguyên song với tốc độ t rất ch ậm. Quá trình thủ y phân tinh bộ t bởi α-amylaza là quá trình đa giai đoạn.  Ở giai đoạn đ ầu ( giai đoạn dextrin hóa ): Ch ỉ mộ t số phân tử cơ chất b ị thủ y phân tạo thành mộ t lượng lớn dextrin phân tử thấp (α-dextrin ), độ nhớt của hồ tinh bộ t giảm nhanh ( các amylose và amylopectin đều bị dịch hóa nhanh ).  Sang giai đoạn 2 ( giai đoạn đường hóa ): Các dextrin phân tử thấp tạo thành bị thủ y phân tiếp tục tạo ra các tetra-trimaltose không cho màu với iodine. Các chất này bị thủ y phân rất chậm bởi α-amylaza cho tới d isaccharide và monosaccharide. Dưới tác dụng củ a α-amylaza, amylose bị phân giải khá nhanh thành oligosaccharide gồm 6 -7 gố c glucose.  Sau đó, các poliglucose này b ị phân cách tiếp tụ c tạo nên các mạch polyglucose colagen cứ ngắn d ần và bị phân giải chậm đến maltotetrose và m altotriose và maltose. Qua mộ t thời gian tác dụng dài, sản phẩm thủ y phân của amylose chứ a 13% glucose và 87% maltose. Tác dụng của α-amylaza lên amylopectin cũng xảy ra tương tự nhưng vì không phân cắt được liên kết α-1,6-glycoside ở chỗ mạch nhánh trong phân tử amylopectin n ên dù có chịu tác dụng lâu thì sản phẩm cuối cùng, ngoài các đường nói trên ( 72% maltose và 19% glucose ) còn có dextrin phân tử th ấp và isomaltose 8%. Tóm lại, dưới tác dụng của α-amylaza, tinh bộ t có thể chuyển thành maltotetrose, maltose, glucose và dextrin phân tử thấp. Tuy nhiên, thông thường α-amylaza chỉ thủ y phân tinh bộ t thành chủ yếu là dextrin phân tử thấp không cho màu với Iodine và một ít maltose. 3.2 Ứng dụng trong quá trình tuyển nổi khử mực giấ y loại. Hiện nay, giấ y văn phòng chủ yếu đư ợc gia keo tinh bột. Tác dụng của ∝- amylaza , trong quá trình khử mực giấy loại là thủ y phân tinh bột có trong giấy loại (giấy có gia keo b ằng tinh bột). Đố i với giấy có tráng tinh bột trên b ề m ặt thì 12
lớp tinh bột tráng nằm giữa lớp m ực in và xơ sợi. Do vậy ở điều kiện xử lý enzym thích h ợp thì phân tử tinh bộ t bị thủ y phân, dẫn đến các liên kết của mự c và xơ sợi bị long ra ở kh ắp nơi làm tăng kh ả năng tiếp cận hóa chất vào sâu bên trong giấy, tạo điều kiện tách b ằng cơ họ c ( khu ấy, nghiền..). Sau đó, nhờ công đoạn tuyển nổ i sẽ tách hẳn mự c ra khỏ i xơ sợi thu hồ i. Với giấy loại có phối trộn tinh bột, khi sử dụng ∝- amylaza th ủ y phân tinh bột cũng tạo điều kiện cho liên kết mự c với xơ sợi và liên kết giữa các xơ sợi lỏng ra, tạo điều kiện cho hóa chất và tác động cơ học phát huy tốt tác dụng. Quá trình gia keo bằng tinh bột là để giảm độ xốp, nâng cao độ nhẵn, độ bền và ngăn chất màu thấm sâu vào giấy. Vì vậ y, khi có tác dụng phá hủ y tinh bộ t củ a ∝- amylaza, quá trình khử mực bằng tuyển nổi, rửa sẽ được thuận lợi, đặc biệt cả với loại mực có liên kết m ạnh với xơ sợi. ∝-amylaza chủ yếu tác dụng vào tinh bộ t. Khi ∝-amylaza có trong hỗn hợp bột và nước ở chế độ công nghệ phù hợp, enzym xúc tác rất mạnh quá trình thủ y phân tinh bột làm phân tử của nó nhanh chóng chia thành nhiều m ảnh nhỏ hơn. Trong môi trường pH 6÷10, lượng enzym ∝-amylaza hợp lý để thủ y phân tinh bột trong giấy loại từ 0 ,06÷6,00 KNU/gam tinh bộ t khô. Các hóa ch ất khác được sử dụng: H2O2 từ 0,05÷2,0%, NaOH:0,5 ÷5,0%, Na2SiO3 : 1,0÷5,0%, pH 9÷10, nhiệt độ 10÷600C. 3.3 Nghiên cứu quá trình tuyển nổi khử mực dùng bằng hóa chất k ết hợp với enzym ∝-amylaza. Từ quy trình tuyển nổi khử mự c giấy lo ại b ằng hóa chất rút ra ở trên, đ ề tài tiến hành nghiên cứu quá trình tuyển n ổi khử mực giấy lo ại kết hợp hóa chất và tác nhân sinh học. Hai tác nhân sinh học được lự a chọn nghiên cứu là enzym α-amylaza. Giấy loại được xử lý qua hai giai đo ạn trong quá trình đánh tơi: Giai đoạ n I : Giai đoạn xử lý enzym Giai đoạ n II : Giai đoạn xử lý hóa chất 13
3.3.1 Ảnh hưởng của mức dùng enzym α-amylaza trong quá trình tuyển nổi khử mực giấ y loại. Để nghiên cứu ảnh hưởng của m ức dùng enzym ∝-amylaza trong quá trình khử mự c giấy loại, chế độ công nghệ được lựa chọn như sau : Qui trình đánh tơi: thời gian đánh tơi 60 phút, nồng độ bột 4% nhiệt độ 70÷750C, thời gian xử lý enzym 20 phút, pH 7÷7,5, mức dùng hóa chất: 1,5% NaOH, 2,0% Na2Si0 3, 0,1% DTPA, 1,5% H2O2. Giai đoạn ủ: thời gian: 60 phút, nhiệt độ : 70÷750C, nồng độ bột 4% Giai đoạn tuyển nổ i: nồng độ bột 1,0÷1,2%, nhiệt độ 35÷40 0C, thời gian tuyển nổi 20 phút Rửa b ột, vắt khô, xeo mẫu: rử a bột đến pH trung tính, vắt khô, xác đ ịnh hiệu su ất, đi xeo m ẫu ở định lượng 200 g/m2 đ ể xác định mứ c lo ại mực, độ trắng. Và thay đổ i m ức dùng enzym ∝-amylaza từ 0,01 đến 0,05% so với nguyên liệu khô tuyệt đố i. Kết quả đưa ra ở b ảng sau: Bảng 2. Ảnh hưởng của mức dùng enzym∝-amylaza tới kết quả khử mực giấy loạ i. Mẫ u TT Các chi tiêu M4 M5 M6 M7 M8 Mẫ u Đ C 1 ∝- 0,01 0,02 0 ,03 0,04 0 ,05 Mức dùng enzym amylaza ,% Độ trắng,% ISO 2 82,9 83,0 84,1 8 3,8 81,4 85,58 Mứ c loại mự c,% 3 93,6 93,9 9 4,8 94,0 9 3,8 93,5 Hiệu suất,% 4 72,7 72,9 71,4 7 1,0 75,8 73,93 14
Kết quả thí nghiệm (bảng 2) cho thấy khi tăng mức dùng enzym ∝-amylaza thì kết qu ả khử mực có sự thay đổi đáng kể. Với mức dùng enzym ∝-amylaza từ 0,01 đến 0,03% so với nguyên liệu khô tuyệt đố i thì độ trắng của bộ t tăng 82,9 đến 85,58 % ISO, mứ c loại mự c tăng từ 93,6 đ ến 94,8% và hiệu suất giảm từ 73,93 xuống 71,0%. Nhưng khi tiếp tục tăng mức dùng enzym ∝-amylaza từ 0 ,03 tới 0,05% so với nguyên liệu khô tuyệt đối thì kết quả khử mực lại có xu hướng giảm. Như vậy, ở mứ c dùng 0,03% enzym ∝-amylaza so với nguyên liệu khô tuyệt đ ối là thích h ợp nhất đ ể khử mực giấy loại. 3.3.2 Khả năng tiết kiệm hóa chất chủ yếu khi sử dụng enzym α- a mylaza cho quá trình tuyển nổi khử mực. Qua một số công trình nghiên cứu đã được công bố. Ta thấy rằng khi áp d ụng enzym trong quá trình tuyển nổ i kh ử mự c giấy loại thì đã thu được kết quả đáng kể, đặc biệt là khả năng tiết kiệm hóa chất và kh ả n ăng giảm sự ảnh hưởng của hóa chất độc h ại b ị th ải ra môi trường. Sau đây ta có một số kết qu ả đã được th ử n ghiệm. Bằng b ảng sau: Bảng 3: Kết quả nghiên cứu khả năng tiết kiệm hóa chất chủ yếu khi sử dụng 0,03% enzym α- a mylaza cho quá trình tuyển nổi khử mực. Mẫu Mức giảm của mẫu 3 so với đố i TT chứng,% Các chi tiêu Mẫ u 1 Mẫ u 2 Mẫu 3 Mẫ u 4 Mẫ u ĐC 1 Mức dùng enzym 0,03 0,03 0,03 0,03 α-amylaza,% 2 Mức dùng NaOH,% 1,5 1,25 1,25 1,0 1,5 16,7 3 Mức dùng Na2SiO3,% 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 4 Mức dùng H2 O2,% 1,5 1,35 1,28 1,0 1,5 15,0 5 Mức dùng DTPA,% 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 6 Chất khử mực PE 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 3001,% 7 Độ trắng,% ISO 85,58 82,53 80,73 81,4 81,5 8 Mức lo ại mực,% 94,8 93,8 93,5 93,4 93,5 9 Hiệu suất ,% 73,93 74,6 74,2 75,8 74,7 15
Kết qu ả thí nghiệm (bảng 3 ) cho th ấy khi giảm mức dùng các hóa chất NaOH, H2O2 và chất hoạt động b ề mặt tuần tự từ m ẫu 1 đến m ẫu 4 thì hiệu su ất bột và mức loại mự c ít thay đổi. Hiệu suất bộ t dao động từ 73,93 đến 74,7% và m ức loại mực dao động từ 94,8 đến 93,5 %. Chỉ số độ trắng giảm từ m ẫu 1 đến m ẫu 4 từ 85,58 đến 80,73 % ISO. Kết quả khử mực cao nhất là mẫu thí nghiệm 3 (độ trắng 81,5% ISO, mức loại mực 93,5%, hiệu suất bột là 74,7%). Khi so sánh kết quả khử mực củ a m ẫu 3 và m ẫu đối chứng thấy rằng sự tiết kiệm về mức dùng hóa ch ất là đáng kể (NaOH giảm 16,7%, H2O2 giảm 15%) Trong khi đó các chỉ tiêu về h iệu suất bộ t, độ trắng, m ức loại m ực vẫn đảm bảo hoặc tăng chút ít. Mẫu đối chứng là kết quả đại diện tố t nh ất củ a quá trình tuyển nổ i kh ử m ực dùng hóa ch ất. Như vậy, chế đ ộ công nghệ sử dụng enzym α- amylaza được lựa chọn như sau: Giai đoạ n I: Giai đo ạn xử lý enzym: Mức dùng enzym α-amylaza (% so với nguyên liệu khô tuyệt đ ối): 0,03%, thời gian xử lý 20 phút, pH xử lý 7÷7,5; nhiệt độ 70÷750C) Giai đoạn II: Giai đoạn xử lý hóa chất: Mức dùng hóa chất: 1,25% NaOH, 2,0% Na2SiO3, 1 ,28% H2O2, 0,1% DTPA, 0,3 % chất khử mực PE 3001 so với nguyên liệu tuyệt đ ối, thời gian 40 phút; nhiệt độ 70÷750C) Thời gian ủ , phút: 60 Thời gian tuyển nổi, phút: 20 Các ch ế độ khác như nồng độ nhiệt độ, khí nén, hút bọt tượng tự như qui trình chung. 16
Kết Luận 1. Qua bài tiểu lu ận em tích lũy được nhiều kiến thức, đặc biệt về mảng enzym. Nắm được tính ch ất và cơ chế tác dụng của enzym và đặc biệt đó là ứng dụng của nó trong sản xu ất. 2. Quá trình khử m ực giấy lo ại văn phòng theo phương pháp xử lý kết h ợp giữa tác nhân sinh học (enzym) và hóa họ c đ ã có hiệu quả hơn so với phương pháp tuyển nổ i khử mực truyền thống bằng hóa chất. Sử dụng enzym không làm thay đ ổi ch ế độ công ngh ệ như khi sử dụng phương pháp khử mực b ằng hóa chất mà còn làm tăng hiệu quả loại mực, độ trắng, giảm chi phí sử dụng hóa chất, th ời gian và năng lượng cũng như đảm b ảo được chất lượng bộ t giấy. 3. Sử dụng enzym trong quá trình tuyển nổi khử m ực làm giảm ảnh hưởng xấu tới môi trường do giảm được hóa ch ất trong nước thải, không sinh ra các liên kết gây cản trở thêm đến biện pháp xử lý chất thải. 17
Tài Liệu Tham Khảo 18