Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Mô hình hóa quá trình tổng hợp lignosufonat từ dịch đen nấu bột giấy sulfat làm phụ gia xây dựng

Đề tài được thực hiện với các mục tiêu: Xác định được chế độ tối ưu để tách lignin từ dịch đen trong nước thải từ nhà máy giấy. Xây dựng được quy trình tổng hợp lignosulfonat từ lignin tách từ dịch đen của nhà máy giấy Bãi Bằng và xác định mô hình động học quá trình làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyển quy mô,...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Mô hình hóa quá trình tổng hợp lignosufonat từ dịch đen nấu bột giấy sulfat làm phụ gia xây dựngMỞ ĐẦUTính cấp thiết của đề tàiLignin có rất nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, đặcbiệt lignosulfonat là một dẫn xuất quan trọng của lignin có ứng dụngvới vai trò là chất hoạt động bề mặt trong nhiều lĩnh vực như trongcác ngành xây dựng, dược phẩm, dầu khí, thuốc nhuộm, mực in,nông nghiệp... đã và đang được quan tâm nghiên cứu trên thế giớicũng như Việt Nam.Nghiên cứu, tìm ra phương pháp sulfo hóa lignin thích hợp đểphục vụ cho những mục đích nghiên cứu chuyển quy mô và đểchuyển hóa lignin thành sản phẩm thương mại có giá trị cao, gópphần làm giảm thiểu ô nhiễm do xả thải dịch đen. Các công trìnhtrước đây đã nghiên cứu việc xử lý dịch đen để tách lignin và sulfohóa, tuy nhiên mới chỉ dừng ở quy mô phòng thí nghiệm. Để có thểnghiên cứu chuyển quy mô, cần phải nghiên cứu sâu về động họcquá trình và mô hình thủy động lực học.Với mong muốn tận dụng được nguồn lignin trong dịch đenthải ra từ quá trình sản xuất giấy để sản xuất chất hoạt động bề mặtlignosulfonat ứng dụng trong xây dựng, đề tài tiến hành nghiên cứu“Mô hình hóa quá trình tổng hợp lignosufonat từ dịch đen nấu bộtgiấy sulfat làm phụ gia xây dựng”, làm cơ sở cho việc chuyển quymô sản xuất sản phẩm lignosulfonat từ phòng thí nghiệm sang quymô pilot và lớn hơn nữa là xác định được các thông số chính cho cácthiết bị tại các quy mô sản xuất khác nhau trong công nghiệp.Đề tài được thực hiện với các mục tiêu:- Xác định được chế độ tối ưu để tách lignin từ dịch đen trongnước thải từ nhà máy giấy.- Xây dựng được quy trình tổng hợp lignosulfonat từ lignin táchtừ dịch đen của nhà máy giấy Bãi Bằng và xác định mô hình độnghọc quá trình làm cơ sở cho các nghiên cứu chuyển quy mô.- Ứng dụng thành công chất hoạt động bề mặt lignosulfonat làmchất trợ nghiền tăng mác cho xi măng.Nội dung nghiên cứuSử dụng mô hình thống kê để tối ưu hóa quá trình công nghệtách lignin từ dịch đen.Nghiên cứu lựa chọn quy trình công nghệ tối ưu trong tổnghợp lignosulfonat từ lignin tách được trong dịch đen.1Xây dựng mô hình động học quá trình tổng hợplignosulfonat bằng kỹ thuật phân tích nhiệt quét vi sai (DSC).Mô hình hóa quá trình sulfo hóa lignin trong thiết bị trộn lýtưởng làm việc gián đoạn và xác định các biến công nghệ trongnghiên cứu chuyển quy mô.Nghiên cứu khả năng ứng dụng natri lignosulfonat để sảnxuất chất phụ gia trợ nghiền tăng mác xi măng, thử các tính chất cơlý của xi măng.Tính mới của luận án:1. Tìm ra chế độ tối ưu của quá trình tách lignin từ dịch đen vàxây dựng được quy trình để tổng hợp lignosulfonat (quy trình haigiai đoạn) cho hiệu quả tổng hợp cao, rút ngắn được thời gian vànhiệt độ phản ứng.2. Xác định được mô hình động học giai đoạn hai của phản ứngtổng hợp lignosulfonat.3. Từ kết quả có được trong quá trình nghiên cứu ở quy môphòng thí nghiệm, ứng dụng lignosulfonat làm chất trợ nghiền ximăng tăng mác.CHƢƠNG 1. TỔNG QUANLignosulfonat là một hợp chất cao phân tử mạch dài, tan đượctrong nước.Lignosulfonat tồn tại phổ biến dưới dạng muối amoni hoặc củacác kim loại natri, kali, canxi ... Lignosulfonat dạng bột và dạng lỏngđều có mầu nâu nhạt. Nó có tính chất hoạt động bề mặt mạnh do bảnchất là một polymer tự nhiên có gắn thêm các nhóm sulfonic thânnước và thường được sử dụng làm tác nhân phân tán và hấp phụ bềmặt.Khối lượng phân tử của lignosulfonat là một khoảng lớn, từ 1.000- 140.000 đơn vị cacbon, tuỳ thuộc vào lignin của loại gỗ cứng haygỗ mềm và tùy thuộc vào phương pháp phân lập lignin. Chính nhờkhả năng phân loại độ dài mạch phân tử mà tính tan và tính chất hoạtđộng bề mặt của lignosulfonat có thể thay đổi vô cùng đa dạng tùytheo mục đích sử dụng.Ngành công nghiệp sử dụng lignosulfonat nhiều nhất là côngnghiệp xi măng, chất phụ gia cho bê tông, và các tác nhân để làm ẩm2vữa, để kiểm soát tốc độ hình thành và hydrat hóa của xi măng. Khixi măng được tạo thành từ lò nung, “clanhke” phải được nghiềnthành dạng bột mịn để bán. Lignosulfonat và kraft lignin đã sulfo hóađược bổ sung vào clanhke trong suốt quá trình nghiền để hạn chế sựtái đông kết của các hạt nghiền. Các polyaromatic, polyme đã sulfohóa phản ứng với các liên kết bị bẻ gãy trong quá trình nghiền để cảntrở sự tái liên kết giữa các hạt.CHƢƠNG 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Đối tượngDịch đen được lấy từ Tổng công ty giấy Việt Nam (huyện PhùNinh-tỉnh Phú Thọ). Đây là dịch đen của quá trình nấu theo phươngpháp nấu sulfat với nguyên liệu là bạch đàn, keo lá chàm…Quy trình tổng hợp lignosulfonat từ lignin, sử dụng formalin(HCHO) và natri sulfit (Na2SO3).2.2. Phương pháp nghiên cứu2.1.1. Tách lignin từ dịch đen nhà máy giấyQuá trình tách nhựa và tách lấy lignin từ dịch đen thực hiện theocác bước sau:+ Pha loãng dịch đen với nước theo tỷ lệ 1:1. Đun cách thủy dungdịch với thời gian t = 30 phút ở nhiệt độ 80°C rồi để nguội và lắngcặn qua đêm. Sa ...