Ứng dụng Sodium Sulfite trong sản xuất giấy

Sodium Sulfite - Na2SO3 trong sản xuất giấy: Tác nhân khử lignin và cải thiện chất lượng bột giấy hiện đại

Trong ngành công nghiệp giấy, việc tách lignin ra khỏi sợi cellulose là yếu tố then chốt quyết định chất lượng sản phẩm cuối cùng. Một trong những hóa chất được sử dụng phổ biến nhất cho quá trình này chính là Sodium Sulfite – Na₂SO₃. Nhờ đặc tính khử mạnh, khả năng tạo môi trường kiềm nhẹ ổn định và phản ứng chọn lọc với lignin, sodium sulfite không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình nấu bột giấy mà còn giữ nguyên độ dài và độ bền của sợi cellulose, từ đó nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm giấy thành phẩm.

1. Ứng dụng của Sodium Sulfite – Na₂SO₃ trong sản xuất giấy

1.1. Tác nhân nấu bột giấy trong quy trình sulfit

Ứng dụng:
Sodium Sulfite - Na₂SO₃ là hóa chất chủ lực trong quy trình sulfit (sulfite pulping). Nó giúp phân tách lignin khỏi cấu trúc gỗ mà không phá hủy sợi cellulose, tạo ra bột giấy có độ trắng cao, bền và dễ xử lý tiếp.

Trong công nghiệp, dung dịch Na₂SO₃ thường được dùng với nồng độ 5 – 15%, hoạt động hiệu quả nhất ở nhiệt độ 120 – 160 °C. Điều kiện này giúp tăng tốc độ phản ứng và tối ưu hiệu suất thu hồi bột giấy.

Cơ chế hoạt động:
Ion sulfite (SO₃²⁻) từ Na₂SO₃ có khả năng tấn công liên kết ether và phenylpropanoid trong cấu trúc lignin, phá vỡ chuỗi polymer phức tạp:

Sản phẩm tạo ra là lignosulfonat tan trong nước, dễ dàng loại bỏ trong quá trình rửa bột. Ngoài ra, tính khử nhẹ của Na₂SO₃ còn ngăn ngừa oxy hóa cellulose, bảo toàn độ dài và độ bền sợi bột giấy.

1.2. Tác nhân tẩy trắng và làm sáng bột giấy

Ứng dụng:
Sodium Sulfite còn đóng vai trò là chất tẩy trắng nhẹ trong giai đoạn hoàn thiện bột giấy. Nó giúp loại bỏ lignin còn sót lại và làm sáng màu sợi cellulose trước khi chuyển sang giai đoạn sản xuất giấy.

Liều lượng sử dụng thường nằm trong khoảng 1 – 3% khối lượng bột giấy, kết hợp với oxy hoặc hydrogen peroxide để tăng hiệu quả.

Cơ chế hoạt động:
Ion sulfite hoạt động như một tác nhân khử, phản ứng với các nhóm carbonyl và quinon có màu trong lignin dư thừa, chuyển chúng thành dạng không màu:

Phản ứng này giúp giảm độ màu, tăng độ trắng quang học và cải thiện chất lượng giấy thành phẩm.

1.3. Chất khử oxy trong nước quy trình sản xuất

Ứng dụng:
Trong các nhà máy giấy, Sodium Sulfite được bổ sung vào nước quy trình để khử oxy hòa tan, ngăn ăn mòn thiết bị và giảm thiểu quá trình oxy hóa cellulose trong các bể chứa.

Cơ chế hoạt động:
Phản ứng khử oxy diễn ra đơn giản theo phương trình:

Oxy hòa tan bị loại bỏ hoàn toàn dưới dạng natri sulfat (Na₂SO₄) – một muối trơ không gây ăn mòn. Nhờ đó, hệ thống đường ống và thiết bị trong dây chuyền sản xuất được kéo dài tuổi thọ và duy trì hiệu suất ổn định.

Giá trị thực tiễn trong công nghiệp giấy

Việc ứng dụng Sodium Sulfite – Na₂SO₃ trong sản xuất giấy mang lại nhiều lợi ích vượt trội:

• Hiệu suất tách lignin cao mà không làm tổn hại cấu trúc cellulose.

• Giảm chi phí năng lượng nhờ điều kiện phản ứng nhẹ hơn so với các phương pháp kiềm mạnh.

• Cải thiện độ trắng, độ bền và độ mịn của giấy, đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng cao.

• Tận dụng phụ phẩm lignosulfonat làm chất phụ gia công nghiệp, tăng giá trị kinh tế chuỗi sản xuất.