Lignin là một trong những thách thức lớn của các hệ thống xử lý nước thải. Vậy Lignin là gì? Có mặt ở đâu? Tại sao Lignin khó xử lý? Cùng Biogency tìm hiểu ngay.
Các nội dung chính
Lignin là gì?
Lignin là một loại hợp chất cao phân tử có cấu trúc vô định hình. Là một loại Polime thơm không Carbohydrate có mạch nhánh với Monome là các đơn vị Phenylpropan không tan và khó bị phân hủy bằng Enzyme. Lignin tạo liên kết với các Hemicellulose bao quanh Cellulose.
Lignin có mặt ở hầu hết mọi loại thực vật có mạch trên cạn. Chúng giúp cho cây đứng thẳng, bảo vệ cây khỏi sự tấn công từ các yếu tố môi trường bên ngoài. Ở thực vật, Lignin giúp chống thấm nước qua vách tế bào mô xylen, ngăn cản sự xâm nhập của vi sinh vật gây bệnh. Lignin có thể tham gia vào nhiều loại phản ứng đặc trưng như các phản ứng clo hóa, este hóa, oxy hóa, dimetyl hóa,…
Lignin thường tồn tại ở 3 trạng thái: thủy tinh, dẻo, và lỏng dính. Phân loại sẽ gồm Lignin chứa lưu huỳnh và Lignin không không chứa lưu huỳnh. Trong đó, Lignin không chứa lưu huỳnh thường được dùng để sản xuất thương mại và ứng dụng vào nhiều lĩnh vực trong cuộc sống.
Lignin có nhiều trong nước thải nào?
Lignin là hợp chất tự nhiên, chiếm 10-30% trong sinh khối thực vật, là hợp chất tập trung nhiều ở những mô hoá gỗ, có tác dụng kết dính tế bào và tăng độ bền cơ học cho các vách tế bào. Chính vì vậy, Lignin sẽ xuất hiện nhiều với hàm lượng cao trong nước thải ngành sản xuất gỗ, giấy. Ở Việt Nam, nguyên liệu được sử dụng cho sản xuất bột giấy là keo và bạch đàn, hàm lượng Lignin trong hai loại gỗ này chiếm khoảng 27,6%.
Ngoài ra, ngày nay Lignin đã được khám phá và có thể đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực sử dụng trong sản xuất các sản phẩm công nghiệp khác nhau như nhựa sinh học, nhiên liệu sinh học, phân bón sinh học, phụ gia thực phẩm, hóa chất giá trị gia tăng, dệt may, thức ăn chăn nuôi, chất bôi trơn, sản phẩm chăm sóc cá nhân, chất kết dính, v.v. Lignin được điều chế đặc biệt thích hợp trở thành hoạt chất cho tính chống oxy hóa, chống vi khuẩn và virus,…
Vì sao nước thải chứa Lignin là thách thức lớn?
Khó khăn lớn đối với các nước thải chứa Lignin đó là hợp chất này rất khó xử lý bởi các phương pháp thông thường. Trong quá trình sản xuất giấy, Lignin là hợp chất dị vòng cao phân tử của các rượu P-coumaryl, Coniferyl và Sinapyl rất khó loại bỏ (Gonzalo et al., 2016). Không chỉ có cấu trúc phức tạp, Lignin còn không hòa tan trong nước hay các dung môi hữu cơ thông thường hay các axit đậm đặc.
Hơn thế nữa, Lignin không bị ảnh hưởng bởi các tác động của Enzyme. Hợp chất Lignin cũng là nguyên nhân khiến hàm lượng COD trong nước thải vượt mức cho phép, gây khó khăn cho cả hệ thống. Việc xử lý nước thải chứa hàm lượng Lignin cao trở thành một vấn đề đặc biệt phức tạp và đòi hỏi các phương pháp xử lý chuyên biệt để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Trong sản xuất bột giấy, Lignin làm cho giấy có màu vàng và giòn, khó lưu trữ được lâu. Để khắc phục vấn đề này, thông thường dăm mảnh nguyên liệu gỗ được nấu với hóa chất ở nhiệt độ nhất định nhằm hòa tan Lignin và một số chất hữu cơ. Bột giấy sau khi nấu còn lẫn một phần các hợp chất Lignin biến tính được tẩy trắng bằng hóa chất như clo, dioxit clo và xút.
Vì vậy, nước thải rửa bột giấy sau nấu và tẩy trắng có độ màu rất cao do chứa Lignin và các dẫn xuất của Lignin ở dạng trùng ngưng và clo hóa, chất rắn lơ lửng chủ yếu là xơ, axit béo, tannin, axit nhựa, stilben…Các hợp chất có chứa clo là những hợp chất rất độc hại đối với hệ sinh thái dưới nước và sức khỏe con người nhưng lại khó bị phân hủy, đặc biệt khi đã kết hợp với Lignin (Hossain and Ismail, 2015).
Các quy trình xử lý nước thải thông thường hiếm khi có hiệu quả trong việc loại bỏ hoàn toàn Lignin khỏi nước thải của nhà máy giấy. Một loạt các phương pháp nhiệt, cơ học và hóa lý đã được áp dụng để loại bỏ Lignin. Hơn nữa, phương pháp sinh học để loại bỏ Lignin sử dụng các vi sinh vật bao gồm vi khuẩn và nấm làm phương pháp xử lý một bước và/hoặc kết hợp các kỹ thuật hóa lý khác nhau. So với các phương pháp khác, quá trình sinh học phân hủy Lignin được coi là thân thiện với môi trường, tiết kiệm chi phí và bền vững.
Như vậy với những chia sẻ trên Biogency hy vọng bạn đã phần nào có thêm thông tin, hiểu thêm về hợp chất Lignin cũng như lý do vì sao nước thải chứa hợp chất này khó xử lý. Nếu quan tâm đến các giải pháp xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, bạn vui lòng liên hệ Biogency qua Hotline 0909 538 514 để được hỗ trợ tư vấn chi tiết và nhanh chóng.
>>> Xem thêm: Cách xử lý Lignin trong nước thải sản xuất giấy
Chịu trách nhiệm nội dung
Phó Giám Đốc - Đồng Thị Tú Anh
