Tiểu luận môn Kỹ thuật xử lí chất thải: Tái chế giấy

Chia sẻ: Nguyen Ma | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:26

Thêm vào BST

Báo xấu

118
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiểu luận nghiên cứu tổng quan về sản xuất giấy; các nghiên cứu khoa học về tái chế giấy; quy trình áp dụng các nhà máy hiện nay và một số thực nghiệm tái chế giấy.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận môn Kỹ thuật xử lí chất thải: Tái chế giấy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN -------- BÁO CÁO MÔN HỌC Đề tài: Thứ 7 - Tiết - 123 - RĐ101 GVHD: Th.S. Lê Tấn Thanh Lâm Nhóm thực hiện: Nhóm 7 Họ và tên MSSV 1. Nguyễn Thị Ngọc Huyền 14163106 2. Mông Thị Thanh Thanh 14163238 3. Nguyễn Thị Như Ngọc 14163175 4. Lê Thị Trúc Giang 14163072 5. Trần THị Thanh Hằng 14163085 6. Nguyễn Thị Thanh Hằng 14163084 7. Phạm Thị Thảo Hoa 14163096 TP.HCM, Ngày 22 Tháng 4 Năm 2017
MỤC LỤC I. TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT GIẤY ...............................................................................................3 1.1 Khái niệm ...........................................................................................................................................3 1.2 Tính chất ..........................................................................................................................................3 1.3 Phân loại .............................................................................................................................................3 4. Quy trình sản xuất giấy...................................................................................................................6 5. Ảnh hưởng........................................................................................................................................7 5.1. Ảnh hưởng kinh tế ...................................................................................................................7 5.2. Ảnh hưởng môi trường ...........................................................................................................8 5.3. Ảnh hưởng xã hội ....................................................................................................................9 II. CÁC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VỀ TÁI CHẾ GIẤY ......................................................... 10 II.1. Bản chất hóa học của quá trình tuyển nổi khử mực ..................................................................10 II.2. Nghiên cứu ảnh hưởng khi dùng NaOH đến kết quả khử mực giấy loại bằng hóa chất ........11 II.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng enzym α-amylaza trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại ..........................................................................................................................................12 III. CÁC QUY TRÌNH ÁP DỤNG CỦA CÁC NHÀ MÁY HIỆN NAY ........................................ 13 III.1. Quy trình công ty cổ phần giấy An Bình ...................................................................................13 IV. Lợi ích của việc tái chế giấy ..........................................................................................................16 V. THỰC NGHIỆM .............................................................................................................................. 19 1. Đối tượng sử dụng .........................................................................................................................19 2. Thiết bị và thông số .......................................................................................................................19 3. Quy trình tái chế ............................................................................................................................19 4. Thuyết minh quy trình ..................................................................................................................20 5. Kết quả thí nghiệm ........................................................................................................................22 6. Xử lý nước thải ......................................................................................................................... 24 VI. KẾT LUẬN ................................................................................................................................... 26 VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................... 26 Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 2
I. TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT GIẤY 1.1 Khái niệm Giấy là một loại vật liệu mỏng được làm từ chất xơ dày từ vài trăm µm cho đến vài cm, thường có nguồn gốc thực vật và được tạo thành mạng lưới bởi lực liên kết hiđrô không có chất kết dính. Thông thường giấy được sử dụng dưới dạng những lớp mỏng nhưng cũng có thể dùng để tạo hình các vật lớn. Trên nguyên tắc giấy được sản xuất từ bột gỗ hay bột giấy. 1.2 Tính chất - Độ sáng quang học: là khả năng của giấy phản xạ ánh sáng với độ tán xạ đồng đều trong tất cả mọi hướng. - Độ trắng: được xác định theo tiêu chuẩn quốc tế ISO - Độ đục: Tỷ số được biểu thị bằng % của lượng ánh sáng phản xạ từ một tờ giấy đặt trên vật chuẩn màu đen và lượng ánh sang phản xạ của chính tờ giấy đó đặt trên vật chuẩn màu trắng trong điều kiện của phương pháp thử tiêu chuẩn. - Độ bóng: là kết quả phản xạ ánh gương của ánh sáng rọi lên bề mặt giấy. - Độ nhẵn: Tính chất đặc trưng để đánh giá mức độ phẳng của bề mặt giấy. - Độ ẩm: Là lượng nước có trong vật liệu. - Độ tro: Trọng lượng vật liệu còn lại sau khi nung trong điều kiện tiêu chuẩn của phương pháp thử. - Độ thấu khí: Đặc tính của tờ giấy biểu thị khả năng cho phép không khí đi qua cấu trúc xơ sợi của nó. - Độ hút nước: Khả năng hấp thụ và giữ lại khi tiếp xúc với nước của giấy; hoặc tốc độ hút nước. 1.3 Phân loại Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 3
PHÂN LOẠI GIẤY THEO ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG 1. Đại diện cho một giá trị: Tiền giấy, hóa đơn, chi phiếu, ngân phiếu, cổ phiếu, vé máy bay,… 2. Giấy để lưu trữ thông tin: Sách, sổ tay, tạp chí, báo, truyện,.. 3. Bao bì, nhãn hàng: Thùng carton sóng, túi giấy, bao bì giấy, phong bì, tem, nhãn decal,… 4. Giấy để làm sạch: Giấy vệ sinh, khăn tay, khăn giấy,,… Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 4
5. Giấy kỹ thuật: Màng loa, giấy bồi (sản xuất hộp, khay), ống lõi, được sử dụng như một vật liệu cốt lõi trong vật liệu composite, vật liệu xây dựng (vật liệu nhẹ) 6. Một số loại giấy khác: Giấy nhám, giấy quỳ (chỉ thị dộ pH) Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 5
4. Quy trình sản xuất giấy Nguyên liệu thô CHUẨN BỊ (tre, nứa, gỗ mềm…) NGUYÊN LIỆU Chặt, băm, cắt Nấu Thu hồi hóa chất Dịch đen Nước Rửa NGHIỀN Sàng BỘT Làm sạch Hóa chất Tẩy trắng Nước Rửa Nước thải Hóa chất Nghiền đĩa CHUẨN BỊ BỘT Làm sạch ly tâm Nước thải Nước Xeo XEO GIẤY Hoàn tất Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 6
Những cây sau khi bị đốn sẽ được đưa vào nhà máy, vỏ cây sẽ bị loại bỏ. Sau đó, phần lõi gỗ sẽ được cắt ra thành những mẫu gỗ nhỏ, những mẫu gỗ nhỏ này được trộn chung với nước và “nấu” thành bột giấy nhão. Hỗn hợp bột giấy được mang đi tẩy trắng, sau đó các chất phụ gia được cho vào nhằm làm cho chất giấy thành phẩm trở nên tốt, bền hơn. Hỗn hợp bột nhão sau đó được tráng mỏng, nước sẽ được rút sạch. Sau khi lớp hỗn hợp mỏng hoàn toàn trở nên khô ráo, nó sẽ trở thành giấy. Những tấm giấy dài sẽ tiếp tục được cắt thành những tờ có kích thước nhỏ hơn. Ngoài ra, giấy đã qua sử dụng vẫn có thể được tái chế để làm ra sản phẩm giấy mới. 5. Ảnh hưởng 5.1. Ảnh hưởng kinh tế Ngành giấy là ngành công nghiệp mũi nhọn của Việt Nam, là ngành hấp dẫn đầu tư, thu hút nguồn vốn đầu tư của nước ngoài khi số lượng doanh nghiệp liên doanh tăng , đóng góp rất lớn vào GDP hàng năm của nước ta. Sơ đồ đóng góp của giá trị sản xuất ngành giấy trong GDP Sản xuất giấy bằng nguyên liệu bột giấy từ gỗ, chi phí nguyên liệu chiếm từ 45%- 65% giá thành sản phẩm. Năng lực sản xuất các nhà máy Việt Nam còn thấp, công nghệ lạc hậu, sản xuất trong nước vẫn chưa đáp ứng được tiêu dùng. Hiện nay, sản xuất nội địa mới chỉ đáp ứng được dưới 60% nhu cầu ở các sản phẩm tiêu thụ chính là giấy bao bì, giấy in, giấy viết ở phân khúc chất lượng thấp đến trung bình. Các doanh nghiệp giấy hầu Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 7
hết chưa chủ động được nguồn nguyên vật liệu cho sản xuất, tỷ trọng nhập khẩu bột giấy vẫn là rất cao điều này làm ảnh hưởng tới sự ổn định cũng như chi phí sản xuất. Để sản xuất 1 tấn bột giấy ta phải thải ra môi trường từ 2 đến 3 tấn chất thải (chất thải loại từ gỗ và hóa chất trong quá trình xử lý). Tiêu tốn khoảng 250 m3 nước sạch để sản xuất nó. Lượng nước sử dụng ở đầu vào thường xấp xỉ lượng nước thải ở đầu ra. Nước thải của ngành công nghiệp giấy có hàm lượng COD khá cao 22000-46500 mg/l, BOD chiếm từ 40-60% COD, phần lớn được gây ra từ những chất hữu cơ không Lignin. Ngoài các chỉ tiêu ô nhiễm của nước thải dịch đen đã được đề cập thì nước thải của xeo giấy có tỉ lệ COD, BOD, Lignin không cao bằng nước thải dịch đen, nhưng các chỉ tiêu này cũng vượt quá giới hạn cho phép. Do đó cần xử lý nước thải trước khi xả vào nguồn tiếp nhận là một điều tất yếu. Để xử lý hiệu quả lượng nước thải, chất thải trên trước khi đưa ra môi trường thì phải tốn một chi phí đáng kể. Điều này gây ảnh hưởng rất lớn đến giá thành sản phẩm cũng như sức cạnh tranh trên thị trường. 5.2. Ảnh hưởng môi trường 5.2.1. Tiêu tốn tài nguyên Để sản xuất ra một tấn giấy thành phẩm, các nhà máy Việt Nam sử dụng khoảng 1 tấn gỗ và khoảng 250 m3 nước, gây tiêu tốn tài nguyên rừng và nguồn nước ngọt. Khi đốn hạ cây trong rừng để lấy gỗ sản xuất giấy, ngành công nghiệp giấy đã trồng rừng khác để thay thế. Tuy nhiên, đây không phải là rừng bảo tồn mà là rừng nguyên liệu để sản xuất bột giấy và giấy. Nhu cầu về giấy tăng càng đẩy mạnh quá trình chuyển đổi từ rừng tự nhiên thành rừng sản xuất. Việc khai thác gỗ có thể làm cạn kiệt rừng tự nhiên vốn là nguồn tài nguyên không thể tái sinh. Nếu tăng cường trồng rừng để làm nguồn nguyên liệu dùng cho sản xuất giấy, nhiều ảnh hưởng tiêu cực, bất lợi sẽ xảy ra đối với chất lượng nước, tính đa dạng sinh học, môi trường sống của động, thực vật hoang dã và tính toàn vẹn của hệ thống sinh thái rừng tự nhiên. Dù có phục hồi rừng, nhiều giá trị sinh thái của rừng tự nhiên cũng không thể phục hồi. Khi một cây xanh được chặt hạ để sản xuất giấy, CO2 tồn trữ trong cây có cơ hội thoát ra ngoài, làm tăng lượng CO2 gây khí nhà kính trong khí quyển. 5.2.2. Chất thải sinh ra ảnh hưởng đến môi trường và hệ sinh thái Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 8
Quá trình sản xuất giấy tiêu thụ một lượng nước lớn và do đó cũng thải ra một lượng nước thải đáng kể (lượng nước sử dụng ở đầu vào thường xấp xỉ lượng nước được thải ra). Nước thải này chứa một lượng lớn các chất rắn lơ lửng (SS), xơ sợi và các hợp chất hữu cơ hòa tan, hóa chất dư và các chất phụ gia chưa phản ứng hết,...Lượng nước thải này nếu không được xử lý đúng cách sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và tốn chi phí để xử lý cao. Khí thải phát sinh trong quá trình từ các phương tiện giao thông, vận chuyển và sản xuất. Khí thải phát sinh từ các xe chuyên chở vật liệu, sản phẩm chủ yếu là khói thải chứa các khí như CO, NO2, SO2, CO2, bụi…Khí thải sản xuất chủ yếu là do quá trình đốt nhiên liệu(than và dầu FO), cung cấp nhiệt cho lò hơi, thành phần gồm CO2, SO2, NO2… Ngoài ra, trong quá trình sản xuất còn phát sinh các chất thải rắn, nhiệt, tiếng ồn ảnh hưởng đến môi trường. Ảnh hưởng đến hệ sinh thái dưới nước: Nước thải của nhà máy sản xuất giấy và bột giấy khi thải vào nguồn nước sẽ làm cho chất lượng nước xấu đi (DO giảm, pH tăng, nồng độ nhiều hoá chất độc hại gia tăng, đặc biệt là lignin, phenol...), gây ảnh hưởng tới sự sống của hầu hết các loài thủy sinh và thậm chí gây cạn kiệt một số loài có giá trị kinh tế (tôm, cá). Ảnh hưởng đến hệ sinh thái trên cạn: Hầu hết các chất ô nhiễm chứa trong khí thải, nước thải, chất thải rắn và các chất thải nguy hại đều có tác động xấu đến đời sống của động, thực vật ; làm cho cây trồng chậm phát triển, đặc biệt là các sương khói quang hóa gây tác hại đến các loại rau, đậu, lúa, ngô, các loại cây ăn trái và các loại cây cảnh. Các chất ô nhiễm không khí như SO2, NO2, Cl2 và bụi than, ngay cả ở nồng độ thấp cũng làm chậm quá trình sinh trưởng của cây trồng, ở nồng độ cao làm vàng lá, hoa quả bị lép, bị nứt, và ở mức độ cao hơn cây sẽ bị chết. 5.3. Ảnh hưởng xã hội Ngành sản xuất giấy từ gỗ sẽ gây ra những ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của con người. Rừng là nguồn gen vô tận của con người, là nơi cư trú của các loài động thực vật quý hiếm. Mất rừng sẽ dẫn đến suy giảm đa dạng sinh học, mất cân bằng sinh thái. Khi chặt phá rừng là nguyên nhân gián tiếp dẫn đến sự biến đổi khí hậu. Rừng bị phá hủy là tác nhân của 20% lượng khí nhà kính.Theo Ủy ban Liên chính phủ về Thay Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 9
đổi Khí hậu, việc phá rừng chủ yếu ở các vùng nhiệt đới, đóng góp 1/3 lượng khí thải carbon dioxit do con người gây ra. Việc gia tăng carbon dioxit góp phần gây nên biến đổi khí hậu, sự nóng dần lên của trái đất, thiên tai, nước biển dâng, hạn hán,...gây ảnh hưởng ngiêm trọng đến đời sống của con người. II. CÁC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VỀ TÁI CHẾ GIẤY II.1. Bản chất hóa học của quá trình tuyển nổi khử mực Để tách loại bỏ mực và các chất độn trong quá trình công nghệ khử mực cần thiết có sự trợ giúp của năng lượng hóa học cho các tác động cơ học (như đánh tơi, khuấy,nghiền,…). Việc tách mực in trong quá trình khử mực tức là phá hủy mối liên kết mực giấy. Các chất kiềm, đặc biệt là NaOH có khả năng xà phòng hóa và thủy phân axít béo để tạo xà phòng và nước. Quá trình xà phòng hóa làm phá hủy các liên kết hóa học giữa các chất màu với bề mặt xơ sợi. Các phản ứng này cũng loại bỏ các liên kết giữa chất độn với giấy, tạo ra sự thấm ướt các phần tử xơ sợi vừa tách được mực. Thành phần của axít béo gồm: CH3(CH2)16COO-Na+ Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 10
Kỵ nước Ưa nước Cơ chế phản ứng: II.2. Nghiên cứu ảnh hưởng khi dùng NaOH đến kết quả khử mực giấy loại bằng hóa chất Để làm rõ ảnh hưởng của mức dùng NaOH tới kết quả khử mực giấy loại, chế độ công nghệ được sử dụng như sau: - Giai đoạn đánh tơi: khối lượng bột giấy 120 gam khô tuyệt đối, thời gian 60 phút, nhiệt độ 70÷750C, nồng độ bột 4%, hóa chất sử dụng: 1,5% H2O2 ; 0,3% chất khử mực PE 3001, 2,0% Na2SiO3; 0,1% DTPA so với nguyên liệu khô tuyệt đối. - Giai đoạn ủ: nồng độ bột 4,0%, nhiệt độ 70÷750C, thời gian 60 phút. - Giai đoạn tuyển nổi: nồng độ 1,0÷1,2%, nhiệt độ 35÷400C, thời gian tuyển nổi 20 phút. - Rửa bột, vắt khô, xeo mẫu: rửa bột đến pH trung tính, vắt khô, xác định hiệu suất, đi xeo mẫu ở định lượng 200 g/m2 để xác định mức loại mực, độ trắng. Và mức dùng NaOH thay đổi từ 1,0 đến 2,0 % so với nguyên liệu khô tuyệt đối. Kết quả thí nghiệm được ghi ở bảng 1. Bảng 1: Ảnh hưởng của mức dùng NaOH tới kết quả khử mực giấy loại. Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 11
Mức loại STT NaOH % Hiệu suất bột,% Độ trắng, ISO % mực, % 1 1,00 74,5 92,1 80,4 2 1,25 75,6 92,6 80,5 3 1,50 75,8 93,5 81,4 4 1,75 76,0 93,2 80,9 5 2,00 75,6 93,3 80,3 * Mẫu đối chứng: khử mực giấy loại bằng phương pháp tuyển nổi không dùng hóa chất, hiệu suất: 80,1%; độ trắng ISO: 71,7%; diện tích hạt mực chiếm chỗ: 1754,75 mm2/m2. Kết quả khử mực giấy loại với các mức dùng NaOH thay đổi từ 1,0 đến 2,0% so với nguyên liệu khô tuyệt đối (bảng 1) cho thấy khi tăng mức dùng NaOH thì hiệu suất bột tăng từ 74,5 đến 75,6 %, mức loại mực tăng từ 92,1 đến 93,3%, độ trắng tăng từ 80,4 lên tới 81,4 % ISO rồi giảm dần khi tăng tiếp mức dùng NaOH, tuy nhiên mức thay đổi là không đáng kể. Nhưng với mức dùng NaOH ở 1,5% so với nguyên liệu khô tuyệt đối cho kết quả cao hơn cả với hiệu suất bột 75,8%, mức loại mực 93,5%, độ trắng 81,4% ISO. Như vậy, mức dùng NaOH 1,5% so với nguyên liệu khô tuyệt đối là phù hợp hơn cả. II.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng enzym α-amylaza trong quá trình tuyển nổi khử mực giấy loại Để nghiên cứu ảnh hưởng của mức dùng enzym ∝-amylaza trong quá trình khử mực giấy loại, chế độ công nghệ được lựa chọn như sau : - Quy trình đánh tơi: thời gian đánh tơi 60 phút, nồng độ bột 4% nhiệt độ 70÷75oC, thời gian xử lý enzym 20 phút, pH 7÷7.5, mức dùng hóa chất: 1.5% NaOH, 2.0% Na2Si03, 0.1% DTPA, 1.5% H2O2. - Giai đoạn ủ: thời gian: 60 phút, nhiệt độ: 70÷75 oC, nồng độ bột 4%. - Giai đoạn tuyển nổi: nồng độ bột 1.0÷1.2%, nhiệt độ 35÷40oC, thời gian tuyển nổi 20 phút. - Rửa bột, vắt khô, xeo mẫu: rửa bột đến pH trung tính, vắt khô, xác định hiệu suất, đi xeo mẫu ở định lượng 200 g/m2 để xác định mức loại mực, độ trắng. Và thay đổi Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 12
mức dùng enzym ∝-amylaza từ 0.01 đến 0.05% so với nguyên liệu khô tuyệt đối. Kết quả đưa ra ở bảng 2. Bảng 2. Ảnh hưởng của mức dùng enzym ∝-amylaza tới kết quả khử mực giấy loại. Mẫu ST Các chi tiêu Mẫu T M4 M5 M6 M7 M8 ĐC Mức dùng enzym ∝- 1 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 - amylaza ,% 2 Độ trắng,% ISO 82,9 83,0 85,58 84,1 83,8 81,4 3 Mức loại mực,% 93,6 93,9 94,8 94,0 93,8 93,5 4 Hiệu suất,% 72,7 72,9 73,93 71,4 71,0 75,8 Kết quả thí nghiệm (bảng 2) cho thấy khi tăng mức dùng enzym ∝-amylaza thì kết quả 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 đối thì độ trắng của bột tăng 82,9 đến 85,58 % ISO, mức loại mực tăng từ 93,6 đến 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 mức dùng 0,03% enzym ∝-amylaza so với nguyên liệu khô tuyệt đối là thích hợp nhất để khử mực giấy loại. III. CÁC QUY TRÌNH ÁP DỤNG CỦA CÁC NHÀ MÁY HIỆN NAY III.1. Quy trình công ty cổ phần giấy An Bình Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 13
thu gom, Tuyển lựa lưu kho chuyên chở tái tạo bột giấy tẩy sạch tẩy mực và sàng Nghiền tẩy màu Xeo giấy và làm trắng Tuyển lựa Để tái chế giấy thành công thì giấy thu hồi phải sạch và được phân loại theo những loại riêng biệt. Giấy dùng làm nguyên liệu không được lẫn tạp chất và chất bẩn, như thức ăn thừa, nhựa, kim loại, và nhiều thứ khác… vì chúng gây khó khăn cho việc tái chế giấy. Giấy lẫn quá nhiều chất bẩn, tạp chất không thể tái chế được thì phải đem chế biến thành phân bón, hoặc đốt để tận thu nhiệt lượng, hay đem chôn. Thu gom và chuyên chở Giấy thải được thu gom và đóng thành từng bành, lèn chặt và được chở tới nhà máy giấy -nơi nó sẽ được tái chế thành một loại giấy mới Lưu kho Những chủng loại giấy thải khác nhau – như giấy báo và giấy thùng carton cũ - sẽ được chứa trong những kho riêng, vì các nhà máy giấy sử dụng những loại giấy thu hồi khác nhau để sản xuất ra các loại giấy tái chế khác nhau. Khi nhà máy cần đến, công nhân sẽ dùng xe nâng để đưa giấy thu hồi từ kho bãi đến nhập vào băng chuyền Tái tạo bột giấy và sàng Giấy được băng chuyền đưa tới một bể chứa lớn gọi là bể đánh bột, có chứa nước và hóa chất. Bể đánh bột sẽ cắt giấy thu hồi thành những mảnh nhỏ. Việc đun nóng hỗn Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 14
hợp sẽ khiến giấy mau chóng bị cắt nát thành những sợi cellulose (thành phần chính cấu thành thực vật) gọi là xơ sợi. Giấy cũ được thu hồi sẽ bị đánh tơi, trở thành một hỗn hợp quánh dẻo gọi là bột. Bột được đẩy tới những chiếc sàng có những lỗ và rãnh đủ hình dạng và kích thước; ở đó những mẩu tạp chất nhỏ như nylon hay băng keo sẽ bị giữ lại. Quá trình này được gọi là sàng. Tẩy sạch Bột sẽ được làm sạch trong những ống hình nón nhờ chuyển động lắc, qua đó các tạp chất nặng như kim kẹp, đinh ghim… sẽ bị đánh văng khỏi nón và rơi xuống đáy ống. Tạp chất nhẹ bị gom vào giữa nón và sẽ được loại ra. Quá trình này có tên là nghiền. Tẩy mực Có khi bột phải trải qua một quá trình “giặt giũ” có tên là tẩy mực để loại bỏ chất mực in và băng dính (gồm các loại keo dán và băng keo). Người làm giấy thường kết hợp hai quá trình tẩy mực gọi là xả nước trong đó những phần tử mực in nhỏ sẽ được xả bỏ đi theo nước và tuyển nổi để loại những phần tử lớn hơn và băng dính các thứ ra cùng với các bong bóng khí. Trong quá trình tẩy mực tuyển nổi, bột được trữ trong những bồn lớn gọi là hệ tuyển nổi, ở đó không khí và những hóa chất giống như xà bông gọi là chất hoạt động bề mặt được sục vào trong bột. Chất hoạt động bề mặt sẽ tách mực in và băng dính ra khỏi bột, đẩy chúng lên bề mặt hỗn hợp nhờ các bọt khí. Những bong bóng khí chứa mực in tạo thành lớp bọt tăm sủi bên trên và sẽ được loại đi, để lại một lượng bột “sạch sẽ” bên dưới. Nghiền, tẩy màu và làm trắng Trong quá trình nghiền, bột sẽ được nhồi đập để làm cho xơ sợi được bong lên, trở nên lý tưởng cho việc xeo giấy. Nếu trong bột có nhiều bó xơ sợi lớn, quá trình nghiền sẽ phân tách chúng để cho tơi và rời ra. Nếu trong giấy loại có màu thì hóa chất tẩy màu sẽ giúp loại bỏ chúng. Sau đó, nếu cần sản xuất giấy trắng thì bột sẽ phải được tẩy trắng với hydrogen peroxide, chlorine dioxide hay oxygen để trở nên trắng và sáng hơn. Nếu sản xuất loại giấy màu nâu để dùng trong công nghiệp (như giấy carton làm thùng) thì không cần công đoạn tẩy trắng này. Xeo giấy Đến đây thì ta đã có được loại bột sẵn sàng cho quá trình xeo giấy. Loại xơ sợi đã qua tái chế có thể được sử dụng riêng mình nó, hoặc được trộn chung với những xơ sợi từ gỗ (gọi là xơ sợi nguyên sinh) để tăng độ mịn hoặc Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 15
độ bền chắc. Bột được đem trộn với nước và hóa chất để đạt tới hỗn hợp 99,5% nước. Hỗn hợp bột nước này đi vào một thùng kim loại thật lớn được đặt ở vị trí bắt đầu của máy xeo giấy – gọi là thùng đầu; rồi sẽ được phun liên tục lên một giàn lưới chuyển động rất nhanh qua máy xeo. Trên giàn lưới đó, nước sẽ bắt đầu thoát ra khỏi bột, và các xơ sợi tái chế sẽ mau chóng quánh lại, tạo thành một tờ giấy ướt sũng nước. Tờ giấy này sẽ di chuyển thật nhanh qua một loạt những trục ép có bọc bạt (hay còn gọi là chăn/ mền) giúp vắt nước ra được nhiều hơn. Tờ giấy ướt khi nãy – bây giờ trông đã giống tờ giấy bình thường hơn – sẽ được cho qua một loạt những trục lăn bằng kim loại đã được sấy nóng để làm cho khô đi. Nếu muốn tráng phủ gì đó lên giấy thì hỗn hợp tráng phủ sẽ được đưa vào cuối chu trình, hoặc trong một quy trình khác sau khi giấy đã được xeo (được làm) xong. Việc tráng phủ là nhằm mục đích để cho tờ giấy có bề mặt bóng mịn, dễ in. Sau cùng, tờ giấy thành phẩm sẽ được cuộn vào một trục lăn thật lớn và rời khỏi máy xeo. Trục cuốn này có thể rộng tới 9-10 m và nặng gần 20 tấn! Cuộn giấy thành phẩm có thể được cắt ra thành những cuộn nhỏ hơn hoặc thành nhiều tờ, để chở tới những nhà máy mà ở đó chúng sẽ được in ấn, hoặc được gia công thành các sản phẩm như phong bì, túi giấy hay thùng hộp… IV. Lợi ích của việc tái chế giấy 1. Tái chế giấy giúp bảo vệ rừng, giảm đi nhu cầu về khai thác gỗ. Tái chế giấy bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên và làm giảm bớt sự ô nhiễm mà môi trường phải gánh chịu vì nguyên liệu xơ sợi đã được chế biến rồi. Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 16
Tái chế giấy giảm lượng rác thải phải đem đi chôn lấp, giúp làm giảm áp lực về các bãi chứa và chôn lấp rác/lò đốt, vì nó lấy nguyên liệu từ các loại giấy đã qua sử dụng trong dòng rác thải ra mỗi ngày. Tái chế giúp giảm được lượng cây phải đốn hạ để làm giấy, giảm được nhu cầu về gỗ nói chung. Nhưng quan trọng hơn cả là tái chế giấy giúp cứu được những cánh rừng. Bằng cách dùng nguyên liệu là giấy đã qua sử dụng thay vì cây rừng, tái chế làm giảm được cường độ của việc quản lý rừng cần phải có để thỏa mãn nhu cầu sản xuất giấy, cũng như giảm được áp lực của việc chuyển đổi những cánh rừng tự nhiên và những khu vực nhạy cảm về mặt sinh thái như các vùng ngập mặn - thành rừng trồng cây. Do vậy, tái chế giấy giúp duy trì được một dải giá trị rộng lớn do hệ sinh thái rừng mang lại cho hành tinh, bao gồm nước sạch, các quần thể sinh vật hoang dã và tính đa dạng sinh học. Nhu cầu trồng rừng để làm giấy đã thúc đẩy tốc độ chuyển đổi rừng tự nhiên thành rừng trồng cây nguyên liệu. Thế nhưng nỗ lực trồng rừng để lấy gỗ dùng vào sản xuất giấy bao gồm cả gỗ làm củi đốt và gỗ để lấy xơ sợi sẽ gây nên những xáo trộn cho nguồn nước, cho tính đa dạng sinh học, cho các quần thể động thực vật tự nhiên và cho tính nhất quán của hệ sinh thái rừng. Việc trồng và thu hoạch cây xanh cũng làm suy cạn một nguồn tài nguyên không thể tái tạo đó là rừng tự nhiên. 2. Giảm lượng phát thải CO2 Hằng ngày, con người hít O2, thải CO2, còn cây cối có khả năng hấp thụ CO2. Tuy cây ít tuổi hấp thụ CO2 nhanh hơn cây già nhưng cây già lại có khả năng tồn trữ rất nhiều CO2. Khả năng trữ CO2 của cây già giúp giảm sự tập trung của khí nhà kính trong khí quyển. Khi một cây xanh được chặt hạ để sản xuất giấy, CO2 tồn trữ trong cây có cơ hội thoát ra ngoài. Nếu tái chế giấy, tần suất đốn hạ cây lấy gỗ để sản xuất giấy sẽ giảm, đồng thời tổng lượng CO2 trữ trong cây sẽ tăng. Nếu không tái chế giấy, giấy đã qua sử dụng bị chôn vùi trong các bãi chôn lấp, phân hủy trong đất và tạo thành methan vốn là một thành phần độc của khí nhà kính. Từ các bãi chôn lấp, khí nhà kính thoát ra gồm methan và CO2. Methan là loại khí có năng lực bẫy nhiệt gấp 21 lần CO2, là một loại khí nhà kính mạnh và góp phần làm thay đổi Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 17
khí hậu toàn cầu. Theo Tổ chức Môi trường EPA của Mỹ, các bãi chôn lấp rác là nguồn thoát khí methan lớn ra ngoài khí quyển. 3. Giảm chất thải rắn Giấy đã qua sử dụng nếu được tái chế sẽ giúp giảm thiểu trực tiếp chất thải rắn. Giấy có thể tái chế tới 6 lần trước khi chôn lấp hoặc đốt bỏ. Nếu chỉ sử dụng giấy một lần rồi vứt đi, năm lần sử dụng còn lại của giấy đã bị lãng phí. Cùng một tờ giấy nhưng nếu tái chế tới sáu lần, lượng chất thải rắn đương nhiên sẽ giảm so với một tờ giấy chỉ sử dụng một lần. Khi giảm được chất thải rắn, diện tích đất dùng để chôn lấp giấy đương nhiên cũng giảm theo. Cứ mỗi lần giấy được tách ra khỏi dòng rác thải để đem đi tái chế thì đã có một lượng chất thải rắn được giảm đi một cách trực tiếp. Hãy thử nghĩ xem – nếu ta viết lên một mảnh giấy, sau đó gôm (tẩy) đi rồi dùng lại trước khi vứt bỏ nó thì rõ ràng ta đã làm giảm được lượng rác thải đi phân nửa so với khi dùng hai tờ giấy và đem bỏ cả hai. Thế thì, cũng tương tự như vậy, với một tờ giấy tái chế ngay cả đến khi ra bãi rác thì việc tái chế nó cũng vẫn làm giảm được tổng lượng rác phải đem chôn lắp. 4. Giảm nước thải, cải thiện chất lượng nước Lượng nước thải là một sự đo lường có ý nghĩa về môi trường. Lượng nước thải cho hai chỉ số, gồm lượng nước mới cần dùng trong sản xuất và mức độ ảnh hưởng của nước thải ra môi trường. Vì thế, lượng nước thải thường được quy định rất chặt chẽ. Sản xuất giấy từ bột nguyên sẽ cần nhiều nước, gây lãng phí nguồn tài nguyên nước, nhất là trong thời kỳ hạn hán hoặc mùa màng khô kiệt. Sản xuất giấy từ bột nguyên cũng thải nhiều nước hơn sản xuất giấy từ việc tái chế giấy. Nước thải từ việc sản xuất giấy bằng bột nguyên dù đã qua quá trình xử lý vẫn còn chứa nhiều độc tố hơn sản xuất giấy bằng cách tái chế giấy. Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 18
V. THỰC NGHIỆM 1. Đối tượng sử dụng Giấy báo và giấy văn phòng 2. Thiết bị và thông số Thiết bị Số lượng Kích thước Máy xay 1 Thùng xốp 1 ống nhựa 1 Ø=17mm, L=4m Cầu đá 10 Van nước 1 Ray 1 90 Máy sục khí 1 3. Quy trình tái chế Cắt nhỏ Máy xay sinh tố Nước rửa chén Giấy Ngâm Bể đánh bột Sàng Tẩy mực Phơi khô Bột giấy NaOH 10% Rây lọc Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 19
4. Thuyết minh quy trình Ngâm giấy 250g giấy được cắt nhỏ và ngâm với 100 ml dung dịch NaOH 10%, trong vòng 5h rồi chuyển vào bể đánh bột. Hình giấy văn phòng ngâm Hình giấy báo ngâm Bể đánh bột Bể đánh bột được dùng ở đây là máy xay sinh tố. Kết quả là ta có một hỗn hợp quánh dẻo gọi là bột. Máy đánh bột Hỗn hợp quánh dẽo Nhóm 7_Thứ 7_Tiết 123_RĐ101 Trang 20