Sử dụng rơm làm nguyên liệu cho công nghiệp giấy theo phương pháp hóa-cơ kết hợp tách lignin

Hội Nghị Khoa Học & Cụng Nghệ lần 9 Phõn ban Cụng nghệ Húa học 
SỬ DỤNG RƠM LÀM NGUYấN LIỆU CHO CễNG NGHIỆP GIẤY THEO 
PHƯƠNG PHÁP HểA-CƠ KẾT HỢP TÁCH LIGNIN 
Đặng Thị Thanh Bỡnh, Hồ Lờ Thuỷ Tiờn, La Thị Thỏi Hà, 
Nguyễn Thị Ngọc Bớch, Nguyễn Thị Hồng Võn 
Khoa Cụng Nghệ Hoỏ Học, Đại Học Bỏch Khoa, Tp.Hồ Chớ Minh, Việt Nam 
BẢN TểM TẮT 
Rơm cú thể được sử dụng làm bao bỡ cú tớnh chất cơ lý cao theo phương phỏp hoỏ cơ . Kết quả thực 
nghiệm cho thấy sử dụng phương phỏp nấu soda sẽ cho chất lượng bột tốt hơn phương phỏp sulfit . Hiệu 
suất bột soda đạt trong khoảng 48-62% khi hàm lượng NaOH thay đổi từ 5-15 %. Mẫu bột được chuẩn bị 
để đạt độ nghiền 50-650SR, bột sẽ cú độ khỏng đứt 4486m, độ bục 167KPa, độ khỏng xộ 32mN. Ngoài ra, 
lignin – tỏch từ dịch nấu bột – cú thể sử dụng làm chất chống oxy hoỏ cho màng nhựa PP. 
ABSTRACT 
The main of this study is to explore the feasibility of using rice straw as raw material in chemi - 
mechanical pulp industry. There are better soda-AQ pulp quality than sulfite-AQ pulp. The soda pulp 
yield is about 48-62% when NaOH changed 5-15%. The pulp breaking length is about 4486m, tear index 
of 32mN, burst index of 167 KPa when beaten to 50-650SR. The extracted lignin from soda black liquor 
can be used as antioxidant for polypropylen film. 
1.GIỚI THIỆU 
 Đó từ lõu, rơm được sử dụng làm nguyờn 
liệu nấu bột giấy. Với rơm lỳa gạo tỷ lệ chiều dài 
sợi/đường kớnh sợi là 110/1 [1]. Tớnh chất này 
làm cho quỏ trỡnh tạo hỡnh giấy từ rơm được tốt 
hơn. So với gỗ, rơm cú tỷ lệ pentosan cao hơn và 
đặc biệt là hàm lượng SiO2 trong rơm cao hơn gỗ 
khoảng 15 lần [2]. Khi sử dụng rơm để nấu bột 
soda, hiệu suất đạt được < 40 % và hiệu suất sẽ 
được cải thiện khi sử dụng phương phỏp hoỏ – 
cơ [3]. 
 Tuy nhiờn, việc sử dụng rơm để sản xuất bột 
húa hay húa–cơ phải đối mặt với một khú khăn 
rất lớn là vấn đề xử lý dịch đen do hàm lượng 
SiO2 của rơm quỏ cao. Người ta cú thể tỏch bớt 
lượng silic này bằng cỏch dựng CaO [6,7] trước 
khi đưa vào lũ thu hồi kiềm. 
 Một giải phỏp khỏc là sử dụng phương phỏp 
thu hồi lignin cú trong dịch đen [4,5]. Tuy nhiờn, 
lignin tỏch từ dịch nấu rơm cú thể sẽ bị lẫn silic 
và hemicellulose. Cú những nghiờn cứu cho 
thấy cú thể tăng độ tinh khiết cho lignin bằng 
phương phỏp kết tủa phõn đoạn cú sử dụng kết 
hợp cồn và axit vụ cơ [4,5 ]. 
2.PHƯƠNG PHÁP 
 Cắt nhỏ rơm thành những đoạn ngắn cú kớch 
thước 2-4cm và xử lý rơm bằng phương phỏp 
soda-AQ( NaOH - AQ) và sulfit – AQ (Na2SO3 
+Na2CO3 -AQ). Quỏ trỡnh nấu thực hiện ở 1700C 
và 1h30 phỳt. Bột sau nấu được đem nghiền trờn 
mỏy nghiền Hà Lan để khảo sỏt tớnh chất cơ lý 
của bột giấy. 
3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 
3.1 So sỏnh hai phương phỏp Soda-AQ và 
Sulfit-AQ 
 Rơm được nấu theo hai phương phỏp trờn với 
hàm lượng NaOH tượng đương 10% và bột thu 
được đem nghiền trờn mỏy nghiền Hà Lan với 
nồng độ bột nghiền 15.7g/l. 
Độ nghiền, độ khỏng đứt, độ khỏng xộ của 
bột sulfit đều thấp hơn so với bột soda (Hỡnh 
1,2,3). Quỏ trỡnh nấu bột soda thực hiện trong 
mụi trường kiềm mạnh hơn phương phỏp sulfit 
nờn khả năng hoà tan lignin của quỏ trỡnh soda 
tốt hơn. So với bột sulfit, bột soda dễ nghiền hơn 
và tớnh chất cơ lý được cải thiện tốt hơn sau quỏ 
trỡnh nghiền. 
 Trang 1
Hội Nghị Khoa Học & Cụng Nghệ lần 9 Phõn ban Cụng nghệ Húa học 
20
30
40
50
60
70
80
90
0 20 40 60
Thời gian(phỳt)
Đ
ộ 
ng
hi
ền
Boọt Soda - AQ Boọt Sunfit -AQ
Hỡnh 1: Sự biến thiờn độ nghiền của hai loại bột 
theo thời gian 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Thời gian (phỳt)
Đ
ộ 
kh
ỏn
g 
xộ
 (m
N
)
Bột Soda - AQ Bột Sunfit - AQ
Hỡnh 2: Sự biến thiện độ khỏng xộ của hai loại 
bột theo thời gian 
0
1000
2000
3000
4000
5000
0 10 20 30 40 50
Thời gian(phỳt)
Đ
ộ 
kh
ỏn
g 
 đ
ứ
t (
m
)
Boọt Soda - AQ Boọt Sunfit - AQ
Hỡnh 3: Sự biến thiờn độ khỏng đứt của hai loại 
bột theo thời gian. 
3.2 Thời gian nghiền và nồng độ nghiền 
Bột thu sau khi nấu rơm theo phương phỏp 
soda-AQ với hàm lượng 5,10,15% NaOH được 
đem nghiền trờn mỏy nghiền Hà Lan với thời 
gian và nộng độ bột khỏc nhau . 
Độ nghiền của bột tăng theo thời gian 
nghiền. Khi thay đổi nồng độ bột nghiền thỡ 
khả năng phỏt triển độ nghiền của cỏc mẫu 
cũng khỏc nhau. Ban đầu, khi tăng nồng độ 
bột nghiền thỡ độ nghiền tăng. Càng tăng 
thời gian nghiền thỡ mức độ phỏt triển độ 
nghiền của cỏc mẫu cú nồng cao rất chậm và 
thấp hơn mẫu cú nồng độ thấp. (Bảng 1, 
Hỡnh 4) 
Bảng 1: Ảnh hưởng của thời gian nghiền đến độ 
nghiền của bột 
N
30
40
50
60
70
80
90
0 10 20 30 40 50
Thời gian (phỳt)
Đ
ộn
gh
iề
n 
10g/l 15.7g/l 20g/l 25g/l
Hỡnh 4: Ảnh hưởng của thời gian nghiền 
và nồng độ bột nghiền đến độ nghiền. 
ồng độ bột nghiền Thời gian 
nghiền 
(phỳt) 
10g/l 15.7g/l 20g/l 25g/l 
0 38 43 44 44 
5 46 50 52 53 
10 54 57 55 56 
15 61 63 61 61 
20 65 65 63 63 
25 68 67 65 64 
30 70 69 67 66 
35 76 74 68 67 
40 77 76 69 69 
45 80 79 70 69 
 Trang 2
Hội Nghị Khoa Học & Cụng Nghệ lần 9 Phõn ban Cụng nghệ Húa học 
Bảng 2: Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ 
bột nghiền đến độ khỏng đứt của bột 
Nồng độ bột nghiền Thời gian 
nghiền 
(phỳt) 10g/l 15.7g/l 20g/l 25g/l 
0 2106 2631 2960 3194 
5 2268 2759 3196 3415 
10 3026 3123 3408 3510 
15 3435 4112 3617 3893 
20 3608 4296 4120 3988 
25 4046 4486 4216 4134 
30 4305 4320 4238 4092 
35 4220 4104 4440 4078 
40 4104 3918 4802 4005 
45 3851 3708 4622 3776 
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0 10 20 30 40 50
Thời gian ( phỳt)
Đ
ộ 
kh
ỏn
g 
đứ
t (
m
)
10g/l 15.7g/l 20g/l 25g/l
Hỡnh 5: Ảnh hưởng của thời gian và nồng độ 
bột nghiền đến độ khỏng đứt của bột giấy. 
Độ khỏng đứt tăng theo thời gian nghiền và 
đạt cực đai sau 25 phỳt. Tại cỏc thời điểm ban 
đầu, độ khỏng đứt tăng theo nồng độ nghiền. Khi 
thời gian nghiền tăng, độ khỏng đứt của mẫu cú 
nồng độ thấp được cải thiện nhanh hơn so với 
mẫu cú nồng độ cao. Mẫu 20g/l đạt độ khỏng đứt 
cao nhất sau 40 phỳt. (Hỡnh 5) 
Tuy nhiờn, nếu so sỏnh ở cựng một độ nghiền 
(0SR) thỡ mẫu 15.7g/l đạt những tớnh năng cơ 
lý tốt nhất so với cỏc mẫu bột khỏc. 
3.3Hàm lượng NaOH trong giai đoan nấu 
30
40
50
60
70
80
90
0 10 20 30 40 50
Thời gian (phỳt)
Đ
ộ 
ng
hi
ền
5% NaOH 10%NaOH 15%NaOH
Hỡnh 6: Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH trong 
giai đoạn nấu đến độ nghiền của bột 
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
5500
0 10 20 30 40 50
Thời gian(phỳt)
Đ
ộ 
kh
ỏn
g 
đứ
t 
(m
)
5% NaOH 10%NaOH 15%NaOH
Hỡnh 7: Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH 
trong gian đoạn nấu đến độ khỏng đứt của 
bột. 
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 10 20 30 40 50
Thời gian (phỳt)
Đ
ộ 
kh
ỏn
g 
xộ
 (m
N
)
5% NaOH 10% NaOH 15% NaOH
 Trang 3
Hội Nghị Khoa Học & Cụng Nghệ lần 9 Phõn ban Cụng nghệ Húa học 
Hỡnh 8: Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH 
trong gian đoạn nấu đến độ khỏng xộ của 
bột 
Kết quả thu được cho thấy, mẫu 15%NaOH 
cú độ khỏng đứt cao nhất. Tuy nhiờn, nếu so 
sỏnh một cỏch tổng thể thỡ mẫu 10%NaOH sau 
khi nghiền 25 phỳt đó đạt tớnh chất cơ lý tương 
đối tốt cú thể sử dụng làm giấy bao bỡ.( Hỡnh 
6,7,8) 
3.4 Lignin tỏch từ dịch đen soda 
Dịch đen của quỏ trỡnh nấu rơm khụng thể 
đưa vào lũ thu hồi do hàm lượng silic trong dịch 
qỳa cao. Dịch đen soda chứa rất nhiều lignin. 
Lignin tỏch từ dịch đen ở dạng bột mịn, cú màu 
nõu sẫm, cú thể được sử dụng làm chất chống 
oxy húa cho màng nhựa PP (Hỡnh 9). 
0
200
400
600
800
1000
0 0.6 1.2
Hàm lượng
 lignin (%)
Đ
ộ 
gi
ón
 đ
ứ
t 
ε (
%
)
Ban Đầu Chiếu xạ UV trong 2 tuần
Hỡnh 9: Ảnh hưởng của lignin đến độ gión 
đứt ε của màng nhựa PP. 
Ban đầu, khi cú mặt lignin thỡ độ gión đứt của 
màng nhựa PP giảm xuống. Sau khi chiếu xạ UV 
trong 2 tuần , độ gión đứt của mẫu chứa 0.6 % 
lignin giảm rất ớt so với mẫu khụng chứa lignin. 
Như vậy, lignin cú khả năng làm giảm qỳa trỡnh 
lóo húa của màng nhựa PP. Tuy nhiờn, nếu hàm 
lượng lignin tăng lờn nữa thỡ vai trũ chống lóo 
hoỏ của lignin khụng thể hiện được nữa – cú thể 
lỳc này lignin lại thể hiện vai trũ của chất xỳc 
tiến .Khả năng chống lóo hoỏ của lignin phụ 
thuộc vào số lượng nhúm chức -OH cú trờn mạch 
lignin. 
4.KẾT LUẬN 
Bột rơm nấu theo phương phỏp soda-AQ 
với 10%NaOH sau khi nghiền 25 phỳt với 
nồng độ bột nghiền 15.7g/l sẽ đạt đượcđộ 
nghiền 680SR, độ khỏng đứt 4486m, độ 
khỏng xộ 32mN, độ bục 167KPa . Với tớnh 
chất cơ lý đạt được, bột rơm nấu theo 
phương phỏp hoỏ-cơ cú thể sử dụng làm giấy 
bao bỡ. Ngoài ra, lignin tỏch từ dịch soda cú 
thể ứng dụng làm chất chống lóo hoỏ cho 
màng nhựa PP. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Aronovsky, SI., “Annual crop Fibers” in 
Pulp and Paper Manufacture, Vol II , 
Mac Graw – Hill , Newyork 1969 
2. Jeyasinggam J., TAPPI CA report No 
53:7, 1974 
3. Mirsa D.K., Pulp and Paper int.,( June 
1967, May 1968) 
4. Runcang Sun, J. Mark Lawther , W.B. 
Banks, B. Xiao, Effect of extraction on 
the molecular weight of wheat straw 
lignins, Industrial Crops and Products 6 
(1997) 97-106. 
5. B.Xiao,X.F.Sun, Runcang Sun, 
Chemical, structural,and thermal 
characterizations of alkali-soluble 
lignins and hemicelluloses,and cellulose 
from maize stems, rye straw, and rice 
straw, Polymer Degradation and 
stability 74 (2001) 307-319 
6. Tạp chớ cụng nghệ giấy thỏng 3, T ổng 
Cụng ty Giấy Việt Nam - Hiệp hội Giấy 
Việt Nam, 2001 
7. Tạp chớ cụng nghệ giấy thỏng 9,Tổng 
Cụng ty Giấy Việt Nam - Hiệp hội Giấy 
Việt Nam, 2002 
 Trang 4