เทคโนโลยีการฟอกขาวสำหรับกระดาษไม้ไผ่แบบใดได้รับความนิยมมากกว่ากัน?

การผลิตกระดาษจากไม้ไผ่ในประเทศจีนมีประวัติศาสตร์ยาวนาน ลักษณะทางกายภาพและองค์ประกอบทางเคมีของเส้นใยไม้ไผ่มีคุณสมบัติพิเศษ ความยาวเฉลี่ยของเส้นใยยาว และโครงสร้างจุลภาคของผนังเซลล์เส้นใยมีความพิเศษ ทำให้ประสิทธิภาพในการพัฒนาเยื่อกระดาษดี และเยื่อกระดาษฟอกขาวมีคุณสมบัติทางแสงที่ดี คือ ความทึบแสงและค่าสัมประสิทธิ์การกระเจิงแสงสูง ปริมาณลิกนินในวัตถุดิบไม้ไผ่ (ประมาณ 23% ถึง 32%) สูง ทำให้การต้มเยื่อกระดาษมีปริมาณด่างและซัลไฟด์สูงกว่า (โดยทั่วไปซัลไฟด์อยู่ที่ 20% ถึง 25%) ใกล้เคียงกับไม้สน นอกจากนี้ ปริมาณเฮมิเซลลูโลสและซิลิคอนในวัตถุดิบยังสูง ทำให้ระบบการล้างเยื่อกระดาษ การระเหยน้ำดำ และการทำให้เข้มข้นของอุปกรณ์ทำงานได้ยาก อย่างไรก็ตาม วัตถุดิบไม้ไผ่ก็ยังไม่ใช่วัตถุดิบที่ดีที่สุดสำหรับการผลิตกระดาษ

ระบบฟอกเยื่อไม้ไผ่ขนาดกลางและขนาดใหญ่ในอนาคต จะใช้กระบวนการฟอกแบบ TCF หรือ ECF เป็นหลัก โดยทั่วไปแล้ว เมื่อรวมกับความลึกของการกำจัดลิกนินและการกำจัดลิกนินด้วยออกซิเจนในกระบวนการผลิตเยื่อกระดาษ การใช้เทคโนโลยีฟอกแบบ TCF หรือ ECF ตามจำนวนขั้นตอนการฟอกที่แตกต่างกัน จะสามารถฟอกเยื่อไม้ไผ่ให้มีความขาวตามมาตรฐาน ISO ได้ 88% ~ 90%

การเปรียบเทียบการฟอกสีไม้ไผ่ด้วยวิธี ECF และ TCF

เนื่องจากไม้ไผ่มีปริมาณลิกนินสูง จึงจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการกำจัดลิกนินอย่างล้ำลึกและการกำจัดลิกนินด้วยออกซิเจนร่วมด้วย เพื่อควบคุมค่า Kappa ของสารละลายที่เข้าสู่ ECF และ TCF (แนะนำให้ <10) โดยใช้ลำดับการฟอกขาว ECF สองขั้นตอนที่เสริมด้วย Eop การปรับสภาพด้วยกรด หรือลำดับการฟอกขาว TCF สองขั้นตอนที่เสริมด้วย Eop ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถฟอกเยื่อไม้ไผ่ซัลเฟตให้มีความขาวสูงถึง 88% ISO ได้

ประสิทธิภาพการฟอกขาวของวัตถุดิบไม้ไผ่ที่แตกต่างกันนั้นแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่ค่า Kappa 11 ถึง 16 หรือมากกว่านั้น แม้จะใช้การฟอกขาวสองขั้นตอน ECF และ TCF เยื่อกระดาษก็จะได้ระดับความขาวเพียง 79% ถึง 85% เท่านั้น

เมื่อเปรียบเทียบกับเยื่อไม้ไผ่ฟอกขาวแบบ TCF เยื่อไม้ไผ่ฟอกขาวแบบ ECF มีการสูญเสียจากการฟอกขาวน้อยกว่าและมีความหนืดสูงกว่า โดยทั่วไปสามารถสูงถึงมากกว่า 800 มล./กรัม แต่แม้แต่เยื่อไม้ไผ่ฟอกขาวแบบ TCF ที่ได้รับการปรับปรุงในปัจจุบัน ความหนืดก็ยังสูงถึงเพียง 700 มล./กรัม คุณภาพของเยื่อไม้ไผ่ฟอกขาวแบบ ECF และ TCF เป็นข้อเท็จจริงที่ไม่อาจปฏิเสธได้ แต่เมื่อพิจารณาถึงคุณภาพของเยื่อกระดาษ ต้นทุนการลงทุน และต้นทุนการดำเนินงานแล้ว การฟอกขาวเยื่อไม้ไผ่โดยใช้การฟอกขาวแบบ ECF หรือ TCF ยังไม่มีข้อสรุปที่แน่ชัด ผู้ตัดสินใจในแต่ละองค์กรใช้กระบวนการที่แตกต่างกัน แต่จากแนวโน้มการพัฒนาในอนาคต การฟอกขาวเยื่อไม้ไผ่แบบ ECF และ TCF จะอยู่ร่วมกันไปอีกนาน

ผู้สนับสนุนเทคโนโลยีการฟอกเยื่อกระดาษแบบ ECF เชื่อว่าเยื่อกระดาษที่ฟอกด้วยวิธี ECF มีคุณภาพเยื่อกระดาษที่ดีกว่า ใช้สารเคมีน้อยลง ประสิทธิภาพการฟอกสูง ในขณะที่ระบบอุปกรณ์มีความสมบูรณ์และมีเสถียรภาพในการทำงาน อย่างไรก็ตาม ผู้สนับสนุนเทคโนโลยีการฟอกเยื่อกระดาษแบบ TCF โต้แย้งว่าเทคโนโลยีการฟอกเยื่อกระดาษแบบ TCF มีข้อดีคือปล่อยน้ำเสียจากโรงงานฟอกเยื่อน้อยกว่า ความต้องการด้านการป้องกันการกัดกร่อนของอุปกรณ์ต่ำ และการลงทุนต่ำ สายการผลิตเยื่อไม้ไผ่ซัลเฟตแบบฟอกปราศจากคลอรีนด้วยวิธี TCF ใช้ระบบฟอกแบบกึ่งปิด การปล่อยน้ำเสียจากโรงงานฟอกเยื่อสามารถควบคุมได้ที่ 5 ถึง 10 ลูกบาศก์เมตรต่อตันเยื่อกระดาษ น้ำเสียจากส่วน (PO) ถูกส่งไปยังส่วนการกำจัดลิกนินด้วยออกซิเจนเพื่อนำไปใช้ และน้ำเสียจากส่วน O ถูกส่งไปยังส่วนล้างตะแกรงเพื่อนำไปใช้ และสุดท้ายเข้าสู่ระบบการกู้คืนด่าง น้ำเสียที่เป็นกรดจากส่วน Q เข้าสู่ระบบบำบัดน้ำเสียภายนอก เนื่องจากการฟอกขาวโดยไม่ใช้คลอรีน สารเคมีจึงไม่กัดกร่อน อุปกรณ์ฟอกขาวจึงไม่จำเป็นต้องใช้ไทเทเนียมหรือสแตนเลสพิเศษ สามารถใช้สแตนเลสธรรมดาได้ ดังนั้นต้นทุนการลงทุนจึงต่ำ เมื่อเทียบกับสายการผลิตเยื่อกระดาษแบบ TCF ต้นทุนการลงทุนของสายการผลิตเยื่อกระดาษแบบ ECF จะสูงกว่า 20% ถึง 25% และการลงทุนในสายการผลิตเยื่อกระดาษทั่วไปก็สูงกว่า 10% ถึง 15% นอกจากนี้ การลงทุนในระบบการกู้คืนสารเคมีก็สูงกว่า และการดำเนินงานก็ซับซ้อนกว่าด้วย

โดยสรุป การผลิตเยื่อไม้ไผ่ด้วยกระบวนการฟอกขาวแบบ TCF และ ECF ที่มีความขาวสูงถึง 88% ถึง 90% นั้นเป็นไปได้ ควรใช้เทคโนโลยีการกำจัดลิกนินอย่างละเอียด การกำจัดลิกนินด้วยออกซิเจนก่อนการฟอกขาว การควบคุมค่า Kappa ของเยื่อในระบบฟอกขาว และการใช้กระบวนการฟอกขาวที่มีลำดับการฟอกขาวสามหรือสี่ขั้นตอน ลำดับการฟอกขาวแบบ ECF ที่แนะนำสำหรับเยื่อไม้ไผ่คือ OD(EOP)D(PO), OD(EOP)DP; ลำดับการฟอกขาวแบบ L-ECF คือ OD(EOP)Q(PO); และลำดับการฟอกขาวแบบ TCF คือ Eop(ZQ)(PO)(PO), O(ZQ)(PO)(ZQ)(PO) เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมี (โดยเฉพาะปริมาณลิกนิน) และสัณฐานวิทยาของเส้นใยแตกต่างกันอย่างมากในไม้ไผ่แต่ละสายพันธุ์ จึงควรทำการศึกษาอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับประสิทธิภาพการผลิตเยื่อกระดาษและกระดาษของไม้ไผ่สายพันธุ์ต่างๆ ก่อนการก่อสร้างโรงงาน เพื่อเป็นแนวทางในการพัฒนากระบวนการและเงื่อนไขที่เหมาะสม