Nghiên cứu công nghệ tẩy trắng bột giấy sunphát từ nguyên liệu gỗ cứng theo phương pháp ECF rút gọn

8,86 0,0121 5 - - + 84,54 0,07605 85,42 0,7744 6 + - + 84,51 0,34110 84,00 0,2601 7 - + + 84,56 0,13625 86,45 3,5721 8 + + + 83,07 0,50225 83,29 0,0484 Tổng 1,84315 5,2116 Từ các số liệu trên ta tính được: S2tư = 5,2116, S2y = 0,1554. Vậy FTT = (5,2116/0,1554) = 33,54 ≅ 34, nhận thấy FTT < Fbảng = 246, vậy mô hình là tương thích. * Thực hiện bước tiến lên: Mô hình tìm được là dáng điệu mặt đồng mức của không gian biến đổi của độ trắng bột (độ nhớt). Từ mặt đồng mức này ta phải chỉ ra một chiến thuật mà các biến số cần di động để độ trắng của bột sau tẩy (độ nhớt) đạt tới vùng cực trị (tối ưu). Phần tối ưu bắt đầu được tiến hành ở thí nghiệm với các yếu tố ở mức không (0), còn toạ độ của các biến số sẽ được tính theo công thức (2.19). Để chọn biến cơ sở ta tính giá trị của tích |biλi|, trong đó bi là hệ số tương ứng với biến xi, λi là khoảng biến thiên của biến. Chọn các thông số: + λ1 = 100C → |b1λ1| = |-0,605 . 10| = 6,05 60 + λ2 = 15 phút → |b2λ2| = |- 1,02 . 15| = 15,3 + λ3 = 0,1 → |b3λ3| = |1,325 . 0,1| = 0,1325 Nhận thấy giá trị |b2λ2| = 15,3 là giá trị max. Chọn ∆2 = 10 phút làm bước nhẩy cơ sở. Các ∆i tính theo công thức (2.20): ∆1 =3,95 chọn ∆1 = 5 ∆3= 0,087 chọn ∆3 = 0,1 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp tiến lên được đưa ra ở bảng 3.9 Bảng 3.9: Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên, đối với nguyên liệu keo tai tượng theo quy trình (DQ)(PO) Thí Nghiệm x1 (0C) x2 (phút) x3, %clo HT Độ trắng, %ISO Độ nhớt, ml/g 1 77,5 82,5 3,5 83,59 675,9 2 82,5 92,5 3,6 85,63 669,7 3 87,5 102,5 3,7 86,92 666,8 4 92,5 112,5 3,8 87,55 658,0 5 97,5 122,5 3,9 87,95 650,3 Từ kết quả thực nghiệm trên cho thấy để đạt được độ trắng > 86%ISO và chất lượng bột tương đương với mẫu đối chứng (87%ISO, 650,8ml/g) các điều kiện tẩy tối ưu cho giai đoạn (DQ) đối với nguyên liệu là keo tai tượng là: + Nhiệt độ tẩy, 0C: 87,5 + Thời gian tẩy trắng, phút: 102,5 + Mức dùng clo hoạt tính, % so với bột KTĐ: 3,7 III. 4.2. Nguyên liệu là bạch đàn Quá trình tối ưu đối với nguyên liệu bạch đàn được lặp lại tương tự như đối với nguyên liệu là keo tai tượng. Kết quả thực nghiệm trên mô hình được đưa trong bảng 3.10 và 3.11 61 Bảng 3.10. Kết quả tẩy trắng các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu bạch đàn theo quy trình (DQ)(PO) Giai đoạn (PO) Thí nghiệm H.suất% Độ trắng,%ISO Độ nhớt, ml/g 1 92,36 83,91 666,29 2 91,36 84,74 653,27 3 89,92 84,32 632,54 4 95,23 84,64 624,77 5 89,95 84,25 630,45 6 90,90 86,15 665,51 7 92,61 87,44 667,61 8 94,33 87,49 621,88 9 92,34 86,07 659,66 Ghi chú: Các điều kiện mã hóa của 3 biến x1, x2, x3 của từng thí nghiệm xem bảng 3.11; thí nghiệm thứ 9 là ở mức trung tâm. Bảng 3.11: Các số liệu thực nghiệm trên mô hình, với nguyên liệu bạch đàn theo quy trình (DQ)(PO) Biến Hàm mục tiêu, %ISO Thí nghiệm x1 x2 x3 y1 y2 y3 yTB 1 - - - 83,93 83,81 84,00 83,91 2 + - - 84,53 84,43 85,26 84,74 3 - + - 84,21 84,28 84,47 84,32 4 + + - 84,73 84,90 84,30 84,64 5 - - + 84,23 84,31 84,21 84,25 6 + - + 86,17 85,94 86,36 86,15 7 - + + 87,49 87,31 87,51 87,44 8 + + + 87,74 87,65 87,09 87,49 9 0 0 0 85,97 85,98 86,25 86,07 62 * Tính toán các hệ số của hàm mục tiêu: + Hệ số b0 được tính theo công thức (2.7) b0 = + 85,3675 + Các hệ số bi được tính theo công thức (2.8) b1 = + 0,3875 b2 = + 0,605 b3 = + 0,965 + Các hệ số bij được tính theo công thức (2.9) b12 = - 0,295 b13 = + 0,10 b23 = +0,5275 + Hệ số b12..n được tính theo công thức (2.10) b123 = - 0,1675 Phương trình hồi quy thu được có dạng: y = 85,3675 + 0,3875x1 + 0,605x2 + 0,965x3 – 0,295x1x2 + 0,1x1x3 + +0,5275x2x3 – 0,1675x1x2x3 (3.4) Số hệ số của mô hình B = 8 * Kiểm tra sự có nghĩa của các hệ số trong phương trình (3.4): dựa trên chuẩn số Student t (tra bảng St = (f,N)), theo điều kiện (2.11) + Tính các phương sai: Phương sai phân số cho mỗi thí nghiệm, tính theo (2.12 và 2.13) S2y= 0,07762 Phương sai phân bố cho mỗi lần đo, tính theo (2.14) S2yTB = 0,025873 Phương sai phân bố cho từng hệ số hồi quy, tính theo (2.15) S2b = 0,003234 hay Sb = 0,0569 + Tra bảng St (f,N) [32] f = N. (k-1) = 8 (3-1) = 16, k là số lần lặp lại thí nghiệm (k=3,N=8) St (16,8) với p = 0,05 (sai số của phép xác định) được t = 2,120 và 63 Sb.t = 0,12056 So sánh với các hệ số của phương trình hồi quy (3.2) ta thấy tất chỉ có ⎟ b13⎟ < Sb.t , vậy ta loại hệ số này và hệ số của mô hình B’ = 7 và phương trình hồi quy sẽ có dạng: y = 85,3675 + 0,3875x1 + 0,605x2 + 0,965x3 – 0,295x1x2 +0,5275x2x3 – - 0,1675x1x2x3 (3.5) * Kiểm tra sự tương thích của mô hình: Dựa vào chuẩn số Fisher, điều kiện để mô hình thích ứng là FTT <Fbảng. + Fbảng = g(f1,f2), f1 = N.(k-1), f2= N - B’. Vậy Fbảng = g (16,1) =246 [32]. + FTT được tính theo (2.18) Phương sai dư tương ứng S2tư của mỗi thí nghiệm được tính theo công thức (2.16 và 2.17). Các số liệu tính toán trên mô hình được đưa ra trong bảng 3.12. Bảng 3.12: Các số liệu tính toán trên mô hình với nguyên liệu bạch đàn theo quy trình (DQ)(PO) Thí nghiệm x1 x2 x3 yiTB (%ISO) Si2 yTT (%ISO) S2iTT 1 - - - 83,91 0,00925 83,81 0,01 2 + - - 84,74 0,2053 84,84 0,01 3 - + - 84,32 0,0181 84,23 0,0081 4 + + - 84,64 0,09565 84,74 0,01 5 - - + 84,25 0,0028 84,35 0,01 6 + - + 86,15 0,0443 86,05 0,01 7 - + + 87,44 0,1215 87,54 0,01 8 + + + 87,49 0,12405 87,39 0,01 Tổng 0,62095 0,0781 Từ các số liệu trên ta tính được: S2tư = 0,0781, S2y = 0,07762 64 Vậy FTT = (0,0781/0,07762) = 1, nhận thấy FTT < Fbảng = 246, vậy mô hình là tương thích. * Thực hiện bước tiến lên: Mô hình tìm được là dáng điệu mặt đồng mức của không gian biến đổi của độ trắng bột (độ nhớt). Từ mặt đồng mức này ta phải chỉ ra một chiến thuật mà các biến số cần di động để độ trắng của bột sau tẩy (độ nhớt) đạt tới vùng cực trị (tối ưu). Phần tối ưu bắt đầu được tiến hành ở thí nghiệm với các yếu tố ở mức không (0), còn toạ độ của các biến số sẽ được tính theo công thức (2.19). Để chọn biến cơ sở ta tính giá trị của tích |biλi|, trong đó bi là hệ số tương ứng với biến xi, λi là khoảng biến thiên của biến. Chọn các thông số: + λ1 = 100C → |b1λ1| = |0,3875 . 10| = 3,875 + λ2 = 15 phút → |b2λ2| = |0,605 . 15| = 9,075 + λ3 = 0,1 → |b3λ3| = |0,965 . 0,1| = 0,0965 Nhận thấy giá trị |b2λ2| = 9,075 là giá trị max. Chọn ∆2 = 10 phút làm bước nhẩy cơ sở. Các ∆i tính theo công thức (2.20): ∆1 = 4,27 chọn ∆1 = 5 ∆3 = 0,1063 chọn ∆3 = 0,1 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp tiến lên được đưa ra ở bảng 3.13 Bảng 3.13: Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên với nguyên liệu bạch đàn theo quy trình (DQ)(PO) Thí Nghiệm x1 (0C) x2 (phút) x3, %clo HT Độ trắng, %ISO Độ nhớt, ml/g 1 77,5 82,5 3,5 86,07 659,66 2 82,5 92,5 3,6 86,78 655,89 3 87,5 102,5 3,7 87,67 651,78 4 92,5 112,5 3,8 87,92 646,80 5 97,5 122,5 3,9 88,03 641,19 65 Từ kết quả thực nghiệm trên cho cho thấy để đạt được độ trắng > 86%ISO và chất lượng bột tương đương với mẫu đối chứng (87,02%ISO, 640,0ml/g) các điều kiện tẩy tối ưu cho giai đoạn (DQ) đối với nguyên liệu là bạch đàn là: + Nhiệt độ tẩy, 0C: 87 + Thời gian tẩy trắng, phút: 102 + Mức dùng clo hoạt tính, % so với bột KTĐ: 3,7 Các kết quả nghiên cứu trên cho thấy, cùng một quy trình tẩy trắng song đối với mỗi loại nguyên liệu khác nhau thì các điều kiện tiến hành cũng khác nhau. Đối với quy trình (DQ)(PO) thì nguyên liệu gỗ bạch đàn cho kết quả tốt hơn III. 5. Xác định điều kiện tối ưu cho quy trình tẩy D0(EO)D1 Trong nghiên cứu quy trình này các điều kiện công nghệ trong giai đoạn (EO) và D1 sẽ được giữ nguyên chỉ nghiên cứu sự ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ giai đoạn tẩy D0 tới chất lượng bột. Các điều kiện công nghệ: Các điều kiện công nghệ của giai đoạn (EO)và D1 Điều kiện công nghệ (EO) D1 Nồng độ bột, % 10 10 Nhiệt độ, 0C 75 75 Thời gian, phút 60 90 pH cuối - 3-4 Mức dùng clo hoạt tính (%Cl-) 1 Áp suất oxy, bar 3 - Mức dùng kiềm, % 0,15xK1 - Mức dùng MgSO4,% 0,2 - Ghi chú: K1, là trị số kappa sau giai đoạn D0 và giai đoạn EO Đối với giai đoạn tẩy trắng D0 thì ba yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng bột là nhiệt độ tẩy, mức dùng đioxyt clo và thời gian tẩy, do vậy 3 yếu tố này sẽ được chọn làm biến tối ưu còn các yếu tố khác sẽ được giữa nguyên gồm + Nồng độ bột khi tẩy: 10% Gọi: + Nhiệt độ tẩy trắng được ký hiệu là biến x1 : (0C) + Thời gian tẩy trắng được ký hiệu là biến x2 : (phút) 66 + Tổng lượng dùng đioxyt clo (tính theo lượng clo hoạt tính) x3 : (%) Trong đó: Nhiệt độ tẩy được thay đổi trong khoảng: 600C đến 950C Thời gian tẩy được thay đổi trong khoảng: 15 phút đến 150 phút Tổng lượng dùng đioxyt clo (tính theo clo hoạt tính): 1,5% đến 2,5% so với bột KTĐ Hàm mục tiêu y: đánh giá hiệu quả của quá trình tẩy trắng thông qua độ trắng %ISO và độ nhớt ml/g. Ở đây ta sẽ dùng độ trắng để làm hàm mục tiêu, đồng thời sẽ xác định độ nhớt làm căn cứ lựa chọn thứ 2. Hàm mục tiêu có dạng y = b0 + b1x1 + b2x2 + b3x3 + b12x1x2 + b13x1x3 + b23x2x3 + b123.x1x2x3 (3.1) Quy hoạch thực nghiệm với ma trận đầy đủ, số thí nghiệm đầy đủ N =23 = 8. Bảng 3.14. Mã hóa các biến thí nghiệm thực nghiệm theo quy trình D0(EO)D1 Tên biến Ký hiệu Mức trên Mã Mức dưới Mã Mức giữa Mã Nhiệt độ tẩy (0C) x1 95 + 60 - 77,5 0 Thời gian tẩy (phút) x2 150 + 15 - 82,5 0 Tổng clo hoạt tính, % x3 3,5 + 1,5 - 2,5 0 Từ ma trận mã hoá ở bảng 3.14 trên, tiến hành tẩy trắng bột với nguyên liệu là keo tai tượng và bạch đàn. Sau khi tẩy trắng, bột được rửa sạch, xác định hiệu suất, độ trắng và độ nhớt. III. 5.1. Nguyên liệu là bạch đàn Kết quả thực nghiệm trên mô hình được đưa trong bảng 3.15 và 3.16 67 Bảng 3.15. Kết quả tẩy trắng các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu bạch đàn theo quy trình D0(EO)D1 TN Độ trắng %ISO Độ nhớt, ml/g Hiệu suất, % 1 82,06 683,45 88,36 2 82,06 679,45 89,55 3 81,80 685,48 91,19 4 83,15 679,52 90,44 5 84,79 682,95 90,27 6 84,71 678,94 88,32 7 84,21 679,38 91,54 8 86,28 677,94 90,32 9 85,29 674,95 90,17 Ghi chú: Các điều kiện mã hóa của 3 biến x1, x2, x3 của từng thí nghiệm xem bảng 3.16; thí nghiệm thứ 9 là ở mức trung tâm. Bảng 3.16: Các số liệu thực nghiệm trên mô hình với nguyên liệu bạch đàn theo quy trình D0(EO)D1 Biến Hàm mục tiêu, %ISO Thí nghiệm x1 x2 x3 y1 y2 y3 yTB 1 - - - 82,53 81,38 82,28 82,06 2 + - - 81,79 82,33 82,05 82,06 3 - + - 81,76 81,89 81,75 81,80 4 + + - 83,17 83,09 83,18 83,15 5 - - + 85,15 84,62 84,62 84,79 6 + - + 85,32 84,31 84,51 84,71 7 - + + 84,44 83,84 84,36 84,21 8 + + + 86,39 86,50 85,94 86,28 9 0 0 0 85,29 68 * Tính toán các hệ số của hàm mục tiêu: + Hệ số b0 được tính theo công thức (2.7) b0 = 83,633 + Các hệ số bi được tính theo công thức (2.8) b1 = 0,4175 b2 = 0,2275 b3 = 1,365 + Các hệ số bij được tính theo công thức (2.9) b12 = 0,4375 b13 = 0,08 b23 = 0,02 + Hệ số b12..n được tính theo công thức (2.10) b123 = 0,1 Phương trình hồi quy thu được có dạng: y = 83,633 + 0,4175x1 + 0,2275x2 + 1,365x3 + 0,4375x1x2 + 0,2275x1x3 + 0,02x2x3 + 0,1x1x2x3 (3.6) Số hệ số của mô hình B = 8 * Kiểm tra sự có nghĩa của các hệ số trong phương trình (3.2): dựa trên chuẩn số Student t (tra bảng St = (f,N)), theo điều kiện (2.11) + Tính các phương sai: Phương sai phân số cho mỗi thí nghiệm, tính theo (2.12 và 2.13) S2y = 0,12766 Phương sai phân bố cho mỗi lần đo, tính theo (2.14) S2yTB = 0,04255 Phương sai phân bố cho từng hệ số hồi quy, tính theo (2.11) S2b = 0,00532 hay Sb = 0,07293 + Tra bảng St (f,N) [32] f = N. (k-1) = 16, k là số lần lặp lại thí nghiệm (k= 3 ,N= 8 ) St (16,8) với p = 0,05 (sai số của phép xác định) được t = 2,120 và 69 Sb.t = 0,1546 So sánh với các hệ số của phương trình hồi quy (3.2) ta thấy có ⎟ b123⎟ , ⎟ b23⎟ < Sb.t , vậy ta loại hệ số này và hệ số của mô hình B’ = 6 và phương trình hồi quy sẽ có dạng: y = 83,633 + 0,4175x1 + 0,2275x2 + 1,365x3 + 0,4375x1x2 + 0,2275x1x3 (3.7) * Kiểm tra sự tương thích của mô hình: Dựa vào chuẩn số Fisher, điều kiện để mô hình thích ứng là FTT <Fbảng. + Fbảng = g(f1,f2), f1 = N.(k-1), f2= N - B’. Vậy Fbảng = 194 [32]. + FTT được tính theo (2.18) Phương sai dư tương ứng S2tư của mỗi thí nghiệm được tính theo công thức (2.16 và 2.17). Các số liệu tính toán trên mô hình được đưa ra trong bảng 3.17. Bảng 3.17: Các số liệu tính toán trên mô hình với nguyên liệu bạch đàn theo quy trình D0(EO)D1 Thí nghiệm x1 x2 x3 yiTB (%ISO) Si2 yTT (%ISO) S2iTT 1 - - - 82,06 0,36585 82,288 0,05198 2 + - - 82,06 0,07295 81,793 0,07129 3 - + - 81,80 0,0061 81,868 0,00462 4 + + - 83,15 0,00245 83,123 0,00073 5 - - + 84,79 0,0937 84,563 0,05153 6 + - + 84,71 0,28605 84,978 0,07182 7 - + + 84,21 0,10615 84,143 0,00449 8 + + + 86,28 0,08805 86,308 0,00078 Tổng 1,0213 0,25724 Từ các số liệu trên ta tính được: S2tư = 0,042874, S2y = 1,0213 70 Vậy FTT = 23,82 , nhận thấy FTT < Fbảng = 194 * Thực hiện bước tiến lên: Mô hình tìm được là dáng điệu mặt đồng mức của không gian biến đổi của độ trắng bột (độ nhớt). Từ mặt đồng mức này ta phải chỉ ra một chiến thuật mà các biến số cần di động để độ trắng của bột sau tẩy (độ nhớt) đạt tới vùng cực trị (tối ưu). Phần tối ưu bắt đầu được tiến hành ở thí nghiệm với các yếu tố ở mức không (0), còn toạ độ của các biến số sẽ được tính theo công thức (2.19). Để chọn biến cơ sở ta tính giá trị của tích |biλi|, trong đó bi là hệ số tương ứng với biến xi, λi là khoảng biến thiên của biến. Chọn các thông số: + λ1 = 50C → |b1λ1| = |0,4175. 10 | = 2,085 + λ2 = 20 phút → |b2λ2| = | 0,2275. 20 | = 4,55 + λ3 = 0,05 → |b3λ3| = | 1,365.0,1 | = 0,06825 Nhận thấy giá trị |b2λ2| = 4,55 là giá trị max. Chọn ∆2 = 15 phút làm bước nhẩy cơ sở. Các ∆i tính theo công thức (2.20): ∆1 = 6,8 chọn ∆2 = 7 ∆3 = 0,225 chọn ∆3 = 0,25 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp tiến lên được đưa ra ở bảng 3.18 Bảng 3.18: Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên đối với nguyên liệu bạch đàn theo quy trình D0(EO)D1 Thí Nghiệm x1 (0C) x2 (phút) x3, %clo HT Độ trắng, %ISO Độ nhớt, ml/g 1 77,5 82,5 2,00 85,29 674,95 2 84,5 97,5 2,25 85,87 672,86 3 90,5 112,5 2,50 86,41 670,28 4 97,5 127,5 2,75 87,68 658,45 5 97,5 127,5 3,00 88,78 645,35 71 Từ kết quả thực nghiệm trên cho phép chọn các điều kiện tẩy tối ưu cho giai đoạn D0 đối với nguyên liệu bạch đàn là: + Nhiệt độ tẩy, 0C: 90,50C + Thời gian tẩy trắng, phút: 112,5 phút + Mức dùng clo hoạt tính, % so với bột KTĐ: 2,5. III. 5.2. Nguyên liệu là keo tai tượng Quá trình tối ưu đối với nguyên liệu bạch đàn được lặp lại tương tự như đối với nguyên liệu là bạch đàn Kết quả thực nghiệm trên mô hình được đưa trong bảng 3.19 và 3.20 Bảng 3.19. Kết quả tẩy trắng các mẫu thực nghiệm với nguyên liệu keo tai tượng theo quy trình D0(EO)D1 TN Độ trắng %ISO Độ nhớt, ml/g Hiệu suất, % 1 82,50 725,45 88,89 2 82,56 726,89 89,05 3 82,35 723,78 90,54 4 83,52 718,54 89,85 5 85,10 716,50 90,12 6 86,02 710,09 89,67 7 85,66 716,13 90,43 8 86,90 689,59 89,37 9 85,45 717,67 90,09 Ghi chú: Các điều kiện mã hóa của 3 biến x1, x2, x3 của từng thí nghiệm xem bảng 3.20; thí nghiệm thứ 9 là ở mức trung tâm. 72 Bảng 3.20: Các số liệu thực nghiệm trên mô hình với nguyên liệu keo tai tượng theo quy trình D0(EO)D1 Biến Hàm mục tiêu, %ISO Thí nghiệm x1 x2 x3 y1 y2 y3 yTB 1 - - - 82,05 82,62 82,83 82,50 2 + - - 82,68 81,93 83,07 82,56 3 - + - 82,21 82,48 82,36 82,35 4 + + - 83,47 83,72 83,37 83,52 5 - - + 84,43 85,05 85,83 85,10 6 + - + 86,22 85,97 85,87 86,02 7 - + + 85,67 85,52 85,79 85,66 8 + + + 86,85 86,77 87,08 86,90 9 0 0 0 85,45 * Tính toán các hệ số của hàm mục tiêu: + Hệ số b0 được tính theo công thức (2.7) b0 = + 84,33 + Các hệ số bi được tính theo công thức (2.8) b1 = + 0,42375 b2 = + 0,28125 b3 = + 1,59375 + Các hệ số bij được tính theo công thức (2.9) b12 = + 0,17875 b13 = + 0,11625 b23 = + 0,07875 + Hệ số b12..n được tính theo công thức (2.10) b123 = - 0,9875 73 Phương trình hồi quy thu được có dạng: y = 84,33 + 0,42375x1 + 0,28125x2 + 1,59375x3 + 0,17875x1x2 + 0,11625x1x3 + 0,07875x2x3 – 0,9875x1x2x3. [3.8] Số hệ số của mô hình B = 8 * Kiểm tra sự có nghĩa của các hệ số trong phương trình (3.2): dựa trên chuẩn số Student t (tra bảng St = (f,N)), theo điều kiện (2.11) + Tính các phương sai: Phương sai phân số cho mỗi thí nghiệm, tính theo (2.12 và 2.13) S2y = 0,13978 Phương sai phân bố cho mỗi lần đo, tính theo (2.14) S2yTB = 0,04659 Phương sai phân bố cho từng hệ số hồi quy, tính theo (2.11) S2b = 0,00582 hay Sb = 0,0763 + Tra bảng St (f,N) [32] f = N. (k-1) = 16, k là số lần lặp lại thí nghiệm (k=3 , N= 8 ) St (16,8) với p = 0,05 (sai số của phép xác định) được t = 2,120 và Sb.t = 0,16179 So sánh với các hệ số của phương trình hồi quy (3.2) ta thấy có ⎟ b13⎟;⎟ b23⎟< Sb.t , vậy ta loại các hệ số này và hệ số của mô hình B’ = 6 và phương trình hồi quy sẽ có dạng: y = 84,33 + 0,42375x1 + 0,28125x2 + 1,59375x3 + 0,17875x1x2 – 0,9875x1x2x3 [3.9] * Kiểm tra sự tương thích của mô hình: Dựa vào chuẩn số Fisher, điều kiện để mô hình thích ứng là FTT <Fbảng. + Fbảng = g(f1,f2), f1 = N.(k-1) = 16, f2= N - B’ = 2. Vậy Fbảng = 194 [32]. + FTT được tính theo (2.18) Phương sai dư tương ứng S2tư của mỗi thí nghiệm được tính theo công thức (2.16 và 2.17). Các số liệu tính toán trên mô hình được đưa ra trong bảng 3.21. 74 Bảng 3.21: Các số liệu tính toán trên mô hình với nguyên liệu keo tai tượng theo quy trình D0(EO)D1 Thí nghiệm x1 x2 x3 yiTB (%ISO) Si2 yTT (%ISO) S2iTT 1 - - - 82,50 0,1629 83,20 0,49 2 + - - 82,56 0,3357 81,72 0,7056 3 - + - 82,35 0,0183 81,43 0,8464 4 + + - 83,52 0,0325 82,63 0,7921 5 - - + 85,10 0,49215 84,41 0,4761 6 + - + 86,02 0,0325 86,87 0,7225 7 - + + 85,66 0,0183 86,59 0,8649 8 + + + 86,90 0,0259 85,82 1,1666 Tổng 1,11825 5,8481 Từ các số liệu trên ta tính được: S2tư = 2,92405 , S2y = 0,13978 Vậy FTT = 20,92; nhận thấy FTT < Fbảng = 194. Vậy mô hình tìm được là tương thích. * Thực hiện bước tiến lên: Mô hình tìm được là dáng điệu mặt đồng mức của không gian biến đổi của độ trắng bột (độ nhớt). Từ mặt đồng mức này ta phải chỉ ra một chiến thuật mà các biến số cần di động để độ trắng của bột sau tẩy (độ nhớt) đạt tới vùng cực trị (tối ưu). Phần tối ưu bắt đầu được tiến hành ở thí nghiệm với các yếu tố ở mức không (0), còn toạ độ của các biến số sẽ được tính theo công thức (2.19). Để chọn biến cơ sở ta tính giá trị của tích |biλi|, trong đó bi là hệ số tương ứng với biến xi, λi là khoảng biến thiên của biến. Chọn các thông số: + λ1 = 100C → |b1λ1| = | 0,42375.10 | = 4,2375 75 + λ2 = 15 phút → |b2λ2| = |0,28125.15 | = 4,21875 + λ3 = 0,1 → |b3λ3| = | 1,59375.0,1 | = 0,159375 Nhận thấy giá trị |b1λ1| = 4,2375 là giá trị max. Chọn ∆1 = 10 phút làm bước nhẩy cơ sở. Các ∆i tính theo công thức (2.20): ∆2 = 9,96 chọn ∆2 = 10 ∆3 = 0,376 chọn ∆3 = 0,4 Ma trận thực nghiệm theo phương pháp tiến lên được đưa ra ở bảng 3.22 Bảng 3.22: Ma trận thực nghiệm tối ưu theo phương pháp tiến lên với nguyên liệu keo tai tượng theo quy trình D0(EO)D1 Thí nghiệm x1 (0C) x2 (phút) x3, %clo HT Độ trắng, %ISO Độ nhớt, ml/g 1 77,5 82,5 2,0 85,45 717,67 2 87,5 92,5 2,4 86,18 711,06 3 97,5 102,5 2,8 87,56 705,21 Từ kết quả thực nghiệm trên cho phép chọn các điều kiện tẩy tối ưu cho giai đoạn D0 đối với nguyên liệu là keo tai tượng là: + Nhiệt độ tẩy, 0C: 97,5 + Thời gian tẩy trắng, phút: 102,5 + Mức dùng clo hoạt tính, % so với bột KTĐ: 2,8 Kết luận: Từ các kết quả quy hoạch thực nghiệm trên cho phép rút ra các điều kiện công nghệ của quy trình tẩy trắng ECF rút gọn. đối với hai loại nguyên liệu: Keo tai tượng và bạch đàn: Bột trước trước khi vào tẩy phải được tách loại lignin bằng oxy – kiềm đảm bảo trị số kapp: 9 – 10. 76 1. Đối với quy trình (DQ)*(PO): Bảng 3.23: Các điều kiện công nghệ cho quy trình ECF rút gọn (DQ)(PO) Điều kiện công nghệ (DQ)* (PO) Nồng độ bột, % 10 10 Nhiệt độ, 0C 87 – 90 90 Thời gian, phút 102 120 pH cuối 2-3 10,5-11,0 Mức dùng clo hoạt tính (%Cl-) 3,7 - Áp suất oxy, bar - 6 Mức dùng kiềm, % - 0,15xK3 Mức dùng MgSO4,% - 0,2 Mức dùng H2O2, % - 1,0 Mức dùng Na2SiO3, % - 0,35 Mức dùng H2SO4, % - Mức dùng ETDA, % 0,5 - Ghi chú: K3 là trị số kappa sau giai đoạn sau giai đoạn (DQ)* 2. Đối với quy trình D* (EO)D1 Bảng 3.24: Các điều kiện công nghệ cho quy trình ECF rút gọn D*(EO)D1 D* (EO) D1 Điều kiện công nghệ Keo TT Bạch đàn Keo TT Bạch đàn Keo TT Bạch đàn Nồng độ bột, % 10 10 10 10 10 10 Nhiệt độ, 0C 95 90 75 75 75 75 Thời gian, phút 102 112 60 60 90 90 pH cuối 2-3 2-3 - - 3-4 3-4 Mức dùng clo hoạt tính (%Cl-) 2,8 2,5 - - 1 1 Áp suất oxy, bar - - 3 3 - - Mức dùng kiềm, % - - 0,15xK1 0,15xK1 - - Mức dùng MgSO4,% - - 0,2 0,2 - - Ghi chú: K1 là trị số kappa sau giai đoạn sau giai đoạn D* 77 III. 6. Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật và môi trường Để đánh giá hiệu quả một cách đầy đủ của các quy trình ECF rút gọn đã nghiên cứu được đối với hai loại nguyên liệu: bạch đàn, keo tai tượng cần dựa trên cơ sở so sánh với quy trình ECF thông thường về các mặt sau: - Các định mức tiêu hao cho sản xuất - Chất lượng sản phẩm - Mức độ ô nhiễm môi trường - Khả năng đầu tư… III.6.1. So sánh một số chỉ số tiêu hao hóa chất chính trong các quy trình tẩy ECF Thực tế trong sản xuất công nghiệp, các chi phí sản xuất gồm rất nhiều yếu tố tạo thành nên các phép so sánh dưới đây chủ yếu tập chung vào chi phí hóa chất chính trong quá trình tẩy trắng. Bảng 3.25. So sánh một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của các quy trình ECF rút gọn với quy trình ECF thông thường.(tính cho nguyên liệu có mức dùng lớn nhất) Đv tính: 1000 đồng (DQ)*(PO) D*(EO)D1 D0E0D1E1D2 TT Hóa chất Số lượng Đơn giá Thành tiền Số lượng Đơn giá Thành tiền Số lượng Đơn giá Thành tiền 1 Nguyên liệu, 50% khô, tấn 4,3 600 2.580 4,3 600 2.580 4,3 600 2.580 2 Metanol, kg 2,47 10,5 25,9 2,53 10,5 26,6 3 10,5 31,5 3 NaOH 96%,kg 22,0 11,5 253,0 22 11,5 253,0 34 11,5 391,0 4 Na2ClO3, kg 23,0 15,0 345,0 23,6 15,0 354,0 28 15,0 420,0 6 H2SO4 98%,kg 16,5 6,0 99,0 16,5 6,0 99,0 16,5 6,0 99,0 7 Oxy, kg 15 4,0 60,0 15 4,0 60,0 15 4,0 60,0 8 MgSO4, kg 2,6 15,0 39,0 2,6 15,0 39,0 2,6 15,0 39,0 9 H2O2 30%kg 31 10,0 301,0 - - - - - - 10 ETDA, kg 4,5 15,0 67,0 - - - - - - 11 Na2SiO3, kg 3,4 3,5 11,9 - - - - - Tổng 3.781,8 3.411,6 3.620,5 78 Từ kết quả tính sơ bộ cho thấy chi phi hóa chất cho quy trình 2 giai đoạn (DQ)*(PO) là cao nhất và quy trình D*(EO)D1 là thấp nhất. Điều này cũng cho phép kết luận: quy trình D*(EO)D1 có tính khả thi cao. Thực tế trên thế giới quy trình này đã được áp dụng trong một số nhà máy mới ở Brazin. Về tiêu thụ nhiệt năng theo các tài liệu [17, 18, 26] cho thấy tiết kiệm so với quy trình cũ không nhiều do hầu hết các quy trình đều tiến hành ở nhiệt độ cao với thới gian khá dài. Một trong các ưu điềm của quy trình rút gọn là tinh giảm được một số giai đoạn tẩy nên chi phí đầu tư ban đầu giảm khá nhiều, nước sử dụng trong dây chuyền giảm, mức độ ô nhiễm thấp. III.6.2. So sánh một số chỉ tiêu chất lượng bột giữa các quy trình ECF rút gọn và quy trình ECF thông thường Các tính chất cơ lý của các mẫu bột giấy ứng dụng quy trình ECF rút gọn trên được đưa ra trong bảng 3.26. Bảng 3.26:Chỉ số độ bền cơ lý của bột khi ứng dụng quy trình ECF rút gọn mới. (DQ)*(PO) D*(EO)D1 D0E0D1E1D2 Tính chất Keo tai tượng Bạch đàn Keo tai tượng Bạch đàn Keo tai tượng Bạch đàn Mức dùng clo HT, % 3,7 3,7 3,8 3,5 4,5 4,5 Hiệu suất tẩy, % 92,42 92,12 92,10 92,50 90,78 92,02 Độ trắng bột , %ISO 86,92 87,67 87,56 86,41 87,0 87,0 Độ nhớt, ml/g 666,80 651,78 705,21 670,28 650,78 640,00 Chiều dài đứt, m 7690 7594 8150 7950 7590 7660 Chỉ số xé, mN.m2/g 8,1 7,9 8,3 8,8 8,1 8,0 Chỉ số hồi màu, % 1,458 1,346 1,567 0,975 1,662 1,542 Ghi chú: bột sau tẩy được nghiền trên máy nghiền tiêu chuẩn PFI với: áp lực nghiền 3,44kN/cm2, nồng độ nghiền 10%, số vòng nghiền 8000 vòng. Từ kết quả đưa trong bảng 3.26 cho thấy bột tẩy theo quy trình ECF rút gọn cho phép giảm lượng dùng đioxyt clo (khoảng 17%), giảm bớt giai đoạn tẩy nhưng 79 chất. lượng bột vẫn tương đương và có phần trội hơn so với quy trình ECF thông thường. III.6.3. So sánh các yếu tố ảnh hưởng tới môi trường Vấn đề lo ngại nhất của nước thải ngành công nghiệp sản xuất bột giấy là các hợp chất chứa clo hữu cơ AOX có trong nư