漂白草浆技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

草类原料是我国造纸的主要原料，在对草类浆进行漂白时我国的造纸厂大多仍采用传统的次氯酸盐漂白或次氯酸盐漂白与过氧化氢漂白相结合的漂段。本文 研究 了对碱法苇浆和碱法麦草浆和亚硫酸盐-甲醛麦草浆采用高温NaClO漂白及后续H2O2漂白的漂白工艺，并选择相应的木质素模型物 研究 了在高温NaClO漂白中的酚型与非酚型木质素的结构变化。主要 研究 结果如下：

1、碱法苇浆用高温

NaClO漂白相对常规NaClO漂白可大幅降低浆料卡伯值，提高白度，并能活化木质素，使残余木质素易于在后续段中脱除。经HTP漂白的碱法苇浆可脱除浆中大部分木质素，获得较高的白度，并维持良好的纸浆粘度。碱法苇浆高温NaClO漂白的最佳条件是：漂白温度70℃，有效氯用量5％，漂白时间15min。苇浆NaClO漂白后废水的COD随温度的升高而升高，70℃漂白废水的COD较38℃的增加了19％。

2、麦草AP浆经高温

NaClO漂白的漂白效果明显优于麦草SFP浆。高温NaClO漂白可活化木质素，其残余木质素易于在后续漂白中脱除。在麦草浆的H<T中，用氯量对卡伯值和白度的影响最大，温度次之，漂白时间的影响最小。卡伯值随着用氯量的增加降低，白度随用氯量的增加而升高；当温度低于75℃时，卡伯值随温度升高而降低，温度超过75℃则随温度升高而升高。白度在温度低于75℃时随温度升高而升高，温度超过75℃时，则随温度升高而降低。麦草浆的最佳漂白工艺条件是：漂白温度为70℃，用氯量为5％，时间10min。

3、HTP漂白效果受HT段的条件的影响，适当的漂白条件对过氧化氢漂白起积极作用。经HTP漂白后的AP浆的白度可提高135％，达到86.68％ISO；对SFP浆也可得到白度84.68％ISO，粘度下降只有17.8％。

4、对木质素酚型和非酚型模型物香草醛和3,4-二甲氧基苯甲醛与NaClO反应后的紫外和红外吸收光谱的 研究 发现，酚型木质素模型物与NaClO反应，而非酚型的木质素模型物与NaClO不反应。香草醛与NaClO的反应是瞬间完成的，与时间无关，反应随温度的升高而加剧。温度升高破坏更多的苯环，并且得到更多的氧化产物。

5．对漂白浆的红外光谱 研究 初步证明，高温条件下ClO-对纤维素的氧化增强，生成的氧化产物增多。高温漂白产生的有机酸氧化产物，是漂白过程中体系pH值下降较多的的原因。

第二节 产品工艺特点或流程

新方法制浆工艺是：备料→两项分离（草料与外来杂质土、地膜等）→化学预浸池→搓浆机→水解池→磨浆机→1号漂池→2号漂池漂液循环使用（当药剂浓度不足时补加浓度）→定性药剂池终止反应→脱水机→商品浆→浆池→纸机→成品纸。

工艺特点：

1、三节。节水节电节煤。每吨漂白浆全程用水6—8吨，扣除循环用水吨浆添加清水仅为2吨。（国家规定用水标准草浆380吨，木浆300吨，化机浆120吨，国际最节水工艺吨浆20吨。）吨浆用电300—800度，是传统制浆的30—50％。

2、三无。无碱无硫无氯。世界已禁氯漂白，但仅少量全无氯漂白浆。钠离子、硫离子、氯离子对人体、环境危害极大，其中氯化物反应生成的“二恶英”，可随污水、废弃物和空气中的颗粒存留几十年，进入人体后随血液长期侵蚀消化、免疫、内分泌、呼吸及生殖系统而导致癌症。新工艺所制成的浆料不仅无氯害，而且具有消毒、杀菌、防腐、除臭、净化空气的功能。

3、三高。高得率（70％--95％）；高白度（60％ISO—95%ISO）；高强度（以麦草为例，裂断长可高达4600）（传统制浆有高得率就没有高白度、高强度，有高白度、高强度就没有高得率，三者是相矛盾的，高得率浆（70％以上）的最大弊端就是返黄和发脆。）。新工艺不仅融三高为一体，而且可以生产稻麦草高得率漂白浆，这在国际制浆史上尚无先例，浆料不仅不返黄，在光照下尚可增白。

4、控制污染。治理污染分三个层次，第一减量，第二控制，第三是在生产中根本不产生污染。新工艺采用自偶氧化温和制浆法已做到在生产中不产生黑液，废水经处理后循环使用不外排，原液COD吨浆已控制在10—20kg之间，这是传统工艺根本做不到的。

5、原料广泛。新工艺可将各种具有纤维的原料制成不同浆种，在同一工艺上，既可制作木浆，也可制作草浆，还可将红麻、桑条、棉秆、枝桠材等制成上等浆料，这对充分利用秸秆资源是非常可贵的。

6、投资少、成本低、收益高。万吨漂白浆工艺投资3千1百万元，仅相当于传统工艺污水处理部分的投资（同质同量浆厂投资需1亿元以上）。吨浆成本仅为1500—1800元，二年或更短的时间即可收回投资。

第三节 国内外技术未来发展趋势 分析

我国造纸工业中非水材浆占纸浆总产量的80%以上。生产方式以碱法制浆和含氯漂白为主，由于碱回收设备投资大、黑液提取率低，在实际应用中草浆碱回收量仅占 行业 总碱回收量的1～1.5%，宏观碱回收率只有0.5%～1%，99%以上的残碱随着黑液排放，对周围的水系及土壤造成严重污染，大量制浆企业因此而停产倒闭。利用生物技术改进制浆造纸工艺，是中小型制浆造纸企业减少污染，恢复生产的重要发展方向。

生物制浆工艺技术是在中国农业大学等单位有关专家协助下，经多年精心研制而成的。该工艺在不使用任何化学物质条件下，以专一性极强的纯生物分解方法，将草中的胶质和杂细胞等物质分解剔除，有效保留植物纤维，从而达到安全、清洁、高效生产纸浆的目的。同传统的化学制浆方法相比，采用生物制浆工艺的突出优点：一是不污染环境，具有很好的生态效益，符合环境保护政策要求。二是可大幅度降低资源消耗，降低成本。以龙须草制浆原料消耗为例，传统的碱法制浆每生产1吨纸浆耗草2.5吨，投入产出比为2.5：1，而生物制浆的投入产出比为1.6：1，比碱法制浆节约原料40%。三是经济效益良好。应用生物制浆工艺生产纸浆，当生产能力达到万吨以上产量时，销售利润率高达100%，可当年投产当年收回投资。四是社会效益显著。应用生物制浆工艺造浆，不仅不污染环境，还可带动相关 行业 发展。目前，应用生物制浆工艺生产的纸浆经过国家专业机构检验测定，各项质量指标完全达到国家规定标准。

中国的造纸量和消费量分别占世界总量的10％和14％，仅次于美国居世界第二位。专家预测，2010年，我国纸品市场消费量将达到7000～8000万吨。纸及纸制品需求巨大。

但是目前国内外造纸的原料木材极度短缺，全球42％的工业用材是用于制造木浆，到2010年这一比例将上升到46％，而近几年，全球森林平均每年减少840万公顷，其中砍伐1460万公顷，新种植或更新仅仅520万公顷。随着原始森林数量的减少，木材产量将不断下降。从国内看，虽然早在80年代，政府便号召企业推行林浆纸一体化这个模式，但十几年过去了，到2003年底，中国已经种植速生丰产林面积不到300万亩，仅占整个速生林 规划 面积的1.4％，并且，许多企业种植的速生林仅仅作为观赏林，真正用于造纸的几乎微乎其微。随着中国原材料结构的调整，木浆进口也增长迅速，木浆进口量已居世界第一，达到全世界木浆进出口的总和。事实上，中国纸业不仅仅面临原材料之困，更面临着环保之困。而且中国造纸厂普遍污染严重，不符合国家的环保政策。中国造纸企业走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路是必然趋势。但是，说说容易，多数造纸企业或制浆企业是没有污染综合治理投资能力的。

显然，生物制浆技术，对国内造纸业是一个福音。生物制浆技术的优点是以生物代替化学药品制浆，无有机化合物、无污染。而龙须草的资源也比较容易开发，可替代经济速生林成为环保纸浆的资源。如果国内外大型的造纸企业应用此项技术，可大大减少污染治理的投资。
 

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