纳米技术在制浆造纸领域的应用研究进展
Research and achievement of the application of nanotechnology in the field of pulping and papermaking
纳米技术是随着扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等微观表征和操纵技术的发展而迅速发展起来的一门崭新的科学技术。其基本含义是指在纳米尺度(1~100nm之间,即10﹣9~10﹣7m)上研究物质组成体系的运动规律和相互作用,以及在应用中实现特有功能和智能作用的多学科交叉的科学和技术[1]。当物质尺寸进入纳米数量级时,其本身便具有了小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等,从而赋予其不同于宏观物体所具有的新的物理、化学和生物学特征。正是这些“特征”使得纳米材料有着广泛的应用价值。现在对纳米材料的研究及应用已深入到众多学科领域,造纸工业也不例外,并且随着人们对物质及其结构在纳米尺度上理解的深入,纳米技术可以渗透到制浆造纸工业的各个方面[1,2]。
1 纳米技术在制浆原料中的应用
有文献介绍[3],木材纳米技术一般应该是指将木材碾碎至纳米超微粒子木粉的技术。因为木材细胞直径相对较粗,从现有技术水平和实际应用的意义上讲,木纤维一般只能加工到微米级,并以纳微米作为应用主体,其范围为100~10000nm。
木材纤维的尺寸相对纳米来说很大。例如,1根针叶木纤维大约比纳米尺度大1000倍[4]。通过木材纳微米技术改变木材的细胞结构和控制细胞的生长,就可能改变木材性质。因此,利用木材微米尺寸的细胞合成和加工技术在细胞内部进行细胞组织的分解、变化和合成,就可以形成更利于制浆造纸的新材种。
如果将木材加工到纳米级,木材原来的细胞结构被破坏,纤维组织结构发生变化,纤维素、半纤维素和木素可在加工过程中用机械方法分离,这样就可以大大提高木素利用率、提高制浆得率及提高制浆造纸工业对环境的友好性。
2 纳米技术在纤维改性中的应用
纤维表面性质对纸张抄造和纸张质量非常重要,所以,近年来利用分层自组装技术(layer-by-layer-self-assembly)对纤维表面进行分层纳米涂布(layer-by-layer-nanocoating)以实现对纤维表面改性的研究越来越引人注目[5]。自组装技术具有通用性,可以制备不同尺度范围的组织,且费用低,是一种非常重要的纳米结构制备技术[6]。分层纳米涂布就是该技术在造纸工业中的一种应用,其方法是将带有相反电荷的聚合电解质或纳米颗粒连续沉积在纤维表面[7](如图1所示)。将经过表面改性的纤维加入到浆料中抄造纸张,可以改善纸张强度、适印性、不透明度和平滑度等。
Zhiguo Zheng等[8]用多种聚合电解质对木纤维进行了分层纳米涂布的研究,他们用3~4个聚阳离子/聚阴离子双层来涂布,根据涂层的分子组成不同,改性后的纤维表面和内腔可以形成5~40nm厚的聚合物薄膜。将带有正电荷和负电荷的改性纤维以1:1的比例混合后抄纸,纸张拉伸强度可以增加1倍。此外,他们对二次纤维的改性研究发现[5],将带有正电荷的改性二次纤维加入到带有负电荷纤维的原浆中抄纸,可以显著增加纸张的拉伸强度和撕裂强度。当原浆中改性二次纤维含量高达40%时,手抄片的拉伸强度仍不会降低。其原因是,改性后纤维之间较强的静电结合代替了部分氢键结合,从而使纸张强度显著增加。
文献[9,10]报道,用多层聚丙烯胺和聚丙烯酸对木纤维进行改性后,抄成纸张的干强度和湿强度都得到明显改善,这不仅与聚电解质的吸附量有关,还与最外层聚电解质的类型和结构有关。当聚电解质沉积层数为5层,且最外屋为阳离子聚丙烯胺时,纸张强度可以增加1倍。此外,用阳离子淀粉和阴离子淀粉对木纤维改性后,纸张强度同样得到显著提高,并发现支链含量高的阳离子淀粉更有利于纸张强度的改善[1]。其原因是,富含支链的阳离子淀粉可以更好地附着在纤维表面,且其支链可以进入到纤维细胞壁中。
另外,Zonghua Lu等[12]分别用直径为30~80nm的TiO2、SiO2球形纳米颗粒和直径为50nm的管状纳米级埃洛石(halloysiteclaynamotubes)对硫酸盐针叶木纤维进行纳米涂布,扫描电镜显示这些连续的纳米颗粒涂层可以完全沉积在纤维上(见图2)。从图2可以看出,用不同大小和形状的纳米颗粒对纤维涂布,可以使得纤维表面具有不同的微细结构。SiO2纳米颗粒较为松散地附着在纤维表面;而TiO2纳米涂层则有更加聚集的外观;由于管状纳米级埃洛石的长度为(600±200)nm,所以它们在纤维表面就形成了任意定向的疏松的网状结构。4层TiO2、SiO2和埃洛石涂层的厚度分别为92nm、116nm和230nm。手抄片白度检测显示,用纳米TiO2改性纤维抄成纸张的白度比普通纤维抄成纸张的白度高4%。用纳米颗粒改性的纤维抄纸,在保持与普通纸张拉伸强度相近的情况下,其空隙率比普通纸张高30%~50%。
纳米自组装技术应用于纤维改性的研究才刚刚开始。该技术对二次纤维的改变将会大大增加二次纤维的利用率。另有专家预言[4],自组装纳米涂布技术将会给涂布纸的生产提供一种廉价的生产方式。
3 纳米技术在湿部化学中的应用
殊作用的纳米级组分,发挥纳米技术的作用,进一湿部化学实质上是一种表面与胶体化学。由于步提高抄纸效果,应属造纸湿部化学发展的必然造纸湿部配料中许多组分结构均非常小,引入有特趋势。
事实上,早在二十几年前,硅溶胶纳米颗粒(silica sol nanoparticles)系统就最先应用于造纸工业[13]。该系统的应用可以增加填料的用量,以代替较昂贵的纤维,从而降低成本,改善纸机运行性,增加产量,降低环境污染,并可改善纸张成形以提高产品等级。Bengston[14]提出,通过纳米级的絮凝作用,并配合流浆箱中更多稀释水的应用或加强匀浆,可以获得更好的纸张成形,从而更容易改进工艺和成品质量。
Steve Main等对硅溶胶纳米颗粒系统做了较为详细的介绍[15]。该系统将新一代阴离子胶态SiO2(an-ioniccol
oidalsilica)与阳离子聚合物(如阳离子淀粉CS、阳离子聚丙烯酰胺CPAM)共用于现代高速纸机的湿部配料系统中,可以产生最初粒径为2~3nm、比表面积约为900m2/g的SiO2纳米粒子。这种粒子能在纤维周围絮聚配料中的细小组分,从而改善浆料组织结构和降低细小组分流失,对改善纸机运行性和纸张匀度、降低浆内添加物用量,均可产生显著效果。CS或CPAM在冲浆泵和旋翼筛之前加入,使纤维、填料、细小纤维发生初始絮聚,这些初始絮聚物在冲浆泵和旋翼筛内受到剪切作用后,淀粉/聚合物链断裂,絮聚物被破坏。而这些分散了的絮聚物将与SiO2纳米粒子反应,形成更小、更密、更强的絮聚物。纳米粒子系统能够在网上和白水中再絮聚,在高湍动状态下具有高抗剪切力性能。再絮凝产生了微孔隙的纸张,使其易于压榨和干燥。更有资料介绍[16],胶态SiO2系统(colloidal silica systems)对留着/滤水能力的改善相当于将干燥部延长33%。
Duncan等[17]对该系统中SiO2纳米粒子的作用机理解释为,先进的SiO2纳米粒子可以提供很强的电中和作用和架桥作用,而这种桥是纳米尺度上的,应该确切地叫做纳米桥(nano-bridge)。其纳米桥作用和电中和作用的结合,可以产生更细小、更密集、抗剪切力更强的微絮凝(微絮凝的尺寸越小,抗剪切力的能力就越强)。微絮凝不仅可以增加填料含量和加强细小纤维留着,还可以在高剪切力的情况下强化胶体留着。而当剪切刀移除时又会产生很强的再絮凝作用,从而改善纤维回收效率,减轻废水负荷。这些电中和组分的优化还可以在不影响留着的同时,适当减少CPAM的用量。而高分子质量CPAM用量的减少通常可以改善纸张成形。表1为生产涂布原纸的CS/CPAM系统和CS/纳米颗粒系统的运行效果比较。从表1可看出,纳米颗粒系统有较好的助留效果,而且由于其再絮凝的作用,纸机上的填料流失减少了30%。
最近,对纳米或微米颗粒/聚合物助留系统的发展已经延伸到用阳离子颗粒来代替传统的阴离子颗粒[18,19]。与传统的助留系统相比,阳离子纳米或微米颗粒/聚合物助留系统,同样可以加强滤水和改善纸张成形,而且由于其阳离子微粒与填料和纤维的有效结合,可以使得白水封闭循环系统的问题更少。HuiningXiao等[20.21]对SiO2纳米颗粒进行表面改性,在其表面引入季铵基团使其带正电。改性SiO2颗粒的表面性质用ζ电位和电荷密度来表征。动态絮凝实验表明,单独使用阳离子SiO2纳米颗粒对高岭土絮凝的贡献很小;但当其与高分子质量低电荷密度的阴离子聚合物共用时,可以显著改善细小高岭土颗粒的絮凝。其作用机理为,高岭土表面对阳离子SiO2纳米颗粒的吸附,既可以部分中和高岭土表面电荷,还可以更容易使高岭土颗粒与阴离子聚合物链产生桥联。这种桥联过程可以在高岭土高效絮凝的同时减少聚合物的用量。
此外,有关氢氧化镁铝阳离子微粒助留系统[22]、纳米TiO2微粒助留系统[23]等也有相应的研究报道。可见,纳米技术在纸机湿部化学中的应用有着巨大的发展空间,是国内外造纸化学品研究的一个新方向。另外,从原则上讲,阳离子微粒与带负电的细小纤维和填料之间的作用应该更有效。
4 纳米技术在纸张涂料中的应用
国外对纳米材料在纸张涂布方面的应用有过一些报道,但目前仅限于涂料中部分助剂的纳米化。
Van等[24]报道,许多涂布纸生产者都用纳米助剂对纸张进行表面处理来改善纸张性能。这些技术包括用锆基交联物和纳米工程颜料来强化乳液配方。在施胶压榨中围绕纳米组合的许多革新已经应用,例如用表面施胶和特殊纳米涂布助剂来改善纸张性质。
Martin[2.13]指出,对涂层结构纳米尺寸特性的了解将会对涂布纸性质产生深远影响。应深入了解高岭土、CaCO3、助剂和纤维的纳米结构及它们的结合方式,以开发具有革命性的涂料配方。将不同形状、不同粒径甚至纳米级的颜料配合在一起,通过涂层的构成获得协同性能是一个新的研究前沿。这些新的纳米级颜料在各涂层中可以形成好的松厚度和光散射性。
事实上,在涂料成分的纳米工程(nanoengineer-ing)方面已经取得许多进步。胶乳纳米结构通常可以强化各种纸张性能,可以提高ULWP和LWP的挺度和不透明度。具有纳米结构的助剂可以增加涂布纸表面强度,以提高印刷适应性[13]。国外最近的研究表明[25],高岭土片层厚度对涂布有重要影响,片层厚度在100nm以下的高岭土可以显著改善涂布性质。即使只具有一维纳米尺寸的颗粒也可以在改善涂层内聚强度的同时,构建有利于油墨作用的表面结构。另外,美国佐治亚理工学院的研究表明[4],纳米级高岭土涂层有可能代替纸板的蜡涂层,这种纳米级高岭土涂层可以提供很好的防护性能并容易回收,而蜡涂层则很难移除。
国内对纳米材料尤其是无机纳米颜料在纸张涂料中的应用展开了一定的研究。
4.1 对涂料流变性能的影响
纸张涂料结构体系是一种带有剪切稀化和黏弹特性的流体,无机纳米粒子的引入有利于涂料流变性能的改善[26]。如果可以实现高固含量涂布,就不仅可以改善纸张性能,还可以在提高纸机车速的同时降低干燥成本。
张恒[27]研究了纳米SiO2对纸张涂料流变性能的影响。加入纳米SiO2后的实验结果表明,在低剪切力下,涂料屈服应力提高,但Casson黏度降低;而在高剪切力下,涂料的高剪切黏度没有明显变化。另外,涂料黏弹性实验表明,加入纳米SiO2后,涂料黏弹性明显增强。在相同的涂料固含量下,纳米SiO2的加入可以使涂料动态弹性模量增大1倍,而黏性模量则略有提高,这说明加入纳米SiO2后涂料体系中粒子间的相互作用增强,且这种相互作用对体系的弹性贡献更大。
王进等[28]对纳米分散液及彩喷纸涂料的流变性能进行了研究。结果表明,浓度对纳米SiO2分散液的流变性能有很大影响。增大纳米SiO2分散液的浓度,表观黏度和弹性模量都有很大的提高。纳米SiO2分散液的这种流变性能也决定了其在分散时存在一个较低的分散浓度,当高于此分散浓度时,必然会引起纳米SiO2分散液黏度的攀升。另外,在彩喷纸涂料中,聚乙烯醇加入到纳米SiO2分散液中,涂料弹性模量得到一定程度的提高;固色剂与涂料中的纳米SiO2、胶黏剂和辅助添加剂等的化学键作用,引起涂料微絮凝,形成不可逆的、高强度的、较小的三维网状结构,增加了涂料的初始剪切黏度和初始弹性模量,并提高了涂料结构抗剪切的性能。
唐艳军等[29]以阳离子表面活性剂、偶联剂及脂肪酸为表面改性剂获得表面性能不同的3种纳米CaCO3改性产品,将改性纳米CaCO3加入纸张涂料体系中,制得不同配方的纸张涂料,并对涂料的稳态剪切流变行为和动态黏弹性进行了研究。结果表明,与加入普通CaCO3的传统涂料相比,含纳米Ca-CO3的纸张涂料具有较高的表观黏度、动态弹性模量和黏性模量,相位角则较低。表面亲油疏水的纳米CaCO3能够很好地与胶乳、增稠剂等聚合物胶体结合,弹性模量较大;而表面亲水的纳米CaCO3所制得的纸张涂料动态黏弹性较小。
4.2 对涂布纸印刷性能的影响
张恒[27]研究了纳米SiO2、纳米TiO2和纳米Ca-CO3对涂布性能的影响,结果发现在涂料中分别加入纳米SiO2和纳米TiO2,涂层表面强度有较大提高,油墨吸收性下降,表面吸收量减少;而适量的纳米CaCO3能够提高涂布纸的表面强度和油墨吸收性,但用量过大时则难以分散,粒子容易团聚,从而导致涂布性能的较大下降。
王进等[30]对硅溶胶、纳米SiO2分散液、气相SiO23种纳米面涂颜料进行了对比实验,结果发现纳米SiO2用作面涂颜料时,纸张白度和平滑度均得到较大改善,但不同SiO2改善的程度不同。不同类型的SiO2涂层的油墨吸收性存在较大差异,气相SiO2的油墨吸收性(K&N值)最大。综合考虑平滑度、油墨吸收性、色密度和打印图像质量,认为气相SiO2更适合作面涂颜料。
国内多家机构正在研发彩喷纸,研究发现[31]纳米SiO2粒径小、比表面积大、吸油量高,有利于油墨的固着,不易发生颜色扩散现象,且用其制成的彩喷纸表面光滑、分辨率高。所以,纳米SiO2是较为理想的彩喷纸涂料用颜料,进一步研究其在涂料中的作用及其与油墨的作用机理,将为开发高质量的彩喷纸提供参考。
此外,有关方面的基础研究已经越来越多。相信随着研究的不断深入,涂料配方将与印刷油墨完全匹配。人们可以通过对涂层结构中空隙尺寸在纳米尺度上的调整来影响油墨与纸张的相互作用。
5 纳米特殊功能性纸品的开发
5.1 抗菌功能纸
传统抗菌剂能够抑制或杀灭细菌,但无法消除细菌残骸和其产生的毒素,且其中大多数有机抗菌剂又有耐热性差、易挥发、易分解产生有害物质、安全性能差等不足。而纳米抗菌剂不仅能克服上述缺点,还能将细菌及其残骸一起杀灭和消除,并能将细菌分泌的毒素分解掉。主要的无机纳米抗菌剂有银、铜、锌等离子和光催化抗菌剂如纳米级氧化钛、氧化锌、氧化硅等。现在对纸张用抗菌剂的研究,较多集中在纳米改性抗菌沸石的研究[32]。纳米改性后,抗菌沸石通过缓慢释放所置换的Ag、Cu2﹢、Zn2﹢等,达到较高的抗菌作用,其中银沸石抗菌剂的抗菌效果优异。而光催化型无机抗菌剂目前主要为锐钛型TiO2抗菌纳米粒子,其抗菌机理是基于光催化反应。TiO2纳米光催化抗菌剂起作用必须要具备两个条件:①必须有合适的光照射,主要是300~400nm的紫外光;②必须有O2参与。将纳米抗菌剂混入浆料或涂料(表面施胶液)中即可生产纳米抗菌纸,主要用于物理抗菌纤维无纺布、生活用纸、医疗和食品包装纸等。
5.2 防晒功能纸
上海同济大学波耳固体物理研究所和上海造纸研究所合作开展了以无机纳米材料为涂布颜料的应用实验[33]。应用的是纳米级SiO2和TiO2在“正硅乙酯”或“钛酸丁酯”中的分散液,这些都是与同类型材料比起来密度较低的分散液。其防晒实验是用含有磨木浆或TMP的市售新闻纸作原纸,将涂有纳米材料与否的新闻纸作对比实验,光源用1000kW、波段315nm紫外灯照射3天后,涂有纳米材料的新闻纸不发黄不发脆,而不涂纳米材料的新闻纸则发黄发脆。目前国产彩喷纸或普通喷墨打印纸存在喷墨后耐晒牢度差的问题,这种工艺又可在彩喷纸及普通喷墨打印纸上应用。有研究者认为,如果涂布好喷墨涂料干燥后,再用“上光胶乳”与纳米溶液混合作一次面涂工艺,则既可解决耐晒质量差,又可提高产品表面光泽,实现质量档次升级。当然上光合成胶的选择以及如何与纳米材料(粒子)分散、相溶是成功与否的关键。
5.3 抗静电、耐磨功能纸
随着工业用品包装形式的多样化,特别是高精密仪表电器、光洁度要求很高的不锈钢材料及各种合金材料,不仅要求包装用纸具有防水、防油、防锈性能,而且要求具有强度高、耐摩擦、抗静电、抗老化的特点,如将0.1%~0.3%左右的纳米TiO2Cr2O3、ZnO、Fe2O3、SnO等粉体掺入浆中,制作的特种纸具有优良的耐磨、抗水、耐腐蚀的性能,同时还会产生良好的静电屏蔽能力,大大降低其静电效应,从而也提高了包装产品的安全系数[34]。
5.4 导电纸
Lvov研究组[7,8]在用分层纳米涂布技术对纤维进行改性的研究中发现,用多个聚噻吩/聚丙烯胺(polythiophene/polyalylamine)双层对纤维改性,抄成的纸张具有导电性,而且其导电性正比于纤维表面该双层的沉积数。这种导电纸及其制造方法可以用在具有监控电和光/电信号功能的智能纸的开发中。
5.5 其他功能纸
利用纳米材料和技术还可以开发许多功能纸产品,如变色纸、隔热包装纸、加香纸、磁性纸、矿物纤维纸和防伪商标纸等。甚至有科学家设想将电子学与纸张相结合,从而使纸张成为一种柔性的显示器。总之,纸张的新特性只会受人类想象力的限制,随着人们对纳米技术和纳米材料特性的掌握,具有新功能性的纸种将会越来越多。
6 纳米技术在造纸工业中其他方面的应用潜力
(1)利用纳米材料本身的表面与界面效应等,可以在常用混凝剂中添加微量纳米材料,以增强混凝剂的活性,达到高效和低加填量的目的[35]。
(2)纳米TiO2有较大的比表面积,能够强力吸收紫外线和吸附废水中的有机物,通过光催化反应产生活性极强的自由基,经过一系列氧化还原反应,可以有效地处理卤代烃类、氯代酚类、二噁英、氰化物、各种有机酸及金属离子等,以达到消除污染的目的[36]。
(3)纳米材料也可以在造纸机械中发挥独特优势。有文献介绍[37],在压光辊的覆盖材料中加入纳米颗粒,可以提高其耐磨性,以延长使用寿命;增加其表面平滑度,从而改善纸张质量,并提高其运行性。
7 结语
纳米技术在制浆造纸工业中的应用是完全可行的。随着其应用领域的不断扩展和研究的不断深入,纳米技术已经开始逐渐贯穿于制浆造纸工业的全过程。但仍有很多问题需要不断地分析研究,如纳米粒子的分散与团聚问题仍然是纳米技术能否成功应用的关键,纳米制品的性能检测和产品标准还有待进一步完善等。另外,在施展纳米技术“特异功能”的同时,还应注意其经济可行性。
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(李滨 李友明 唐艳军)
生物质提炼的研究进展及在造纸工业上的应用
Biorefinery:a new revolution in green energy
环境污染、全球变暖和能源短缺已经使可持续发展成为当今世界各国所面临的最大挑战。为了逐渐摆脱对石油的过度依赖,许多国家纷纷寻找石油的替代能源。生物质提炼(Biorefinery)技术所生产的生物柴油和生物酒精被誉为石油的最佳替代品,而生物质提炼技术被认为是通向绿色能源的最佳途径。最近中国国家发展改革委向全社会公布了《可再生能源中长期发展规划》[1]。规划提出将在未来十几年里累计投资两万亿元用以开发可再生资源,并指出可再生能源发展重点是水能、生物质能、风能和太阳能。规划进一步提出到2010年,可再生能源消费量占能源消费总量的比重达到10%,2020年达到15%,形成以自有知识产权为主的可再生能源技术装备能力,实现有机废弃物的能源化利用,基本消除有机废弃物造成的环境污染。中国每年农林业加工后的剩余物大概可折合的能量是5亿t标准煤。开发潜力非常巨大。
传统生物质的工业利用至少可以追溯到200多年前。主要包括糖的生产、淀粉水解、木材的糖化、糠醛和脂肪酸的利用,以及纤维素和纸浆的利用。1990年以来,一个全新的研究领域——生物质提炼引起了世界各国的高度关注。根据美国国家再生能源实验室(NREL)的定义,生物质提炼是这样一种设施,它综合了多种生物转化技术和设备,从而可以将生物质转化为燃料、电力和各种化学品[2]。如图1所示,生物质提炼包括下述2个技术平台:①糖化学平台,该平台首先把生物质降解为糖,然后利用发酵等生物转化技术生产各种终端产品;②裂解气平台,该平台首先把生物质经高温裂解生产混合合成气,然后利用生物或化学合成技术生产各种终端产品。生物质提炼被誉为当今最具发展潜力的生物工业。
制浆造纸工业是最早大规模利用可再生生物质的的工业,也是唯一拥有大规模收集、处理、加工生物质的基础设施及实际经验的工业。本文首先综述了世界各国生物质提炼的研究方向和纤维素燃料酒精的关键技术,进而讨论了几种典型的复合型制浆造纸/生物酒精提炼厂的模型,并对加拿大新布朗斯维克大学造纸中心、加拿大制浆造纸研究所和AVNackawic(NB,Canada)正在联合开发的预水解硫酸盐溶解浆-生物酒精复合型生物提炼厂进行了分析。
1 世界各国的研究概况及发展方向
当前,生物质提炼技术是世界各国最为重视的科学研究领域之一,特别是生物酒精,许多国家都在研究经费、财政补贴、新能源标准等政策方面提供强力支持。表1概括了一些国家在生物酒精能源方面的政策支持[3~5]。
巴西无疑是发展生物酒精能源的成功典范。
1975年,第一次国际石油危机后不久,巴西开始实施国家能源酒精发展策略(PROALCOOL),即大力发展蔗糖酒精燃料,以替代汽油[6]。
继巴西之后,美国从1980年以后大力发展玉米酒精。自2005年起燃料酒精产量超过巴西居世界第一。美国在“2002年国家生物能源和生物产品发展纲要”中提出[7],到2030年生物能源要占全国能源总额的5%,生物燃料要占总燃料的20%,生物化学品要占总化学品的25%。也就是说,到2030年美国的生物质衍生产品要替代当前的石油消耗量的30%(见表2)。
在2006年年底,美国共有110个酒精厂,不少正在扩建,另有73个新厂正在筹建。目前美国燃料酒精年产量为201亿L,其中绝大部分为玉米酒精。美国的玉米酒精已经接近其顶峰状态,但仍然远远不能满足市场的需求。当前,寻求可再生能源替代石油是美国的一项重要国策。美国已经把可再生能源政策提升为一项关乎国家安全的重要国策。2005年国家能源法案中可再生能源标准(RFS)规定到2012年燃料酒精产量要达到284亿L[8]。2007年6月,美国国会通过能源法令提出到2022年,燃料酒精产量要达到1364亿L。据统计,2005年美国酒精工业所消耗的玉米占玉米总量的13%,仅次于食品饲料和出口[5]。即使50%的玉米都用来生产燃料酒精,酒精的年产量也只能达到约568亿L。距离2022年3164亿L还差758亿L,因此必须寻求生产酒精的新原料。可再生的生物质原料被认为是最具发展潜力的原料,特别是各种草质、木质的纤维原料。目前美国在国家能源部统一规划下,联合了国家可再生能源实验室(NREL)、国家生物能源中心(NBC)、橡山国家实验室(ORNL)、美国农业部(USDA)及众多顶级高校和企业以攻克纤维素酒精的难关。今年年初,美国能源部拨出3.85亿美元配套资金给6个公司用来筹建纤维素燃料酒精厂(见表3)[9]。随后能源部又拨出1.25亿美元研究经费给3个生物能源研究中心,用以开展纤维素酒精工业化可行性研究[10]。
从表3可以看出,美国政府资助的工业化项目涵盖了2个技术平台,即生物质裂解气平台(Syn-gasplatform)和糖化学平台(Sugarplatform),后者又包括常规酸水解和微生物水解2条技术途径。
2 生物酒精生产的关键技术
2.1 生物质预处理技术
在以糖化学技术平台为基础的燃料酒精生产工艺中,纤维素和半纤维素首先要分解成单糖,然后糖经过发酵生产酒精。在木质纤维原料中,纤维素是以晶体束状态埋植在半纤维素和木素的复合体里面。因此无论是水解酸还是水解酶,其及达度都相当低。为了提高水解速率和糖的得率,水解之前一定要加一段预处理。预处理的目的是破坏木材紧密水蒸气爆破类预处理技术被认为是最具发展潜力的的结构,增加比表面积,并对木材主要成分(纤维技术。世界第1座纤维素燃料酒精中试车间(Iogen,素、半纤维素和木素)进行物理和化学改性,以提加拿大)所用的预处理技术就是加拿大stake公司的高木材的可水解性,同时要尽量减少纤维素和半纤水蒸气爆破预处理技术。即将筹建的工业化项目上维素的降解,降低其他有害物质的产生。表4列出采用该技术(表3,公司5)。Abengoa Bioenergy(表常见的预处理技术及其相关属性[1-13]。总体而言,3,公司1)也将采用水蒸气爆破法这一预处理方法。
2.2生物质酸水解技术
由于纤维素化学组成和物理结构的特殊性,纤维素转化为糖的过程要比淀粉的转化困难的多。目前最成熟的技术是酸水解,包括浓酸水解和稀酸水解(常用的是硫酸)。稀酸水解一般为两步法:第一步低温水解半纤维素;第二步高温水解纤维素。浓酸水解首先用稀酸处理把半纤维素和纤维素分开。处理过的原料经过干燥后再加入浓硫酸进一步处理。然后加水并加热以释放糖。胶状糖浆可以直接从固体残渣中分离,糖和酸可用工业色谱分离柱进一步分离[14]。酸水解是比较成熟的工艺。表3的6个项目中,Abengoa Bioenergy(公司1),BlueFire Ethanol(公司3)分别采用了稀酸和浓酸水解工艺。
稀酸水解和浓酸水解工艺各有优缺点。稀酸水解的缺点是副产品多,糖得率低。浓酸水解的优点是副产品少,糖得率较高,但是酸的回收利用使工艺更加复杂。此外,两种工艺对设备的耐腐蚀性要求较高。同时两种工艺在高温下对糖都有不同程度的降解,降低了糖的得率,从而也降低了酒精的得率。因此,酸水解工艺在降低酒精成本方面空间有限。
目前较新的水解工艺是逆流水解。该工艺包括两段:第一段180℃自水解,第二段225℃超稀酸水解。据美国国家可再生能源实验室估计该工艺葡萄糖得率可达到84%,糖转化酒精得率可达到95%[15]
2.3 生物质酶水解技术
酶水解被公认为最具发展潜力的糖转化技术。该技术用酶把纤维素和半纤维素转化为可发酵的糖。它要求原材料必须经过预处理,比如蒸汽爆破处理,以提高糖的转化速率和得率。目前该技术发展的重点在于开发可以转化五碳糖和六碳糖的多功能酶。目前这样的多功能酶主要有[16]
(1)Saccharomycse(美国普渡大学开发的酵母酶)
(2)E.Coli(美国佛罗里达大学开发的细菌酶)
(3)Zymoomnas(美国能源部开发的细菌酶)
这些酶的共同特点是可以同时把五碳糖和六碳糖转化为酒精。目前在多功能酶研究和应用具有相当实力的公司还有Iogen corp(加拿大)、GenencorInternational(美国)和Novozymes Biotech(美国)。酶水解是未来的发展方向。其发展的最终目标是:纤维素糖化/糖发酵一体化(SSF),即在一个反应器中同时完成纤维素,半纤维素转化为糖和糖转化为酒精这两个步骤。表3中的6个项目中,POEM(公司4),Iogen(公司5)采用的就是纤维素酶水解工艺。
2.4 高温裂解气和裂解气转化技术
该途径包括生物质裂解和裂解气转化两个步骤。第一步是生物质裂解气化,即生物质在隔绝氧气的状态下进行高温处理(600~1000℃),得到混合裂解气。其主要成分是CO、CO2、H2、CH4和N2。第二步是混合裂解气转化,即混合气经过金属催化转化或者生物转化得到甲醇、乙醇和乙酸的有机化合物。裂解气化是较为简洁的生物质转化技术。其最主要的特点是对生物质原材料要求低。原材料可以是任何一种形式的生物质,包括农林加工剩余物、劣质煤炭、造纸黑液和城市固体垃圾有机物等。这些生物质均可以经过裂解的途径得到相对均一的混合气。然后经过净化和混合气转化而得到终端产品。目前研究主要集中在裂解气生物转化生产燃料酒精。常用的酶是厌氧菌Butyribacterium methylotrophicum[17]和Clostridium ljungdahlii[18]。这与中国目前正在开发的煤炭液化、气化和生物质裂解技术相近。该技术对以火力发电为主的中国有重要意义。
表3中的6个项目中,AlicoInc.(公司2)采用的是食品加工残渣裂解气化和裂解气生物酶转化技术。RangeFuels(公司6)采用的是林产品加工残余物裂解气化和裂解气催化转化技术。
由此可见,美国能源部重金资助的6个公司所筹建纤维素燃料酒精厂涵盖了纤维素燃料酒精2个技术平台的所有技术,包括水蒸气爆破预处理技术、生物质酸水解转化糖技术、生物质酶水解转化糖技术、糖发酵生产酒精技术、生物质高温裂解技术、裂解气催化转化酒精技术和裂解气酶转化酒精技术。一旦某一技术在工业上取得成功,将会在燃料酒精工业得到迅速推广。
3 复合型制浆造纸生物质提炼厂(IFBR)
制浆造纸工业是最早利用天然纤维素的工业,也是唯一一个大规模采集、加工和利用生物质原料的工业。日益加剧的行业竞争使传统造纸工业面临巨大的压力。因此把传统造纸厂转化为能够同时生产纸产品、高分子材料和多种化学品的复合型生物质提炼厂是现代造纸工业的发展趋势。总体而言,有以下几种较为可行的复合型生物质提炼厂模式。
3.1 碱法预抽提生物质提炼模式
该模式由van Heiningen教授提出(如图2所示),是一个以传统阔叶木硫酸盐化学浆厂为模板的复合型生物质提炼厂(IFBR)[19]。该模式在传统的硫酸盐化学法制浆前增加了一段碱抽提,以提取半纤维素和脂肪酸组分。该组分可进一步加工转化为燃料酒精及其他高附加值产品。在终端产品方面,van Heiningen教授认为用木质材料生产单纯的燃料酒精和生物柴油的产值最低,每吨原材料产值约为209美元。生产纸浆加燃料酒精和生物柴油,每吨原材料产值约为361美元。而在生产纸浆、燃料酒精、生物柴油以及高分子材料的复合型生物提炼厂,每吨原材料产值可达613美元。该复合模式的优点是:一方面预先抽提的半纤维素较为纯净(不含硫),有利于进一步加工转化,提供高附加值产品;其次半纤维素的提取也大大降低了黑液处理的负担。另一方面半纤维素提取后,可以提高后续制浆工艺中化学品的渗透速率,降低化学品的消耗。
3.2 天柏(Trembec)模式
天柏公司是加拿大的百强公司[20],是一个集原木加工、纸浆、纸板加工于一体的集团公司。天柏在魁北克Temiscaming的亚硫酸盐法溶解浆厂是一个复合型制浆造纸/生物提炼加工厂的代表。该厂的工艺路线和产品结构如图3所示。
该厂充分利用了木材的三大组分:纤维素用于生产主产品——特种纤维产品浆;半纤维素经过发酵生产酒精,年产量达到0.18亿L(质量分数95%)的酒精。该高质量的酒精产品广泛用于溶剂、食品、化妆品、医药和涂料工业;木素在制浆过程中转化为磺化木素,广泛用于饲料黏合剂、肥料、炭黑和混凝土工业。
3.3 溶剂制浆生物质提炼模式
Lignol公司致力于开发纤维素燃料酒精和生物化学品[21]。该公司的工艺结合了美国通用电子(Gen-eralElectric)公司开发的溶剂预处理技术和雷派柏公司(Repap Enterprises Inc.)开发的溶剂制浆技术(见图4)。主要产品是燃料酒精和高纯度木素。该模式有三大优势:①燃料酒精和制浆可充分结合,也可相对独立;②酒精是整个工艺中唯一使用的化学品,且可以自己生产;③木素产品纯度高,适合开发其他木素产品。该模式具有巨大的发展潜力。
4 案例分析
AV NackawicI nc.由印度Aditya Birla集团和加拿大天柏公司(Tembec)共同投资。该公司正在把850t/d传统阔叶木硫酸盐木浆改造为600t/d的预水解硫酸盐溶解浆。公司采用的是奥地利Lenzing公司的VISCBC工艺,改造将在2007年年底完成。目前,加拿大新布朗斯维克大学的造纸中心正联合加拿大制浆造纸研究所进一步开发和完善该厂半纤维素的利用。以进一步把该厂改造为一个复合型制浆造纸/生物提炼厂(见图5)。从图5可知,该模式的发展最终目标为全生物质利用,包括纤维素、半纤维素、木素及提取物的综合利用。第一阶段的目标是对相对纯净的半纤维素组分的深加工利用(线路A),其最大优势在于半纤维素组分已经从木片中分离,因而原材料没有任何附加生产成本,只要经过浓缩和分离即可用于生产其他产品。表5列出了可能开发的几种半纤维素深加工产品以及工艺上存在的主要问题。
半纤维素深加工的主要技术已经相对成熟。目前面临的最关键的问题是选择合适的目的产品、合理的工艺路线和经济效益最优化。面临的第二个问题是半纤维素组分的分离技术。虽然大部分半纤维素组分在预水解时已经从木片中分离出来,但它在水解液中的浓度比较低。进一步水解成糖的浓度约2%~5%。为了后续工段工艺的合理性,糖的浓度应该提高到10%左右。目前笔者考虑的分离方法是薄膜分离技术。面临的第三个问题是在采用发酵法生产酒精、乳酸和木糖醇时如何对发酵母液进行“去毒”处理,因为水解时产生的乙酸和糠醛等对酶的活性有很大的抑制作用。开发一种新型、高效的“去毒”处理方法是目前研究的重点之一。面临的第四个问题是如何获得新型高效酶,这是任何一条开发路线的关键。例如,美国Nat-ureworks LLC(Cargil)和Ecochem(Dupont)对乳酸酶的成功开发,使他们几乎垄断了乳酸基可降解塑料行业[22]。目前,工业上尚没有以木质纤维素原料生产乳糖的尝试。实际上,一些酵母[23]、丝状真菌(Rhi-zopus Oryzae)[24,25]和细菌(Thermophilic Bacillus
acbacitoein~strains[26],Ltolluspnsus strains[27-29],E.Colistrains[30],BacillusSp.[31,32]都可以成功地把戊糖和己糖转化为乳酸。工业化探索对降低乳酸生产成本和寻求新原料具有非常重要的意义。
5 复合型生物质提炼技术面临的挑战和研究重点
复合型生物质提炼技术所面临的挑战是全方位的。面临的首要问题是新产品的开发。欧盟在Sus-Chem纲要中提出“可持续化学”的理念,其发展的最终目标是所有石油衍生的化学品都将由可再生生物质转化而来[33]。美国在国家能源部的支持下提出优先发展12个高附加值的绿色化学品[34],而木糖醇即是其中之一。
在纤维素燃料酒精方面研究的重点是工业化以及降低成本。面临的挑战包括:(①建立有效的生物质收集、储存体系;②高效率、低成本的预处理技术;③高得率的纤维素、半纤维素转化为糖的技术;(④戊糖、己糖全转化技术;⑤高效率的分离技术。
6 结论
生物质燃料酒精的开发取决于若干关键技术,即生物质预处理技术、生物质酸水解技术、生物质酶水解技术和生物质裂解和裂解气转化技术。这些技术在工业应用上的逐步完善必将使生物质燃料酒精制造工业得到突破性的发展。
造纸工业必将在生物质可再生能源的开发利用方面扮演重要角色,特别是在生物能源酒精的开发方面具有得天独厚的优势。如何根据工厂实际条件把传统造纸厂转化为能同时生产纸产品、燃料酒精、高分子材料和多种化学品的复合型生物质提炼厂是现代造纸工业的发展趋势。
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(毛长斌 倪永浩)
电子纸的研究进展及应用
Research progress and application of electronic paper
随着电脑、互联网的飞速发展,我们走进了信息迅速膨胀的数字时代,然而电子媒体的出现不仅没有降低纸张的需求,反而呈现上升的趋势。这是因为传统纸张更适合人们的阅读习惯[1-2]。网上阅读拥有快捷、信息量大等显著的优势,但仍然存在很多致命的缺陷:不宜长时间阅读、不易携带、信息量混杂、缺乏可信度,而这也正是传统纸张不可替代的原因。电子纸,正是在这样的环境下应运而生,它结合了电脑和传统纸的优点,旨在给人们的阅读方式带来巨大的改变[3,4]。从其概念的提出到技术的逐步完善,如今电子纸不再是一个陌生的概念,电子报纸、电子杂志、电子书,数字出版离人们越来越近[5,6],可以预计,在不久的将来,电子纸将给人们的学习、生活带来方便并且改变传统的阅读习惯。
1 电子纸的定义、原理及特性
1.1 电子纸的定义
电子纸(Electronic Papers)又称为数码纸(Digital Paper),它是一种超轻超薄,的显示屏,即理解为“像纸一样薄、柔软、可擦写的显示器”,由印有电极并可弯曲的底板和面板以及电子油墨组成。也可以理解为电子纸就是一张印有电极的薄胶片,在胶片上涂有一层带电的电子油墨,对它予以适当的电击,即可使数以亿计的油墨颗粒变幻出不同的颜色,从而能够根据人们的设定不断改变显示的图案和文字[7]。而传统意义上的纸,是由纤维和其他固体特质交织结合而成的、具有多孔性网状物性质的特殊薄张材料[8]。因此,电子纸是突破了传统意义纸的概念,以数字化的形式重新诠释纸的功能。
1.2 电子纸的原理
过去30年里,电子纸是一个非常活跃的研究领域,各种不同的技术方法之间虽然存在着明显差异,但都具有相似的原理。它具有多层结构:由特殊材料制成的面层、底层以及中间层。中间层由无数个微小的油墨粒子所组成,直径大约100μm,这些能够感应电荷的微粒在通电情况下能够显示出不同的颜色[9]。其中较具有代表性的有:E-Ink公司的微胶囊油墨粒子[10]、Xerox公司的双色拧转球微粒Gyricon[1
]。
由E-Ink公司开发的微胶囊电泳油墨技术,透明的微胶囊中包含有黑色染料的带电的白色TiO2电泳颗粒,染料使包裹着它的透明颗粒呈黑色,那些更为微小的白色电泳颗粒能够感应电荷而朝不同的方向运动,当它们集中向某一方向运动时,就能使原本看起来呈黑色的颗粒的某一面变成白色,从而显示出由黑色和白色所组成的文字和图像[12~15],其原理如图1所示。
Xerox公司的双色拧转球微粒技术,无数调色小球分布在一张布满空穴的塑料透明薄膜上,空穴中充满油,小球的两半球分别由黑色和白色(或者其他两种对比色,如蓝色和白色)两种颜色构成的双色球,并分别带有相反的电荷,当有面层和底层材料上通电时,小球旋转进行定向排列而呈现出图像和文字。由于小球和油接近,断开电场作用,仍能保持原来的显示图像,减少能耗,这种状态称为“双稳态(Bistable)”[16~18],如图2所示。
1.3 电子纸的特性
电子纸的出现是为了在电脑显示屏和传统纸张中寻找一个平衡点,既能具备传统纸张的阅读特性,又能满足数字化时代的需求。经过不断的开发研究,现代电子纸已经具有以下一些特性:①电子纸可以像传统报纸那样随身携带,即时阅读,因为它质量轻,大小相当于一本书,而且部分电子纸具有像报纸那样的可绕性或是可以卷曲,在室内外均有较好的易读性,亮度和分辨率较高,可以180。观看,当然,电子纸不可能像报纸那样,什么时候想看就在报摊买一份,看完即丢弃,电子纸不适合一次性消费;(②相对于液晶显示屏,电子纸反射率高,可以接近报纸水平,视觉较舒适,并可调节字体大小,适合长时间阅读,对视力损害较小;③电子纸具有画面记忆功能,而且节约电能,只有转变画面时才耗电,2节AA电池即可供数周以上使用,符合现代节能要求;④电子纸可以通过电脑联线或无线下载最新报刊,实现数字出版和发行,并且能用于跟踪和分析用户的阅读习惯和阅读需求,将读者的意见及时反馈给出版商,为终端读者提供个性化和交互性的内容和服务,同时还能为广告商提供精准的广告平台;电子纸在初期仍以黑白方式显示文字内容为主,缺乏全彩或动画功能,应答速度普遍较液晶显示屏慢,因此为了具备更完美的特性,电子纸还需要进一步的改进。
2 电子纸的发展历程及现状
2.1 电子纸的发展历程
20世纪70年代,日本松下公司首先开发了电泳显示技术,Xerox公司当时也已开始研究,然而最初研究出的普通电泳由于存在显示寿命短、不稳定、彩色化困难等诸多缺点,实验曾一度中断。20世纪末,美国E-Ink公司(它是由朗讯公司、摩托罗拉公司以及数家风险投资公司为了开发电子纸于1997年成立的企业)利用电泳技术发明了电泳油墨(又称电子墨水),极大地促进了电泳技术的发展。目前,Xerox、柯达、东芝、摩托罗拉、佳能、爱普生、理光、IBM等国际著名公司都在涉足电子纸。
1978年,Xerox公司率先提出电子纸和电子油墨的概念和构想,但没有得到重视。1996年,麻省理工学院的贝尔实验室采用电泳高分子胶囊技术成功研制出电子纸的原型。1997年4月,E-Ink公司成立,并全力研究把电子纸商品化。1999年5月,E-Ink推出名为Imedia的户外广告电子纸。2000年,美国E-Ink公司和朗讯科技公司(Lucent Technolo-gies)宣布成功研制出世界上第一张可卷曲的黑白“电子纸”。2001年5月,E-Ink与Toppan Printing合作,利用Toppan的滤镜技术,生产彩色电子纸。2001年6月,E-Ink再次宣布推出“Ink-in-Motion”技术,电子纸上可显示动态影像,像纸一样轻和薄,且具有良好柔韧性。同时,美国的大型百货公司Macy宣布,店内的广告牌采用Smart Paper(由Xerox公司研制推出)。2002年3月在日本东京召开的国际书展上,展出了第一张彩色电子纸。2006年由日本最新研制的电子纸厚度仅为0.1mm,可适度折叠、卷曲。2007年4月电子纸公司Nempotic宣布转让BiNem技术给SII(Seiko Instruments Inc日本精工株式会社),允许Seik。大量生产该公司开.发的黑白、灰度、全彩双稳态液晶显示器,Seik。具有先进的科学技术和雄厚的资本,因此这次合作给电子纸的市场化带来了根本性的改变。2007年10月26日,普利司通公司在日本横滨展示了新款彩色电子纸。这款彩色电子纸厚度只有0.29mm,其画面显示区的色彩指数可达4096色,即使弯曲也可以正常显示图像,可用于制作电子书籍和店铺广告。普利司通公
司计划在2009年实现这种电子纸的商品化。
2.2 电子纸的发展现状
由于电子纸具有方便携带、适宜长时间阅读和信息即时更新,以及环保节能等多种优点,从其概念的提出到现在越来越引人注目。
K.Kaldzis等[19]总结了电子纸的性质和技术,指出目前研究的主要领域是油墨胶囊的尺寸和几何形状,以及显示和分析性能。除了粒子尺寸小型化和相关研究技术的优化和综合,彩色电子纸显示的研究将至关重要,现在的电子纸仍不能达到液晶显示屏的色彩标准。Makoto Omodani等[20]研究了影响电子纸可读性的因素,在一张页面上分别显示1/2版面、整个版面和2个版面以及在2张页面上显示4个版面,同时显示版面的增加有助于提高阅读质量,而在电脑显示屏上通常不能显示整个版面,这很大程度上影响了阅读。因此,该研究有利于使人们进一步意识到电子纸相对于显示屏的易读性。Der-SongLee等[21]研究了字体大小和光线对电子纸可读性的影响,并与传统纸张进行比较。研究指出,目前商业电子纸的可读性可以与传统纸张相媲美,阅读速度受周围光线和字体大小的影响,相对于液晶显示器,需要较好的照明,此研究为生产市场化的电子纸产品提供了较好的参考。
然而,由于技术仍然不够成熟和价格偏高,电子纸离普及还有一定差距。比如:不能显示色彩,开发的彩色品,亮度难以达到要求,希望通过开发出一种新颜料油墨粒子,达到彩色显示的要求;目前最致命的缺陷是无法表过足够连贯的视频画面,画面响应时间偏长;不能实现录音、声频功能和视频播放功能等。
2.3 电子墨水的研究进展
电子纸研究的核心技术是电子墨水显示材料及技术,电子墨水的研究进展在电子纸的发展上举足轻重[22,23]。目前世界上主要的电子墨水技术有:由E-Ink公司和MIT(麻省理工学院)为代表的微软胶囊电泳电子墨水技术[12~15]、Xerox公司开发的双色拧转球电子墨水技术[16~18]、美国肯特公司的胆甾型液晶电子墨水技术[24]、飞利浦公司的电湿电子墨水技术[25]以及Ntera公司的纳米变色电子墨水技术[26]等。电子墨水需要满足的主要性能有:关掉电源后仍能显示图像,从而降低能耗;能够彩色显示并能做到图文并茂;像普通的纸和笔一样,电子笔能够在电子纸上随意书写。
3 电子纸的应用和挑战
3.1 电子纸的应用
电子纸从其优越的性能出发,可以应用于很广泛的领域。
3.1.1 电子报纸
2006年4月15日,我国解放日报率先在iRex电子纸上展现和发布了全球第一份电子报纸;同年10月25日,宁波日报社推出iRex电子报纸——《宁波播报》,其内容除了本地新闻外,还涵盖了全国各大城市主流媒体的新闻内容;2006年10月27日,烟台日报全面开通了旗下四报三刊的iRex电子报刊,成为全球首家全面进入电子纸时代的传媒集团。
国外,美欧等发达国家的报业也开始了对电子纸进行探索:世界报业协会成立了电子纸新闻联盟,美国《纽约时报》、《洛杉矶时报》、英国《每日电讯》、意大利《共和报》、比利时《比利时时报》等多家报社纷纷推出电子报纸。如图3所示为IBM公司对电子报纸的最新研究成果。
3.1.2 电子书籍
2004年,由E-Ink和Philips提供技术支持、由Sony生产的世界上“第一本”实际商用电子书问世。这本电子书被命名为LIBRIe,售价4万日元。其长190mm、宽126mm,最薄的地方只有9.5mm厚,质量为190g,防反射显示屏达到4级灰度和800×600的分辨率标准,有10MB的存储空间(大约能显示1万页),如图4所示。
3.1.3 书写电子纸
电子纸与电子笔可以像普通的纸和笔一样随意书写,并可将书写的内容存储,随时显示,同时可显示图文并茂的动态画面。这种电子纸还可以挂在墙上当作电子板使用。
3.2 电子纸的发展方向及挑战
近几年,电子纸的发展方向主要是:更轻更薄,由单色到多色,由静态到动态。而商业应用方面,主要是电子书、电子海报、电子报纸。
虽然国内外都有部分报业开始发行电子报纸实现数字出版,但电子报纸真正普及还有一段差距,大多数都处观望的态度。其发展的瓶颈在于:电子纸的无线下载功能受到很大的制约,有时必须在线下载,如果能够和移动、联通的无线网络对接,将会有助于解决这个问题;电子纸能否突破传统纸的黑白显示,实现彩色显示、动画显示;目前电子纸全国统一零售价为9500元,这种价格很难让大众接受,如果价格能够降到1500~2500元之间,将会有一个比较理想的应用前景。尽管如此,比尔·盖茨和传媒大亨默多克都预言报纸将会于40年后消失。4结语
21世纪电子产品日新月异,短短几十年,电脑、数码相机、手机等产品已经走进千家万户,如今,电子纸作为新一代电子产品虽然引起了各研究机构、媒体和人们的关注,但是否能突破发展瓶颈实现普及化需要拭目以待。但可以肯定的是,电子纸的发展必将会对传统的信息载体形成巨大挑战,更加深入全面地影响数字出版领域以及改变传统的阅读方式。
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(陈港 王芳 刘映尧 陈广学)
造纸污泥处理及资源化应用技术
Techniques of sludge treatment,disposal and application
污泥的处理是一项世界性的课题。国内外众多专家学者及企业都在不遗余力地开展深入的研究。
关于污泥处理的目的,目前比较科学的说法包括以下4个方面[1]:①减量化:减少污泥最终处置前的体积,以降低污泥处理及最终处置的费用;(②稳定化:通过处理使污泥稳定化,最终处置后不再产生污泥的进一步降解,从而避免产生二次污染;③无害化:达到污泥的无害化与卫生化,如去除重金属或灭菌等;④资源化:在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的,如产生沼气等。
对于污泥处理的概念,目前有两个主导性观点:一种是以污泥稳定化为界限,稳定化前为污泥处理,之后为污泥处置;另一种观点则认为以污水处理厂厂界为准,厂内为污泥处理,厂外为污泥处置。处理、处置概念的混乱,会影响到管理定位、技术路线选取和技术标准的制定等。因此首先要对污泥处理、处置及资源化应用作以科学的分类定义[2]
污泥处理(sludgehandlingortreatment):污泥经单元工艺组合处理,达到“减量化,稳定化,无害化”目的的全过程。
污泥处置(sludgedisposal):处理后的污泥,弃置于自然环境中(地面,地下,水中)或再利用,能够达到长期稳定并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。
污泥资源化应用(sludgeapplication):利用污泥中的各种有效成分,开发研制具有附加值的功能化产品技术。
污泥处理技术主要有污泥焚烧、堆肥、生物处理、浓缩脱水、干化等。污泥处置技术主要有填埋和土地化利用[2]。对于污泥处理技术来说,在不同时期,不同国家都有着不同的侧重点。最初污泥的处置方式基本上采用填埋,随着时代的发展及环保要求,现在人们比较热衷于污泥焚烧及土地化利用。我国是发展中国家,而且污泥产量大、种类广泛,因此探讨适合我国国情的污泥处理处置及资源化应用技术是迫在眉睫的任务。1造纸污泥处理技术
目前世界范围内比较流行的主要处理技术包括污泥焚烧、生物法处理、堆肥、污泥浓缩脱水及干化等。
1.1 污泥焚烧
污泥焚烧技术是近年来发展起来的一项污泥处理技术。该技术采用的主要设备是循环流化床锅炉,它依据气体流化机理,使燃料在炉膛内处于流化状态,固体颗粒和空气一起具有像流体一样的流动性,可实现炉内低温强化燃烧,还可有效控制NOx的生成,同时细小的飞灰颗粒随气流一起在炉内反复循环。炉膛内热容量大、燃料在炉内停留时间长。山东光明热电厂采用污泥与煤矸石及煤泥在循环流化床锅炉内混烧的方式解决了污染问题,并且产生了一定的经济效益[3]。
污泥含水率决定了发热值的高低。污泥含水率太高不能产生有效热能,流化床或混合燃料锅炉焚烧的污泥需进一步脱水达到50%以上干度,并对废弃物进行分拣,才能产生有效热能满足焚烧要求。流化床锅炉污泥焚烧洁净燃烧技术主要是对燃料在燃烧过程中生成的硫化物、氮化物及烟气中的烟灰颗粒进行处理,使之不对环境构成二次污染。焚烧温度控制在850~1000℃,助燃空气过量因数α为11%,燃烧时间3s以上,焚烧过程达到洁净燃烧技术要求。污泥焚烧排放的尾气含有HC1、SOx、NOx、CO、二噁英、少量重金属和烟尘等污染物质[4]。
污泥焚烧技术有利也有弊,它既解决了污泥的出路问题又充分利用了污泥中的能源,而且污泥不需要作灭病原菌处理。但是污泥中的重金属却随着烟尘的扩散而污染空气。另一方面,污泥必须保证比较低的含水率才能制成“合成燃料”,因此这就需要提高污泥的脱水程度[1]。在以木材废料为燃料的焚烧炉中混入生物污泥焚烧时,往往会形成大量氯化物污染环境[5]。焚烧造纸污泥会对设备等产生不利影响,例如:①较湿的污泥会堵塞炉排,影响炉子燃烧[6];②污泥中的灰分含量较高,容易堵塞炉排;③污泥的燃烧热值较低,从而造成蒸汽产生量较少;④污泥焚烧带出来的杂质较多,容易造成锅炉管束及灰斗的堵塞[7]。另外造纸污泥可按照15%的比例投入到木材废料燃料炉中焚烧,可以较好地处理污泥[7]。
1.2 生物法处理
污泥处置从“末端处理”转移到“源头控制”将是污泥处理的发展方向之一[8]。目前制浆造纸行业的污水处理传统上采用厌氧或好氧处理工艺,使用厌氧菌或好氧菌处理污泥。污泥好氧处理是近20年来在曝气活性污泥法的基础上发展起来的,其目的在于稳定污泥,减轻污泥对环境和土壤的危害,同时减少污泥的最终处理量[9]。
近年来,利用蚯蚓处理造纸污泥正逐步发展起来。蚯蚓活动在一定程度上能中和污泥的弱碱性,使pH值接近中性。蚯蚓活动对污泥中的有机污染物降解率较大,能提高污泥中的总氮含量,改善污泥的供养水平,降低污泥水溶性有机碳的含量[10]。该技术采用的主要设备为蚯蚓生物滤池(也称生态床),它充分利用蚯蚓具有较强的吞食细菌及有机物,提高滤液通透性的能力,在普通生物滤池的基础上引入适宜蚯蚓生长的有机物分解处理层[8]。进入生态床的剩余污泥绝大部分可被蚯蚓生态滤床吸收和稳定。当污泥负荷为0.28~0.42kg/(m3·d),CODCr负荷为0.32~0.49kg/(m3·d)时,蚯蚓生态滤床对剩余污泥的SS去除率可达99%以上,CODCr去除率可达90%以上[11]。
蚯蚓反应器集泥水分离、污泥浓缩及污泥最终处置为一身,构造简单,所需要的机械设备主要为提升水泵,而且该反应器操作管理方便,运行费用低廉,并能承受较低的冲击负荷[12],该技术是解决剩余活性污泥问题比较经济可行的办法。
利用蚯蚓不仅能够处理活性污泥,而且可以处理造纸最终排放的污泥(包括三级脱色后产生的化学污泥)。国内的山东亚太森博浆纸有限公司目前正在利用蚯蚓处理生物污泥及化学污泥,取得了不错的成效,具有一定的应用前景。
1.3 污泥堆肥
高温好氧堆肥是无害化处理污泥的低成本技术,污泥堆肥作为商品有机肥在国外越来越普通,污泥堆肥化处理不仅可消除臭味、杀死病原菌和寄生虫卵,减少污泥体积与水分,并且由于生物降解作用,消除有毒的有机污染物,使污泥中养分的形态更有利于植物吸收,提高污泥的农用价值。
对堆肥而言,温度是堆肥的重要因素,其作用主要是影响微生物的生长,一般认为高温菌对有机物的降解效率高于中温菌,高温好氧堆肥正是利用这一点。堆肥过程可划分为4个阶段,即中温、高温、降温及熟化或稳定阶段;水分也是影响堆肥效果的重要因素。水分的多少,直接影响好氧堆肥反应速度的快慢、堆肥质量,甚至影响好氧堆肥工艺的成败;一般微生物最适宜的pH值是中性或弱碱性,pH值太高或太低都会使堆肥遇到困难,在整个堆肥过程中,pH值随时间和温度的变化而变化。控制好以上的工艺参数,可以保证污泥堆肥的稳定性及有效性[13]。
寿光蔡伦中科肥料有限公司引进中科院的一项科研成果,开发了用造纸污泥生产有机肥料的项目,解决了晨鸣集团造纸污泥处理难的问题。该项目是中科院“十五”期间的重要科研课题,有8项技术申请了国家专利。利用该技术建设的蔡伦申兴一期工程年消耗造纸污泥10万t,二期工程可消耗造纸污泥30万t。堆肥技术对于造纸工业的污泥处理来说,工业化利用的可能性很大[14]。
1.4 其他处理技术及方法
除上述技术外,还可采用污泥浓缩脱水或干化等工艺。该类技术最主要的目的就是将污泥脱水。污泥中水分有4种[15]:可排水,即颗粒间的空隙水,约占70%,可用增浓的方法去除;毛细管水,约占20%.可用机械方法去除;颗粒表面吸附水;颗粒内部细胞水。后两种水共占10%左右,须用加热方法去除。这种处理方法较难脱水,减量化效果差,水处理能耗高。
CASS法(Cyclic activated sludge system)是一种循环式活性污泥法,CAS
系统是一个间歇式反应器,在此反应器中活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不断地重复进行,将生物反应过程和泥水分离过程在一个池子中进行,可以将污水深度处理并去除营养盐[16],对污泥的减量化及排出污泥的性质具有较好的效果。李志健等[17]研究了超临界水氧化技术处理造纸污泥。在超临界水氧化过程中,有机物、空气(或氧气)和水在25MPa的压力下和400℃以上完全混合。在不到1min的反应停留时间内,99.99%以上的有机物被迅速氧化成CO2、H2O和N2。但由于其高温高压的操作条件会对材质形成腐蚀,需要考虑工程方面的因素。2造纸污泥处置技术
2.1 污泥填埋
在相当长的一段时期内,大部分国家均采用填埋的方式处理各种污泥。建设污泥卫生填埋场如同生活垃圾卫生填埋场一样,地址须选择在底基渗透系数低且地下水位不高的区域,填坑铺设防渗性能好的材料,卫生填埋场还应配设渗滤液收集装置及净化设施[1]。
目前随着环保问题的日益突出,世界各国目前都颁布法规,禁止向海洋倾倒污泥及有机物含量大于5%的污泥填埋。我国也加紧力度,禁止造纸污泥的填埋。
2.2 污泥土地化利用
造纸污泥是一种生物固体废弃物,它含有大量的纤维素类有机质和氮、磷、钾、钙、镁、硅、铜、铁、锌、锰等多种植物营养成分,有效含量比猪粪还高,是一种质优价廉的有机肥料资源[13]。污泥应用于土地方面有两个不同的概念:污泥处理及污泥应用。两者之间主要的差别在于污泥的利用着重于农作物的生长,而污泥的处理却与农作物无任何关系。当污泥的利用为主导时,其有机物质及营养成分可用于提高土壤物质及营养物含量,从而增加农作物产量[18]。
相比较而言,国外在污泥土地化技术上有较深的研究及实际应用。美国Jeferson Smurfit Corporation公司[6]采用造纸污泥土地化利用项目,将造纸污泥送至公司的松树种植场作为土壤营养增加剂。研究表明,如每年为每亩种植园提供27t湿污泥,可以大大提高树叶中的营养成分含量。生物污泥可以增加土壤中的有机物含量。将污泥堆成营养床,并把幼苗栽种到营养床上,具有较好的效果[19]。
该公司还进行了另外一项探讨,研究该造纸污泥的重金属离子及其他杂质的含量,并同步进行了地下水监测实验,从而证明该公司实行土地化利用的污泥对城市地下水无环境影响,并且对湿地松种植有比较好的效果。研究发现,纸厂污泥土地化利用过程中,其污泥渗滤液中的钡、铜、镍等重金属离子含量要低于饮用水标准中规定的含量,这表明污泥的土地化利用对城市地下水的影响不大。不同制浆造纸方法以及不同原料等产生的造纸污泥不同,其本身的污泥性质也不尽相同。有害重金属一直是污泥农用的限制因素,关于长期使用污泥后的重金属在土壤中的移动和积累方面,国外的研究起步较早。我国对此技术已有初步的应用,该处置技术有很好的发展前景。
3 污泥资源化应用
近年来随着科学技术的发展,人们从造纸污泥中研究合成出越来越多的功能化产品,为造纸污泥资源化应用提供了广阔的空间。
造纸污泥焚烧后产生的残留物可以用来制造各种材料[15],如图1所示。
美国威斯康星州Minergy集团[20]在世界范围内首次研制出利用造纸污泥生产优良的玻璃骨料产品。玻璃骨料技术是一项回收矿物质的技术,其利用高温炉将污泥中的矿物质融化。玻璃骨料是一种类似玻璃状的材料,可用作喷砂砂粒,屋顶木瓦材料以及沥青铺路等领域,前景较好。日本某公司研制成功了用造纸污泥灰合成沸石。造纸污泥灰合成人造沸石时,用“添硅法”来消除灰分中过剩钙的影响。该公司对合成沸石的化学特性和矿物学特性进行研究,在高压釜中,保持温度120℃、时间2h并加3.5mol偏硅酸钠溶液合成了NaPl型沸石[21]。
上海挪亚环境资源开发有限公司[2]自2000年开始,历时4年成功开发了“利用造纸脱墨污泥制备复合填充剂”的综合利用技术。该技术以造纸废浆污泥为原料,经过氯酸钠杀菌和表面改性处理后,采用分级干燥、粉碎、再分级、调质处理等工艺,可将造纸废浆污泥加工改性成一种新型而具有独特功能和多种用途的复合填充剂。该填充剂粉体光滑,质地均衡,界面性能良好,充分保留了废浆污泥中细小纤维和碳酸钙等成分的材料特性。复合填充剂的应用面十分广泛,作为添加剂的延伸产品,其可在原有工艺不变的基础上,将产品性能提高,并使产品成本下降。
除此之外,造纸污泥还可回收用作生产原料,在电力部门被用来发电。由于造纸污泥具有比较好的吸附性和调节pH值的功能,可以选择性地利用造纸污泥。因此对于我国造纸工业来说,造纸污泥具有非常光明的资源化应用前景。
4 结语
造纸污泥的焚烧处理、生物法处理及污泥的土地化利用是污泥的主要处理及处置方式,并且土地化利用是今后污泥最终处置的主流。我国土地资源比较多,多种形式的土地利用是适合我国国情的造纸污泥处置技术,在有条件的地区可以加以推广应用。造纸污泥的资源化应用已成为一种发展迅速的经济及环保产业,具有广阔的应用前景。
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中国造纸工业2007年度报告[刊]/中国造纸协会//造纸信息,2008(6):4~14
叙述了全国纸及纸板生产和消费,主要生产经济指标完成情况,纸浆生产和消耗量,纸及纸板、纸浆、废纸和纸制品进出口以及生产布局与集中度等情况。
制浆造纸行业节能减排的形势和任务[刊]/赵伟//造纸信息,2008(7):4~10
对当前我国造纸工业节能减排的形势和任务做了深入分析,并明确了造纸工业节能减排下一阶段应做的工作。
中国新闻纸行业的现在和未来[刊]/冷星星//造纸信息,2008(7):18~24
分析了全球及中国新闻纸行业的供给状况、影响需求变化的因素及行业获利能力,指出中国对新闻纸的需求不但具有短期提升因素,中长期亦有提升空间。
中国造纸脱水器材工业的现状与发展[刊]/赵家懋//中华纸业,2008(8):10~13
介绍了我国造纸脱水器材行业的由来、现状与发展概况,指出我国的网毯企业应保持产品优质、多样化的特点,增强自主创新能力,扩大规模,加强对外贸易与合作。
中国造纸工业现状与展望[刊]/顾民达//造纸信息,2008(9):22~30
论述了中国造纸工业的特点、现状以及世界造纸工业概况,指出中国造纸工业进入转型期的挑战与政策以及面临的几大“考验”,提出中国造纸工业风险防范和措施以及总体发展目标。
我国特种纸发展现状和对化学品的需求[刊]/陈港//中华纸业,2008(9):52~56
叙述了特种纸的定义、分类和基本特征,分析了我国特种纸的发展现状和色纸类、高填料类、浸渍类、涂布类、长纤维类、高湿强类及其他类特种纸对化学品的需求,并对发展我国特种纸产业提出了建议。
我国造纸工业的建设项目及相关政策[刊]/靳福明//中国造纸,2008(11):63~68
汇总和介绍了我国制浆造纸工业主要纸种的新增产能及国家近期发布的有关进出口、项目建设和环境保护方面的政策法规。认为2008—2009年是造纸产能的释放期,新政策的发布成为项目建设和企业上规模、上档次的动力,促进了我国造纸工业单机规模的扩大和新技术、新设备的应用。我国造纸工业正在由传统造纸业向现代造纸业转变,装备先进、生产清洁、发展协调、增长持续、循环节约和竞争有序的造纸工业新模式正在逐步建立。
“十一五”我国造纸行业污染减排分析[刊]/董文福等//中国造纸,2008(12):63~66
造纸行业既是我国社会经济发展重要的基础原材料产业,同时也是当前我国水环境主要的污染行业。因此,造纸行业的污染减排对于完成我国“十一五”主要污染物削减目标至关重要。通过对过去造纸行业环境污染的回顾,综合分析了我国造纸行业环境污染物的排放特征,阐述了今后我国造纸行业发展过程中面临的环境压力和存在的污染减排趋势。
2007年世界造纸工业概况[刊]/邝仕均//中国造纸,2008(12):67~71
介绍了2007年全球纸浆、纸及纸板的产量和消费量以及世界纸业贸易概况。
中国造纸机械制造业现状及发展趋势[刊]/杨旭//中华纸业,2008(12):6~10
国产制浆造纸装备是我国造纸产业的主要支撑力量。本文主要介绍了我国制浆造纸装备制造业的现状及特点,国产设备的现状及特性,以及国产装备发展的影响因素及发展趋势。
以废水排放新标准促进造纸工业环境保护的新发展[刊]/万金泉//中华纸业,2008(15):6~12
新的《制浆造纸工业水污染物排放标准》将于2008年8月1日起实施,相对于现行标准,CODCr、BOD5、SS的排放指标降低了大约50%~70%,同时增加了色度、总氮、总磷、氨氮、AOX以及二噁英的排放限值,并对环境承载能力弱、需要特别保护的地区提出了更为严格的水污染物排放先进控制技术限值,新标准的颁布和实施将对造纸企业环境保护工作带来一定的压力。根据新标准提出的各项排放要求,造纸企业在进一步改进生产工艺水平的同时,在废水处理工艺和技术上应选择更加先进完善的废水处理技术,提高设备的运行管理水平,严格规范操作,以达到新标准的排放要求。新标准对于我国节能减排工作有着积极的促进作用。
国外在制浆造纸废水排放立法上的经验及对我们的启示(上)[刊]/曹邦威//中华纸业,2008(15):16~19
介绍了主要造纸发达国家和地区对制浆造纸废水排放上的立法和排放标准,根据国外经验,提出了对我国在制定新标准上的看法和建议。
制浆造纸工业水污染物排放标准修订对我国造纸业的影响分析[刊]/季明等//中华纸业,2008(16):6~11
国家最新的《制浆造纸工业水污染物排放标准》已于2008年6月25日正式发布,本文通过对比全国和山东省造纸业近年来产量、产业结构、污染物排放等变化情况,对新标准实施后对我国造纸业可能产生的影响进行了分析,并结合山东经验提出了对策建议。
国外在制浆造纸废水排放立法上的经验及对我们的启示(下)[刊]/曹邦威//中华纸业,2008(16):12~17
落实科学发展观推进造纸工业节能减排战略[刊]/房桂干等//中华纸业,2008(18):6~10
在“十一五”期间,大力削减造纸行业的废水排放量和化学需氧量,淘汰650万吨的落后产能,被淘汰造纸企业要就地销毁生产设备,做到彻底淘汰,是实现造纸工业节能减排目标的关键。国家环保部于2008年6月25日公布的《GB3544—2008制浆造纸工业水污染物排放标准》,对排放的制浆造纸废水水量、水质提出了极高的要求。中国造纸企业应坚持把节能减排、发展循环经济、建设环境友好型企业作为企业重要发展战略来抓,必须走“科技含量高、资源利用低、经济效益好、环境污染少”的新型工业化道路。
中国非木材制浆现状与发展趋势[刊]/陈嘉川//中华纸业,2008(22):8~12
论述了在中国常见的四种非木材原料——竹子、麦草、芦苇和蔗渣的制浆技术与装备的现状,分析探讨了非木材制浆技术在中国的发展趋势。
纤维原料
多视角下的林纸一体化体系结构研究[刊]/张智光//中国造纸,2008(1):67~71
综合运用经济管理和工程技术知识,从多种视角对林纸一体化问题进行系统分析,构建了林纸一体化的理论与技术支撑体系结构、运行体系结构、模式体系结构和管理体系结构,并分析了各类体系结构的基本原理。
棉秆制浆研究进展[刊]/朱文远等//纸和造纸,2008(4):25~28
概述国内外采用化学法、生物机械法及化学机械法对棉秆制浆的特点、工艺条件、纸浆特性及其研究进展。提出了PRC—APMP是制备全棉秆化学机械浆的有效途径。
云南主要竹材材性与制浆造纸性能分析[刊]/王昌命等//中国造纸,2008(8):10~12
对云南的10种主要竹材的竹壁进行制片和离析,系统地进行了纤维形态观察、统计分析以及化学组成成分和抽出物的测定,综合分析评价了竹材的造纸性能,筛选出了适合造纸的竹种:龙竹、黄竹、慈竹、昆明实心竹、梨藤竹、沙罗单竹等,为竹材在造纸上的合理利用提供了依据。
麦草浆和桉木浆的性能及其对比[刊]/郭三川等//中国造纸,2008(9):1~5
对比研究了麦草烧碱-蒽醌浆和桉木硫酸盐浆的性能。结果表明,纤维性能是决定浆料打浆性能和纸张性能的主要因素。与桉木浆相比,麦草浆极易打浆,经打浆后麦草浆各项强度指标的提升幅度较桉木浆小得多,原因是打浆过程中麦草纤维位错值的增大以及大量细小组分的产生。麦草浆中的细小组分不利于纤维间的结合,将细小组分筛分除去后,麦草浆的滤水性能得到明显改善,且纸张的机械及光学性能都有所提高。
生态建设和环保提速下的我国林纸一体化工程建设[刊]/陈奇志//中华纸业,2008(13):14~16
多年来我国造纸业在重压之下摸索前进,借鉴发达国家在林产业发展的成功经验,促进了林纸一体化工程建设进程,建设布局在全国基本形成。同时伴随着行业发展的宏观政策进一步强化,其影响力将在今后几年逐步释放,本文初步总结了林业和环保两大方面对林纸一体化工程建设的影响。
我国废纸回收利用情况及发展趋势[刊]/侯庆喜等//中华纸业,2008(14):10~14
分析了我国造纸工业废纸回收利用和废纸处理技术的现状及其发展趋势;指出了当前我国造纸工业面临着对进口废纸资源依赖程度高的问题,提出了提高我国废纸回收利用的应对措施。
林权制度改革有利于林纸一体化工程建设[刊]/顾民达//中华纸业,2008(19):7~11
简述全面推进集体林权制度改革的重大意义,介绍中国造纸原料林基地建设的现状,分析林权制度改革对造纸工业发展的影响,提出加快推进造纸原料林基地建设的措施与对策。
制浆造纸工艺研究
竹浆Co-salen仿酶预处理TCF漂白的研究[刊]/贾艳迪等//中国造纸,2008(1):4~8
研究了竹浆Co-salen仿酶预处理TCF漂白。结果表明,竹浆Co-salen仿酶处理方式以单独预处理为宜,适宜条件:Co-salen用量0.03%、吡与Co-salen摩尔比1:1、NaOH用量3%、H202用量1.5%、氧压0.2兆帕、浆浓5%、温度90℃、时间5小时;竹浆经OCoEpPaP流程漂白后的白度为90.5%,比空白样提高了5.3个百分点,黏度为620毫升/克,比空白样降低99毫升/克;Co-salen仿酶预处理能在一定程度上提高TCF终漂纸浆物理性能,降低漂白废液COD、BOD、SS负荷,并减少后续Pa段和P段漂剂用量40%以上。
机械浆碱性过氧化氢漂白的研究进展[刊]/韩颖等//中国造纸,2008(1):50~55
从白度和白度稳定性的改善、强度的提高、新碱源的研究等几个方面总结了近十几年来机械浆碱性过氧化氢漂白的研究进展(包括机理及一些新工艺的研究),指出环境友好型稳定剂的开发应用、纤维分级漂白进一步提高白度和强度、弱碱性新碱源的工业化应用将是机械浆碱性过氧化氢漂白的发展趋势。
乙醇法制浆木素沉淀现象及机理[刊]/徐永建等//中国造纸学报,2008(1):1~8
研究了快速冷却洗涤法乙醇浆纤维表面木素的形貌学特征,定性比较了洗涤过程中纤维表面木素含量的变化,阐明了乙醇法制浆木素沉淀的现象与机理,揭示了乙醇浆易于漂白的原因。SEM分析结果显示,木素颗粒主要分布在纤维表面,通过对木素颗粒的形貌学特征观察发现,分布在纤维表面的木素颗粒呈球形,粒径分布在0.5~2.0微米,洗涤过程中木素颗粒的数量和大小逐渐减小,但是经历四段洗涤的乙醇浆纤维上仍然清晰可见木素颗粒。木素乙醇溶液的乙醇浓度低于42%或者温度降低时,木素发生沉淀,沉淀/吸附在纤维表面,XPS分析结果证明,纤维表面存在木素。结果表明,蒸煮和洗涤过程中溶解木素在纤维上的二次吸附和沉淀是快速冷却洗涤法乙醇浆卡伯值高的原因,沉淀木素具有与溶解木素相似的性质。乙醇浆易于漂白。
杨木自催化乙醇法制浆及其反应历程的研究[刊]/隋鑫金等//中国造纸学报,2008(3):11~15
研究了杨木自催化乙醇法制浆的保温温度、乙醇浓度、液比和保温时间等因素对成浆状况的影响规律,得出了制浆的最佳工艺条件:保温温度205℃,乙醇体积分数60%,液比1:10,保温时间2.5小时。同时研究了杨木自催化乙醇法制浆保温阶段的反应历程和反应动力学。研究结果表明:保温阶段脱木质素反应为一级反应,反应分为大量脱木质素和残余脱木质素两个阶段;在蒸煮最优条件下,大量脱木质素阶段反应速率常数为0.0128分-1,反应活化能为47.9980千焦/摩;残余脱木质素阶段反应速率常数为0.0038分﹣1,反应活化能为78.7751千焦/摩。
提高硫酸盐竹浆高温高压过氧化氢漂白效率的研究[刊]/郭大亮等//中国造纸,2008(4):9~12
探讨了影响硫酸盐竹浆高温高压H2O2漂白效率的几个重要因素,确定了适宜的工艺条件。实验结果表明,通过控制H2O2用量、H2O2/NaOH用量比、压力、温度、时间等工艺条件,可以明显提高硫酸盐竹浆高温高压H2O2漂白的效率,而且不会造成过大的黏度损失。
高得率浆酶改性的研究进展[刊]/李新平等//纸和造纸,2008(4):65~68
概述生物酶对高得率浆的改性原理及作用,重点介绍纤维素酶、半纤维素酶、木素酶在降低高得率浆打浆能耗,提高滤水性能,改善纸浆物理性能等方面的研究进展。
甘蔗渣高沸醇溶剂法制浆初探[刊]/胡湛波等//中国造纸,2008(6):19~22
研究了甘蔗渣高沸醇(1,4-丁二醇)溶剂法制浆主要工艺参数对蒸煮效果的影响。对丁二醇制浆与其他制浆方法的制浆效果进行了比较,并提出今后丁二醇溶剂法制浆研究的重点。
杨木BCTMP配抄手抄片的性能[刊]/谢慧平等//纸和造纸,2008(6):23~26
在实验室条件下考察了分别用高剪切纤维离解机处理前、后的杨木BCTMP按不同比例与部分阔叶木浆、针叶木浆配抄手抄片物理性能的变化。结果表明,配抄后的浆张松厚度提高,粗糙度降低、不透明度提高,尤其在配抄比例为30%时,配抄BCT-
MP离解二段纸浆后的浆张不透明度提高达81%;并对配抄前后总体效果进行比较。结果得出,配抄15%的BCTMP离解二段纸浆后,浆张松厚度与空白样相比提高3.4%,表面粗糙度降低3.8%,不透明度提高2.9%,抗张指数增加4.4%,耐破指数几乎不变,但撕裂指数有所下降,这表明高剪切纤维离解机处理后的杨木BCTMP有助于改善纸或纸板的质量。
桉木和竹子混合硫酸盐法DDS蒸煮工艺的研究[刊]/唐先陆等//中国造纸,2008(7):11~13
从用碱量、硫化度、升温时间、最高温度等因素对桉木和竹子硫酸盐法D
S蒸煮工艺进行了探索,确定最佳蒸煮工艺为:用碱量17%、硫化度25%、升温时间140分钟、最高温度170℃。并用Kajani-FS-300纤维质量分析仪对桉木浆和桉木与竹子的混合浆进行了纤维形态分析。
基于交替沉积技术的纸浆纤维工程[刊]/王高升等//中华纸业,2008(7):38~42
交替沉积技术是一种在物体表面构筑多层膜的方法,近几年也引起了造纸工作者的关注。本文总结了我们实验室取得的部分研究成果。研究结果表明:交替沉积技术可以增加聚合电解质在纤维表面的吸附量,并引起纤维表面电位的变化。利用交替沉积技术处理后的纸页,抗张强度、耐破度、耐折度有较大幅度的提高,纤维本身强度也有一定程度的提高,但撕裂度略有降低。同时用原子力显微镜观察到了聚合电解质在纤维表面的聚集状态,发现纤维表面存在一层连续的非均匀的薄膜。从研究结果可以得出交替沉积技术是一种有发展前途的技术。
新型高温复合隔热纸的制备与性能研究[刊]/章桥新//中国造纸,2008(7):22~24
采用湿法造纸工艺可以抄造出耐1000℃、且不含任何有机成分的特种隔热纸。该材料呈无规则多孔状结构,常温导热系数仅为0.028瓦/(米·开)。当热面温度为600℃、纸张厚度为0.3毫米时,隔热冷热面温差达450℃。该隔热材料具有纸张特性,易于裁剪和包裹,有很高的应用价值。
有机酸制浆的研究进展[刊]/李明飞等//中国造纸,2008(9):56~61
有机酸制浆高效利用原料,环境污染较小,是最有希望实现工业化的一类溶剂法制浆技术。有机酸制浆工艺流程一般包括备料、蒸煮、洗涤、漂白、溶剂回收和副产品回收等。蒸煮过程中,木素降解溶出,也有少部分纤维素和半纤维素水解生成低分子糖,灰分溶出较少。纸浆漂白一般采用过氧化氢漂白、氧脱木素和生物漂白等TCF漂白方式,所得纸浆的性能与传统制浆方法纸浆相近。黑液中的碳水化合物和木素容易分离纯化,且应用广泛。有机酸制浆要实现工业化,需在原料开发、流程模拟和优化等方面进一步深入研究。
针叶木CTMP浆Co-salen仿酶漂白的研究[刊]/高洪贵等//中华纸业,2008(20):34~36
采用由Co-salen、吡啶、H2O2、O2组成的Co-salen型仿酶体系进行了针叶木CTMP浆的漂白研究,并探讨了漂白过程中纸浆白度的变化规律。研究结果表明,Co-salen型仿酶系统对针叶木CTMP浆预处理有较好的效果,实验研究了NaOH用量、H2O2用量、Co-salen用量等对纸浆白度的影响。
麦草APMP高白度漂白的研究[Ⅰ]——过氧乙酸的应用[刊]/李红斌等//中华纸业,2008(22):26~30
介绍了麦草APMP制浆工艺,优化了过氧乙酸漂白的条件,研究了麦草原料的贮存时间对漂白的影响。研究结果表明:过氧乙酸最优使用条件为:用量在1.0%以内,时间120分钟,pH值维持在5,漂白浆浓20%;与两段5.0%过氧化氢组合对麦草化学机械浆进行漂白,最高白度能够达到72.38%ISO;贮存时间越长原料中的木素老化现象就越严重,使得化学药品对木素的发色基团的进攻变得越来越困难,所以原料贮存时间越短对麦草APMP浆漂白越有利。
麦草APMP浆高白度漂白的研究[Ⅱ]化钠的应用[刊]/李红斌等//中华纸业,2008(24):44~47
介绍了麦草APMP制浆工艺,优化了硼氢化钠还原漂白的条件,研究了麦草原料的贮存时间对硼氢化钠还原的影响。研究结果表明:硼氢化钠最优使用条件为:用量1.0%以内,时间60分钟,pH值10~11,漂白浆浓10%;与两段5.0%过氧化氢组合对麦草化学机械浆进行漂白,最高白度能够达到73.98%ISO;原料贮存时间越短对麦草APMP浆漂白越有利。
制浆造纸技术与实践
影响低定量彩色装饰纸原纸质量的几个关键因素[刊]/沙力争等//纸和造纸,2008(1):48~50低定量彩色装饰纸是一种非印刷的装饰纸,其原纸的性能决定了彩色装饰纸后加工的质量。本文从针叶木和阔叶木纤维原料的合适配比及打浆度的控制、金红石型钛白粉的选用和加入量、原纸对三聚氰胺树脂的吸收性和渗透性的控制、无机颜料的选用和染色方法及原纸的pH控制等方面分析了生产过程中的几个关键因素对低定量彩色装饰纸原纸质量的影响。
通过优化配料降低生产成本[刊]/王艳编译//国际造纸,2008(1):5~11
介绍了不同纸种的各种配浆方案的选择及各种DIP工艺概念。重点论述了回收浆及其潜在用途。回顾了DIP浆和机械浆的配料特性。特别关注了水管理概念以及对工厂性能的影响。指出了先进的自动化和控制方案是低成本、高效率DIP生产中的一个不可缺少的部分。
针叶木浆磨浆过程中浆料的流动、纤维受力及形变[刊]/宋乃建等//中国造纸,2008(2):57~64
分析了磨浆过程中浆料的流动形式,磨齿作用力,纤维受力、形变和相应的磨浆效果,探讨了磨齿前刃对纤维的作用力,讨论了纤维切断、纤维分层和内部细纤维化、纤维“剥皮”及表面细纤维化的原因。
提高高得率浆光学稳定性研究的新进展[刊]/张红杰等//中国造纸学报,2008(2):109~114
主要围绕高得率浆光致返黄的机理和提高高得率浆光学稳定性的途径(化学改性、新型漂白工艺和添加各种返黄抑制剂等)展开讨论,系统论述了抑制高得率浆光致返黄的最新研究进展。
阔叶木硫酸盐浆的臭氧漂白[刊]/江小雷编译//国际造纸,2008(2):1~5
现代化的工厂漂白技术是建立在氧脱木素和ECF漂白技术基础上的。因为环境和浆料质量的原因,以C1O2为基础的ECF漂白,并不能最终解决所有工厂对浆料低AOX含量的要求,从而限制了C1O2的应用。由于环境及ClO2成本的限制,迫使工厂选择一种与C1O2混合使用的漂白化学品。因此,工业臭氧和酸处理(A)系列都受到了极大关注。
水溶性纸的研制[刊]/崔明虎等//纸和造纸,2008(2):64~66
水溶性纸具有很大的市场前景。它的主要成分是羧甲基纤维素钠盐(CMC)。将溶于水的CMC在酸性介质中转化为不溶于水的羧甲基纤维素酸(HC-MC),然后使用HCMC抄造成纸页,经过碱化处理,制成了水溶性纸。
杨木P-RCAPMP生产线漂白效率的优化[刊]/冯水等//中国造纸,2008(3):39~41
在P-RCAPMP化机浆生产线优化过程中,发现存在高浓漂白塔效率低下、漂白化学药品浪费的问题。因此改用高效的H2O2稳定剂进行工艺优化。工艺改进后,在保证白度的前提下,总的漂白化学品用量降低,两个漂白段的残余H2O2都有所增加,漂白效率更高。
生物活性纸及其制品[刊]/陈港等//中国造纸,2008(3):48~52
介绍了含有活性识别能力成分的生物活性纸及其制品的定义及基本原理、生物活性物质及功能性物质的基本特性和在生物活性纸及其制品中的应用,并叙述了生物活性纸可能的低成本、大规模的制造方法以及在相关领域的应用。
帘式涂布技术的研发进展[刊]/宋微等//中华纸业,2008(3):62~65
综述了帘式涂布的现状和发展趋势、特点、原理,以及它在热敏纸、低定量涂布纸、印刷纸和防护涂层纸中的应用实例。同时也介绍了流变性助剂、伸长率测试仪、DF涂布机和多层帘式涂布技术这几个新的帘式涂布的研究成果。
溶解浆的酶法改性[刊]/刘丽娟编译//国际造纸,2008(3):27~30
在早期对制备黏胶纤维前溶解浆的酶活化研究中,找到了一种表现性能最好的酶——Carezyme。用此酶进行了系列实验,目的是确定酶处理的最佳条件,使后续醚化段的化学品的需求量降低到最小值。研究了溶解浆的得率、反应性能、黏胶液的黏度(用钢球下落时间表示)和过滤阻塞值。
纸浆性能对白纸板包装材料强度的影响[刊]/周丽虹等//纸和造纸,2008(3):48~51
为了提高白纸板作为包装材料的强度,本文研究了纸浆性能:纸浆种类、打浆度、纸浆配比和纸页定量对纸页挺度、环压强度、耐折度、抗张强度的影响。结果表明:对于多层复合的白纸板来说,使用废纸浆对于改善白纸板的挺度有利;化学浆轻微打浆比重打浆可获得更好的纸页强度;定量越大,纸页强度越大,在不影响白纸板强度时,可以增加芯层定量。
微胶囊技术及其在功能纸中的应用[刊]/董翠华等//中国造纸,2008(4):53~56
微胶囊技术是一种用成膜材料将固体、液体或气体包覆形成微小粒子的技术。文章介绍了微胶囊
特点及其制备技术,重点阐述了微胶囊技术在功能纸领域中的应用。中、低浓打浆的使用效果及打浆机理的差异[刊]/刘士亮等//中国造纸学报,2008(4):70~74
探讨了中、低浓打浆使用效果的差异,通过快速摄影技术对中、低浓打浆磨区内纤维的运动规律进行观察,在此基础上分析了中、低浓打浆机理的差异,定性提出了中浓打浆摩擦形变效应的观点。
气相二氧化硅用于改善喷墨打印纸光泽度和油墨吸收性[刊]/滕铭辉等//纸和造纸,2008(4):13~16
探讨涂料中颜料特性对涂布纸表面性能的影响,并检测了涂层的结构。结果表明:用化学和物理两种相结合的方法分散气相二氧化硅,可以获得很好的分散效果,A200的最佳用量为34%。随着气相二氧化硅用量的增加,涂布纸的光泽度显著提高,但油墨吸收性略有下降。涂料固含量控制在25%,用两次涂布的方式可以获得高的光泽度和适宜的油墨吸收性。
发光纸的研究和发展动态[刊]/张庆栋等//中华纸业,2008(5):48~53
主要介绍了长余辉发光材料,发光纸的制造方法及其应用,探讨了发光纸在国内外的发展动向。目前制备发光纸主要采用涂布法,将长余辉发光材料与有机树脂制成发光涂料,使用涂布技术将配制好的发光树脂涂料涂布在不同基材上,来实现夜间发光的功能。
影响KP得率的十大因素[刊]/王强等编译//国际造纸,2008(5):9~15
影响KP得率的因素有很多,其中包括木材的种类及木片的质量、蒸煮工艺(特别是用碱量、硫化度、温度及卡伯值等几个重要的独立变量)、制浆设备等。文章总结了较重要的10个影响KP得率的因素,并评定了其对纸浆得率的影响程度。这10个因素可以任意重组,来评定它们对纸浆得率的影响,例如可以通过实验得出在最低成本下,对提高得率影响最大的因素。
高固含量表面施胶中压榨牵引力和定量对不含机械浆纸性能的影响[刊]/胡玉梅等编译//国际造纸,2008(5):20~24
高固含量表面施胶中,固含量达到30%时,只有较少的淀粉渗透进纸张,纸张需要较短的干燥时间,但淀粉对纸张的内部强度提高不再像传统的表面施胶那样有效。可通过将压榨牵引力从3%降低至小于2%来提高表面施胶后纸张的Huygen内部强度,弥补内部强度的损失。但较低的压榨牵引力降低了原纸透气度,进一步减少了淀粉渗透量。此外,当压榨牵引力减少到小于2%时,纤维网络的弹性模量和纸张的弯曲挺度也将随之减小。
少污染短序漂白的研究与实践[刊]/曾健等//纸和造纸,2008(5):1~5
对麦草浆、杨木浆和混合浆进行HP短序漂白。结果表明,kappa值较低的麦草浆、杨木浆和草木混合浆在HP漂白中表现出较好的可漂性,经4%~5%的次氯酸盐用量和3%~4%HO2用量可漂至78%ISO以上,有些可达80%ISO以上,且漂后浆物理性能较好。杨木浆HP漂白现场调试成功的结果表明HP漂白可取代传统的CEH漂白。
KP竹浆高温高压H2O2漂白[刊]/郭大亮等//纸和造纸,2008(5):17~20
探讨硫酸盐竹浆高温高压H2O2漂白中影响木素脱除率和黏度降低率的几个重要因素,并确定适宜的工艺条件。实验结果表明:通过控制工艺条件(压力、温度、时间、H2O2/NaOH用量比等),可以明显提高硫酸盐竹浆高温高压H2O2漂白中的木素脱除率,而且黏度损失较低。
耐高温不锈钢材隔离纸的研制[刊]/杨仁党等//纸和造纸,2008(5):33~35
耐高温不锈钢材隔离纸是用于不锈钢薄板材冷轧工艺中的一种功能性保护纸,冷轧温度高达180~200℃。研究表明,通过添加耐温助剂,同时优化纤维原料种类与打浆工艺,抄造出物理性能优良的不锈钢耐高温隔离纸,符合不锈钢加工工艺的要求。
碳纤维屏蔽纸制造过程中纤维分散性能的研究[刊]/张美云等//中华纸业,2008(6):10~13
通过不同浓度、不同分散剂以及纤维表面化学改性对碳纤维分散性影响的探讨,研究了碳纤维在水中的分散性能。研究结果表明,PEO与CPAM均能明显提高碳纤维的分散性,尤以CPAM为好;碳纤维经过表面化学改性后,表面产生更多的活性基团,进一步提高了纤维的分散性能。
提高硫酸盐桉木浆白度稳定性的新方法[刊]/张权编译//国际造纸,2008(6):24~27
研究比较了采用OZ/EDP。及OZ/EDP的ECF漂序漂白桉木浆和ODHTPODD及ODHTPoDP常规ECF漂序漂白桉木浆的白度稳定性,探讨了OZ/EDP漂序中O3、C1O2和H2O2的用量对纸浆干、湿热返黄值的影响。此外,用Py-GC/MS测定了OZ/EDP和ODHTPoDD漂序漂白浆中的芳香化合物成分,并评价了芳香化合物对返黄的影响。同时,提出了桉木浆热返黄的机理。
麦草APMP制浆初探[刊]/王强等//纸和造纸,2008(6):19~22
对麦草制低污染APMP浆进行了初步研究。探讨了较适宜的NaOH和H2O2的用量比。结果表明:较优的NaOH和H2O2用量比为1.33:1,此时纸张的白度改善率为最大的31.2%,裂断长为2.06千米,撕裂指数为1.60毫牛·米2/克,耐破指数为1.56千帕·米2/克。经H2O2单段漂后,成纸的强度性能和白度均有所改善。另外,研究了磨浆段数对纸浆性能的影响,在磨浆初期,纸浆白度有所升高,而后开始下降;纸浆强度性能随打浆度升高而升高。
麦草Soda-AQ/O2两段氧碱制浆特性[刊]/翟华敏等//中国造纸,2008(8):1~4
研究了麦草Soda-AQ/O2两段制浆中Soda-O2段的氧压对制浆特性的影响。氧压提高,纸浆的得率、脱木质素程度和硅含量均提高。与Soda-AQ蒸煮相比,Soda-AQ/O2蒸煮(氧压0.70兆帕)后,原料中74%的硅保留在浆料中,纸浆得率提高了3个百分点,脱木质素率达到50%,纸浆具有良好的物理强度性能。纸浆羧基含量随着氧压的提高,先增加而后又降低,但都高于Soda-AQ浆的羧基含量。通过SEM观察Soda-AQ/O2蒸煮后的浆,发现纤维表面有沉淀的硅颗粒,纤维细胞壁表层发生了细纤维化。Soda-AQ/O2蒸煮对纤维形态也有影响,纤维筛分表明,氧压提高,浆中短纤维含量增多,长纤维含量减少。氧压提高后,更多的硅保留在了纸浆中,使黑液中的硅含量大大减少,这将使碱法麦草浆黑液的化学回收和能源利用效率大大提高。
AS-AQ麦草浆压力高温H2O2漂白[刊]/闫德勇等//中国造纸,2008(8):5~9
研究了AS-AQ麦草浆压力高温H2O2漂白工艺,并对漂前预处理进行了探讨。结果表明:采用亚甲基磷酸型预处理剂X在压力高温H2O2漂白前对纸浆进行预处理,能够显著提高漂白效率,其预处理效果优于EDTA、DTPA等传统预处理方式;压力高温H2O2漂白最适宜的工艺条件为:浆浓10%,H2O2用量3%,NaOH用量3%,MgSO4用量0.5%,氧压0.3兆帕,温度120℃,时间60分钟。在上述条件下所得漂浆白度为79.8%,度为941毫升/克。再添加少量助剂活化H2O2,漂浆白度可达84.5%,同时保持了较高黏度。
纤维素酶促打浆对漂白针叶木浆湿部电荷特性的影响[刊]/孙萍萍等//中国造纸,2008(9):11~15
采用纤维素酶处理漂白针叶木浆,然后进行打浆,研究了酶促打浆对浆料湿部电荷特性的影响,并对纤维素酶促打浆后纸浆的打浆度、纤维特性、黏度及物理强度等进行了分析。结果表明,采用纤维素酶对漂白针叶木浆进行打浆前预处理,可以促进纤维的润胀和分丝帚化,提高纤维的比表面积和纸浆打浆度。并可减少纤维的切断作用,降低细小纤维含量。酶促打浆浆料中的溶解电荷及纸浆的Ze-ta电位略低于对照浆,有利于填料在纸浆中的留着。
电子纸的研究进展及应用[刊]/陈港等//中国造纸,2008(9):47~50
介绍了电子纸的原理和特性,回顾了其发展历程,分析了研究现状、可能应用的领域以及电子纸在商业化进程中遇到的瓶颈和面临的挑战。
高光泽彩色喷墨打印纸显色性的研究[刊]/刘小闹等//中华纸业,2008(9);62~67
采用图像分析法,测试几种市集高光泽彩色喷墨打印纸(简称彩喷纸)在不同分辨率下打印图像的墨点和线条质量,建立纸张显色性评价指标(即显色指数),定量地反映纸张打印图像微观性能。分析高光泽彩喷纸在不同打印分辨率下的灰度级曲线,并进行显色性能的主观评价。可以看出,随着纸张打印分辨率的增加,显色指数更接近1,显色性能相应提高。对于涂布高光泽彩喷纸,微孔型涂层的Ep-son、HP和森智纸样比膨润型树脂涂层的甲骨文和Kodak纸样显色性好,微孔型涂层的灰度级曲线也较膨润型树脂涂层优越,因此显色指数能更好地体现高光泽彩色喷墨打印纸的显色性能。
硫酸盐竹浆助剂强化的氧脱木素[刊]/江守乐等//中华纸业,2008(10):22~25
探讨了硫酸盐竹浆助剂OC强化的氧脱木素工艺的优化和ODQP漂白。结果表明,从氧脱木素后竹浆脱木素率和黏度降低率考虑,竹浆氧脱木素的优化工艺条件为:助剂用量0.1%,用碱量4%,MgSO4用量0.5%,温度100℃,反应时间60分钟,氧压0.6兆帕。竹浆进行ODQP漂白,纸浆达83.4%ISO度810厘米3/克,返黄值0.63。
乙二酸处,理抑制BCTMP返黄的研究[刊]/孙世琼等//中华纸业,2008(11):55~58
使用乙二酸分别对杨木、雪杉、枫木BCTMP进行酸化处理,比较了不同pH值对三种BCTMP的干热诱导返黄、光诱导返黄的抑制效果。实验结果表明:采用乙二酸处理BCTMP,可以提高浆料白度,达5%~6%ISO;乙二酸处理BCTMP,均不同程度地提高浆料白度干热稳定性,PC值降低5左右,其中杨木、雪杉、枫木BCTMP的较佳酸化pH值分别是5.0、4.0、2.5;乙二酸处理杨木和枫木BCTMP能改善浆料白度光稳定性,PC值减低3左右,其中,杨木、雪杉、枫木BCTMP的较佳酸化pH值分别是3.0、4.0、2.5。采用红外光谱分析,探讨了乙二酸处理BCTMP的机理。
P-RC APMP装备与工艺介绍[刊]/郭安福等//中华纸业,2008(11):64~68
以山东某纸业公司引进的P-RCAPMP生产线为例,从木片洗涤系统、浸渍系统、磨浆系统、渣浆再磨系统等方面对工艺设备的工作原理、规格型号、工艺过程进行了阐述。
制浆厂二氧化氯的生产工艺[刊]/徐德//中华纸业,2008(12):83~85
分别介绍了综合法和甲醇法制备漂白剂ClO2的原理、生产工艺,比较了两种方法的优缺点,提出了选择ClO2制备方法的建议。
从OHMP漂白的工业化应用谈常规含氯元素多段漂的改造[刊]/陈安江等//中华纸业,2008(13):66~69
对常规的含氯元素多段漂工艺,如CEH三段漂和CEHH/CEHP四段漂,进行OHMP清洁生产技术改造,是降低废水负荷和提高质量的较佳选择。本文主要介绍了这一改造的三个关键问题:(1)氧脱木素段数的选择和位置的确定;(2)过氧化氢漂白方法的选择;(3)过程工艺设备及管道材质的选用。
表面施胶和微量涂布改进喷墨打印纸的性能[刊]/崔建同//中华纸业,2008(14):32~34
研究了用表面施胶和微量涂布改良喷墨打印纸性能。这种经济型涂料配方主要基于特殊处理的阳离子淀粉/轻质碳酸钙组合,同时添加少量的PVA和二氧化硅,对纸进行表面施胶。实验证实施胶后的纸样喷墨打印性能接近硅涂布纸,是一种价格低廉的改良型喷墨打印纸。
竹浆中、低浓打浆效果的比较[刊]/刘士亮//中华纸业,2008(14):57~58
对竹浆中、低浓打浆的生产使用效果进行了研究和对比,生产使用结果表明:与传统的低浓打浆设备和工艺相比较,竹浆中浓打浆提高了该浆种的使用品质,抄造纸张物理强度指标提高了23%~63%,降低打浆电耗32%
获苇浆氧脱木素和ECF漂白技术的研究及应用[刊]/李正国等//中华纸业,2008(15):53~55
泰格林纸集团沅江纸业的荻苇浆生产线,采用中浓氧脱木素及ECF二氧化氯漂白技术,其工艺技术在草类原料制浆方面属于国际领先水平。经过不断研究优化,浆的质量与使用传统的工艺相比有较大的提高,白度达到82%ISO以上,同时也大大降低对环境的污染。本文对该线的工艺流程、主要技术参数、存在的问题和解决措施进行了阐述,并与传统CEH漂白效果作了比较。
超声波处理对植物纤维的影响研究进展[刊]/赵强等//中华纸业,2008(15):62~67
介绍了超声波处理对植物纤维结构及化学性能方面的影响。在造纸工业中打浆、废纸脱墨,纺织工业中纤维漂白的预处理等各个方面探讨了超声波对植物纤维的力学作用机制及化学机制。提出了今后超声波在植物纤维处理方面的发展趋势。
连续蒸煮新技术CompactCookingTMG2工艺[刊]/范丰涛//中华纸业,2008(17):50~54
在第二代紧凑蒸煮技术中,预浸过程与蒸煮过程在较低的温度下进行,可以最大限度地减少半纤维素的溶出,提高浆料得率。根据木片种类的不同,在预浸和蒸煮中,可以改变液比,得到合适的用碱量。紧凑蒸煮中,根据木片种类,选择较低的预浸温度(大约100℃)、较低的蒸煮温度(范围140~155℃C)和最优的用碱量,以得到高质量的纸浆。本文简要介绍了其蒸煮过程。
转鼓碎浆机的维护优化[刊]/赵明锋//中华纸业,2008(24):64~66
针对转鼓碎浆机维护方面经常出现的问题,就如何降低维护成本,提高设备运行率方面,主要介绍了密封条的改进优化及转鼓轮胎的翻新技术。
废纸及其处理
新闻纸配浆中DCS的表征及其稳定性[刊]/张春辉等//中国造纸学报,2008(1):9~13
对马尾松化机浆和8号美国废纸脱墨浆中的溶胶物质进行了表征,研究了金属离子对其稳定性的影响。结果发现,马尾松DCS中的脂肪酸和树脂酸(RFAs)主要为脱氢纵酸(DHA)、亚油酸、油酸、棕榈酸等;脱墨浆DCS中主要是亚油酸甲酯E、棕榈酸甲酯、棕榈酸、脱氢纵酸等。过氧化氢漂后,树脂酸所占比例大幅上升。DCS中的糖单元主要是半乳糖、甘露糖、半乳糖醛酸、葡萄糖等糖单元。漂白后糖单元的浓度提高,酸性组分的比例升高。DCS稳定性研究发现,H2O2漂白过程中释放出更多的能与Ca2+反应生成絮聚物的酸性物质,稳定性降低;而钠离子对其稳定性几乎没有影响。
脱墨过程中碳酸钙的结垢和防止技术[刊]/蔡千华编译//国际造纸,2008(1):51~54
阐述了CaCO3的结垢机理及结垢的防止处理方法,并介绍了系列结垢防止剂(普鲁克林)的应用方法和应用实例。
高级废纸回收技术的改良与应用[刊]/沈臻煌等编译//国际造纸,2008(2):9~15
回收纤维作为造纸工业主要的纤维原料来源之一,由于其利用量有增加的趋势,因此需要与之相适应的回收处理技术。在高级印刷纸中必须除去大量的油墨和斑点,这需要提高分离的选择性及改进浆渣处理工艺以减少纤维损失。在生产不含磨木浆的废纸脱墨浆时,优化制浆和热分散工艺具有节约大量能源的潜力。用回收纤维生产低定量包装材料时需采用新的处理工艺,该工艺在脱除微胶黏物和填料方面很有潜力。
混合办公废纸脱墨浆的漂白[刊]/季一友等//纸和造纸,2008(2):27~29
主要研究DBI漂白混合办公废纸脱墨浆时NaH-SO3和NaBH4的用量配比、漂白时的温度、pH值以及时间等对脱墨浆的白度、油墨尘埃度的影响,摸索DBI漂白脱墨浆影响因素的较佳取值。
漂白化学热磨机械浆中DCS对胶黏物沉积的影响[刊]/李宗全等//中国造纸,2008(4):13~16
以压敏胶(PSA)作为废纸回用过程中形成的二次胶黏物的模型物,研究了漂白化学热磨机械浆(BCTMP)中的溶解和胶体物质(DCS)和溶解物质(DS)对二次胶黏物稳定性和沉积性能的影响。结果表明,阳离子聚合物是导致二次胶黏物失稳和沉积的重要原因。BCTMP中的DCS和DS能够稳定二次胶黏物,但它们的存在导致更多的胶黏物沉积。DCS和DS中的阴离子垃圾降低了阳离子聚合物的效果,失稳的二次胶黏物不能有效地吸附到纤维上,因此,黏性较大的二次胶黏物就会与其他杂质一起沉积下来。
有效残余油墨浓度测量方法及其特点分析[刊]/文海平等//中国造纸学报,2008(4):104~107
介绍了有效残余油墨浓度的测量原理,并分析了有效残余油墨浓度测量方法的优点和局限性。除有效残余油墨浓度以外,同时测得的零油墨脱墨浆白度为脱墨提供了一个理想目标,脱墨浆中油墨组分吸收系数与非油墨组分吸收系数相对大小能反映脱墨浆可以通过漂白提高白度的潜在能力。脱墨浆试样不透明度过大、回用纤维中含有部分彩色油墨粒子、试样制备方法不同均会对测量结果产生一定影响。
非离子表面活性剂与皂类脱墨剂复配提高脱墨效率和脱墨浆质量[刊]/侯小红等//国际造纸,2008(4):7~11
非离子表面活性剂由于具有强力渗透、分散和乳化功能,因此其与脂肪酸皂类脱墨剂复配可有效改善脱墨效率、提高脱墨浆的品质。巴克曼BRD是一系列多功能、既有单组分又有多组分的非离子表面活性剂;其既可单独使用,又可与脂肪酸皂类配合使用,这为造纸工作者调整和优化脱墨工艺提供了灵活性。
果胶酶处理对废新闻纸浆性能的影响[刊]/牟洪燕等//纸和造纸,2008(4):69~71
脱墨浆的过氧化物漂白中,释放出大量的阴离子杂质,通过阴离子杂质对纸浆性能的影响研究,结果表明,溶出的大量阴离子杂质不但降低了纸浆白度与强度性能,阳离子助剂也有影响。采用果胶酶处理废新闻纸脱墨浆,纸浆阳离子需要量降低、滤水性能得到改善,阳离子助剂CPAM对纸浆的助滤作用明显提高。酶处理对成纸的白度与强度性能没有负面影响。
采用ONP生产低定量新闻纸助留助滤系统的优化[刊]/郭纬等//中国造纸,2008(6):53~55
采用正交实验法,对以100%ONP为原料生产低定量新闻纸生产线的三元助留助滤系统进行优化,得出了3种助剂对助留助滤的主要影响因素、最佳组合用量,同时对所添加的助剂在系统中的电荷密度(CD)及Zeta电位的变化进行了探讨;优化结果应用到高速纸机上,生产出质量达到优等品的45克/米2低定量新闻纸。
湿部助剂加入点设置的理论与实践[刊]/甘定能等//中国造纸,2008(7):42~47
结合湿部助剂加入点设置及优化实践,对确定湿部助剂加入点的影响因素进行了探讨。生产实践表明:湿部助剂加入点的确定应考虑浆料电荷平衡、浆料受到的剪切力、浆料浓度、助剂加入系统后能否迅速达到与浆料均匀混合等方面的因素。
脱墨剂的制备及其应用[刊]/应广东等//中华纸业,2008(10):72~74
简介了自制固体脱墨剂的制备方法,并与两种进口脱墨剂在100吨/日的脱墨生产线上进行了中试试验,从使用效果及经济效益方面进行比较。实践证明:自制脱墨剂具有优良的浮选脱墨效果,整个脱墨流程白度能提高9%ISO,效果好于进口脱墨剂,在成本方面也低于进口脱墨剂。
亚硫酸钠用于废新闻纸脱墨的初步研究[刊]/李宗全等//中华纸业,2008(12):23~25
研究了亚硫酸钠对废新闻纸的脱墨以及脱墨浆漂白效果的影响。结果表明,与不加亚钠的对照浆相比,亚钠的加入可以防止脱墨浆的返黄,提高脱墨浆的白度,降低脱墨浆的残余油墨浓度。亚钠脱墨浆经连二亚硫酸钠漂白后可以达到与传统碱法化学脱墨浆相近的白度。
生物酶对废纸浆过氧化氢漂白的影响[刊]/覃程荣等//中华纸业,2008(12):26~28
研究了过氧化氢酶及辣根过氧化物酶对废纸浆过氧化氢漂白的影响。结果表明:在碱性条件下,两种酶的存在加剧了过氧化氢的分解,且过氧化氢酶催化分解过氧化氢的能力要强于辣根过氧化物酶。
混合办公废纸脱墨工艺探讨[刊]/张群飞等//中华纸业,2008(14):50~53
针对成浆质量要求及国际脱墨浆生产线不同供应商设备特征,研究了MOW脱墨工艺的不同配置,并对各种配置进行了系统分析。结果表明,对于混合办公废纸的脱墨,在第一回路中有必要设置一道浮选以去除易剥离的油墨;系统是否设置第三道浮选,关键在于整个系统的配置及化学品应用工艺;系统中如配置洗浆机,虽能提高成浆白度1.3%ISO左右,但随着大量灰分及细小纤维的去除,系统得率会大大降低。
半纤维素含量对二次纤维孔隙结构及其成纸性能影响的研究[刊]/吴微微等//中华纸业,2008(16):24~27
通过低温氮吸附法研究半纤维素含量对二次纤维孔隙结构及纤维成纸性能的影响。结果表明:随着聚戊糖含量的降低,纤维成纸性能下降;聚戊糖含量和保水值呈线性关系。当聚戊糖含量从23.46%降低到13.39%时,平均孔径下降了11.64%;当聚戊糖含量从13.39%再次降低到11.74%时,二次纤维平均孔径反而上升了8.98%;而纤维BET比表面积变化很小。保留一定含量的半纤维素能够有效地抑制麦草纤维经历抄造过程之后发生的孔隙的不可逆关闭,但是在聚戊糖含量降低到一定程度时,纤维孔隙结构反而能够得到改善。
ONP碎浆过程中油墨剥离程度评价方法的探讨[刊]/文海平等//中华纸业,2008(18):34~37
对使用碎解和过洗涤处理后ONP浆料的白度和ERIC(又称过洗涤白度和结合残余油墨浓度)评价油墨剥离程度的可行性进行了研究,并对过洗涤处理过程参数进行了优化。研究表明:过洗涤处理能比较完全地除去碎解浆料中剥离油墨粒子,细小纤维和填料的流失不会对过洗涤白度和结合残余油墨浓度产生明显影响,碎解的浆料储存一定时间(50小时内)对它们的影响可以忽略。使用过洗涤白度和结合残余油墨浓度评价油墨剥离程度可行,但洗涤过程中的剪切作用大小对它们具有一定影响。
化学品
AKD的阳离子改性及其应用[刊]/刘凯等//中国造纸,2008(1):13~16
将聚酰胺多胺与AKD反应,并用环氧氯丙烷将其阳离子化,制备出一种具有高阳电荷的改性AKD大分子,并在中、碱性条件下用该改性AKD对漂白硫酸盐阔叶木浆进行施胶。实验结果表明,改性AKD具有较高的阳离子性,并具有较强的乳化和分散能力;当改性AKD用量为0.2%,并加阳离子淀粉1%、阳离子聚丙烯酰胺0.02%作助留剂时,施胶度可达到52秒;而在同等施胶剂用量下,不加助留剂时,施胶度也可达到35秒,表明该改性AKD乳液具有较强的自留着性。
造纸填料级沉淀碳酸钙的壳聚糖覆膜改性与应用[刊]/沈静等//中国造纸,2008(1):21~25
采用碱沉淀法将壳聚糖用于造纸填料级沉淀碳酸钙的覆膜改性,对改性填料的性质及应用性能进行研究。结果表明,碱沉淀法可有效地用于沉淀碳酸钙的壳聚糖覆膜改性,经改性后,填料的Zeta电位增加、白度有所下降,相应加填浆料的滤水性能略有改善,溶解性也有所变化;沉淀碳酸钙的壳聚糖覆膜改性可显著提高加填纸的抗张指数,但加填纸的白度下降、不透明度无明显变化、光散射系数随壳聚糖用量的增加先增大后减小,且当壳聚糖用量在5%以内时,填料留着率有所提高。
漆酶改善纤维特性的研究进展[刊]/刘娜等//中国造纸学报,2008(1):95~100
漆酶是一种含铜氧化酶,由于漆酶的催化反应只需空气中的氧气即可,水是唯一的副产物,被称为“绿色催化剂”。近10年来,漆酶用于纤维改性的研究引起普遍关注。本研究介绍了漆酶改善纤维特性在生产无黏合剂的纤维板以及提高纸浆强度性能中的研究进展,综述了漆酶或漆酶/介体处理活化纤维产生黏合性的影响因素和机理,浅述了漆酶催化氧化木素的机理,展望了漆酶催化氧化反应的研究重点和方向。
文化纸用化学品的应用及性能要求[刊]/张栋基等//中华纸业,2008(1):61~66
介绍我国文化纸的发展现状及特点,结合生产实际对文化用纸化学品的性能、应用技术及存在的不足进行探讨,以期能对化学品应用、研发及发展方向提供一定指导。
糖蜜作为一种新型助剂在造纸中的应用[刊]/温思茹编译//国际造纸,2008(1):12~13
首次将糖蜜作为助剂在造纸工业中应用所获得的结果是,纸张具有更大的裂断长和更高的保水值。糖蜜是制糖工业的副产物,含有蔗糖和树胶,比蔗糖的价格低。纸浆纤维在加入糖蜜前进行丝光化处理,可增强加入糖蜜所产生的积极作用。
用羧甲基纤维素对漂白针叶木浆进行改性处理[刊]/田超编译//国际造纸,2008(1):20~23
用羧甲基纤维素(CMC)对ECF漂白针叶木浆进行处理。在60℃、pH值12.5、CMC用量1%、浆浓5%条件下进行CMC的吸附反应,为纤维表面引入更多的带电基团。实验表明,浆料打浆度、pH值、CMC的取代度及电解质浓度对CMC的吸附量有重要影响。CMC处理后的浆料保水值显著提高,并改善了手抄片的内结合强度、抗张强度。用电镜分别对用水和电解质溶液抄造的手抄片进行了深入研究。
季铵型阳离子淀粉在废纸回用过程中的增强效果[刊]/阚兴传等//纸和造纸,2008(1):28~30
减轻废纸在回收利用过程中的强度降低的趋势对废纸的再生循环利用有着极其重要的作用。本文对季铵型阳离子淀粉在废纸回用过程中的增强效果进行了初步研究。研究表明,当阳离子淀粉用量为1.0%,温度为60℃,反应时间为2.0小时,pH值为5时增强效果最佳。
季铵盐壳聚糖的制备及其在抗菌纸中的应用张美云等//中国造纸,2008(2):14~17
用季铵化试剂2,3环氧丙基三甲基氯化铵对壳聚糖进行改性,制备了季铵盐壳聚糖类衍生物羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)。IR谱图证实了以N上取代为主。研究了产物的取代度、酸碱稳定性以及抗菌性能。同时研究了HACC抗菌纸的制备方法,并验证了抗菌纸的抑菌效果。
PVA水溶性纤维在碱锰电池隔膜纸中的应用[刊]/冉景慧等//中国造纸,2008(2):18~20
采用PVA水溶性纤维作黏结剂与纤维素纤维、合成纤维混合抄造碱锰电池隔膜纸,研究了干燥温度、湿纸张水分、干燥压力、PVA水溶性纤维加入状态和加入量等因素对电池隔膜纸性能的影响。结果表明:采用水溶温度为80℃的PVA水溶性纤维作黏结剂,在干燥温度95℃、湿纸张水分60%、同时施加一定压力时,PVA水溶性纤维可以发挥良好的黏结作用,可以得到吸碱性能良好、物理强度高的电池隔膜纸。另外,对PVA水溶性纤维作一定的预溶胀处理有利于发挥其黏结作用,提高电池隔膜纸性能。
壳聚糖-AM-DMC三元接枝共聚物对纸浆的增强效果[刊]/马永生等//中国造纸,2008(2):29~33研究了用微波辐射的方法进行壳聚糖和丙烯酰胺(AM)及甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)的接枝共聚反应,讨论了反应条件与产物的接枝效果对麦草浆的增强作用的影响。最佳合成条件为:引发剂KPS浓度4毫摩/升,辐射功率300瓦,辐射时间150秒,m(壳聚糖):m(AM):m(DMC)=1∶6∶2,分子质量调节剂浓度为2毫摩/升。当合成产物用量为0.5%时,对纸张的增强效果明显,可使纸张的裂断长和耐破指数分别提高27.0%和21.9%。
一个基于涂层表面形成滤饼层的乳胶/颜料体系涂布纸涂层固化机理[刊]/臧永华等//中国造纸,2008(2):34~40
在Lepoutre经典涂层固化模型基础上,通过假设涂层表面形成滤饼层和定义一个胶乳变形融合浓度(LCC),提出了一个能够更完善地描述涂层固化过程的新机理。新机理认为在涂料固化初期,水分在涂层表面被蒸发而固体被截留在悬浮液中导致表面涂层在FCC时形成了滤饼层。继续干燥使得滤饼厚度由表向里增加,直到整个涂层在LCC时形成一个凝胶性的松散毛细管网络。当固含量大于LCC后,涂层中的所有水分都被限制在粒子形成的毛细管中,水分的持续蒸发导致滤饼中粒子间的间距(毛细管孔径)缩小和毛细管作用力增加。毛细管力使可变形性胶乳与颜料粒子黏合在一起,或者使胶乳粒子相互融合成膜。新机理的进一步验证将为我国造纸业开发新型节能涂料配方和高分子化学工业开发新型高效胶黏剂提供理论支持。
一种产漆酶真菌的鉴定及其漆酶在生物漂白中的应用[刊]/莫佳琳等//中国造纸学报,2008(2):10~14
在实验室分离纯化的一株产漆酶白腐菌,通过形态观察实验和扩增18srDNA序列分析,研究了其子实体、担孢子形态及分子特征,对菌种进行分类鉴定,得知该菌种属革耳菌。该菌种稻草固体发酵产生漆酶高峰出现在第21天,酶活为38951U/升,漆酶协同介体ABTS处理硫酸盐竹浆,后经过氧化氢全无氯漂白。结果表明,经LQP和OLQP漂白的纸浆比未经漆酶处理的QP或OQP漂白的纸浆白度提高4~7个百分点,卡伯值下降,并保持较高黏度。这表明该菌产生的漆酶在介体存在时可用于竹子硫酸盐浆的生物漂白。
改性苯乙烯-丙烯酸酯胶乳表面施胶剂的合成及研究[刊]/徐旋等//中华纸业,2008(2):47~50
以甲基丙烯酸十二氟庚酯(FM)、丙烯酸丁酯(BA)、苯乙烯(St)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)、丙烯酸十八酯(ODA)为原料、采用无皂乳液聚合制得了阳离子含氟丙烯酸酯改性的苯乙烯-丙烯酸酯(SAE)乳液。对聚合物的结构、组成进行了表征,并研究了引发剂、FM的用量对乳液耐水性和稳定性的影响。单独使用含氟乳液对纸张进行表面施胶,水和油滴在纸张上所成的接触角最大可分别达到121度和80度,同时纸张的抗张强度、耐折度、白度、平滑度分别提高11.36%、7.14%、0.25%、50.48%。由于使用的阳离子化试剂是季铵盐型,所以可适用广泛pH值范围,可同时应用于酸性施胶、碱性施胶和中性施胶。
涂料性质和颜料配比对涂布纸机械性能的影响[刊]/滕铭辉等编译//国际造纸,2008(2):23~26
研究了涂料固含量、涂层厚度和塑性颜料对涂布纸机械性能的影响。结果表明,随着涂料固含量和涂层厚度的增加,涂布纸的抗张强度、抗张能量吸收(TEA)、伸长率和抗张挺度都增加。当涂料固含量增加时,弯曲挺度稍有增加,但随着涂层厚度的增加,改变更加明显。在高岭土和研磨碳酸钙(GCC)的混合涂料中加入塑性颜料也会改善涂布纸的机械性能。抗张强度和抗张挺度随着较小粒径塑性颜料的加入而增加,但伸长率和TEA却相反。
喷淋淀粉混合物改善双层纸板的层间结合强度[刊]/王亮等编译//国际造纸,2008(2):40~43
工厂将天然淀粉液喷淋到成形的湿纸幅上以改善多层纸板的层间结合强度。文中研究了回收针叶木硫酸盐浆手抄片湿纸幅干度、淀粉液喷淋量及干燥温度对双层纸板层间结合强度的影响。淀粉喷淋到湿纸幅上可以大幅度提高湿纸板的层间结合强度。湿纸幅干度在10%~11%左右时,强度达到最大。针对高温快速干燥影响淀粉的胶凝化作用,降低纸板的层间结合强度,提出了一种高干燥速率下提高纸板层间结合强度的方法,实现淀粉逐步胶凝化,大大提高纸板层间结合强度。
造纸颜填料的开发动向[刊]/吴士波等//纸和造纸,2008(2):43~49
概述造纸颜填料的开发动向。内容包括造纸颜填料的超细化和纳米化、中空化、表面改性、多功能化、纤维化、复合化、新型无机填料和有机颜填料的应用等。
不同分子结构与分子质量HCS的湿部化学行为[刊]/王立军等//中国造纸,2008(3):1~4
采用普通淀粉、支链淀粉和直链淀粉制备不同分子结构的高取代度阳离子淀粉(HCS),再采用酸降解法减小HCS的分子质量,探讨了分子结构、分子质量等因素对HCS湿部化学行为和纸张增强效果的影响。结果表明,在相同用量条件下,与降解前相比,降解后的HCS更容易被纤维吸附,其助滤效果更好;而且降解程度越大的HCS会越多地与浆料液相中的胶体物质作用。在纸张强度方面,添加降解和未降解的HCS均使手抄片的抗张指数得到维持甚至得到一定程度的提高,耐破指数基本没有变化;降解与未降解的普通HCS、直链HCS均使耐折度、撕裂度有一定程度的下降,但是支链HCS(不管降解与否)均能较好地维持这两项指标。
阳离子聚合物乳化AKD及其应用性能的研究[刊]/陈夫山等//中国造纸,2008(3):18~21
用自制季铵型阳离子聚合物复配乳化剂乳化AKD,研究了乳化时间、温度、搅拌速度以及乳化剂用量等因素对AKD乳液性能的影响。实验结果表明,自制乳化剂对AKD施胶起到施胶增效的作用,在一定程度上提高了纸张的下机施胶度,缩短了AKD的施胶熟化时间。
超级压光纸用PCC作填料的全面评价[刊]/邝仕均编译//国际造纸,2008(3):15~19
SC纸生产厂在转成碱性抄纸时,多数都选择PCC作填料。文章详细分析了PCC对SC纸生产和纸张性质的影响,并介绍了用于测定纸机封闭程序的锂示踪方法。
二氧化氯漂白助剂的研究[刊]/覃程荣等//纸和造纸,2008(3):54~56
研究添加各种助剂对二氧化氯漂白和DQP终漂结果的影响。结果表明,在二氧化氯漂白过程中加入助剂可以减少漂白的损失,有利于DQP漂白浆黏度、白度和强度性能的提高。
反应型乳化剂表面施胶剂的制备及应用[刊]/易玉林等//中国造纸,2008(4).:27~31
采用反应型乳化剂制备了半透明有油性树脂光泽的表面施胶剂。研究了乳化剂用量、单体配比以及功能单体用量、聚合方法对产物性能的影响。探讨了合成的表面施胶剂用量、氧化淀粉浓度对施胶效果的影响。结果表明,制备的表面施胶剂对改进纸张的施胶度、挺度和环压强度效果均优于进口施胶剂。
荧光增白剂对杨木BCTMP浆光致返黄的抑制作32用~[36刊]/张红杰等//中国造纸学报,2008(4):32-36
采用荧光增白剂(FWA)作为杨木BCTMP浆的光学稳定剂,通过浆内添加或手抄片表面涂饰来系统探讨FWA提高杨木BCTMP浆光学稳定性的作用效果。结果表明,2S和4S型FWA在浆内添加时抑制BCTMP浆返黄的效果较好,而4S和6S型在手抄片表面涂饰时效果较好。浆内添加时FWA的用量较高,浆料pH值为中性或弱碱性,需要一定的混合时间;而在手抄片表面涂饰时FWA在较低用量下便可以大大改善杨木BCTMP浆的光学稳定性。
真菌酶处理杨木碱性过氧化氢机械浆节约磨浆58能耗~61[刊]/霍建辉等编译//国际造纸,2008(4):58-61
第二段磨浆后,采用由黄孢原毛平革菌1-1512分泌产生的锰过氧化物酶处理工业杨木APMP,可降低磨浆能耗(节能25%)、提高纸浆质量。透射电镜测试结果表明,酶处理能使纤维产生内部和外部细纤维化,进而改善纸浆的物理性能。
阳离子硅镁石微粒性能及其对纸料的助留效果[刊]/祖彬等//纸和造纸,2008(4):37~39
研究阳离子硅镁石微粒的性能及其助留效果。研究发现,硅镁石微粒具有纳米级的粒径和较高的正电性,其正电性随着pH值增加逐渐降低;随着研磨时间延长,硅镁石微粒的粒径逐渐降低,但其正电性也随着明显降低。硅镁石阳离子微粒单独作为助留剂使用时,具有一定的助留效果,但其用量大且效果一般,并且抗剪切性能差,不是一种理想的助留助滤体系。硅镁石微粒与APAM组成的双元助留体系具有良好的助留效果,其中,未研磨的硅镁石微粒/APAM组成的体系具有良好的抗剪切性能和pH值适应性,因此,未研磨的硅镁石微粒与APAM组成的助留体系是一种理想的助留助滤体系。
颜料对涂布牛皮卡纸预涂覆盖性的影响[刊]/周军锋等//中国造纸,2008(5):1~3
研究了国产GCC、高岭土两种颜料及其不同组合对涂布牛皮卡纸预涂覆盖性的影响,并在此基础上,对二次预涂进行优化,研究了二次预涂中添加进口钛白粉及用国产煅烧高岭土部分代替进口钛白粉和高岭土对涂层覆盖性的影响。结果表明,经国产高岭土预涂后纸板的白度、覆盖性、平滑度、PPS粗糙度和光泽度比经GCC预涂的效果要好。二次预涂中添加进口钛白粉显著提高了纸板白度及覆盖性;用煅烧高岭土代替部分钛白粉和高岭土可获得良好的覆盖性及白度。
阻燃剂的应用与发展[刊]/吴舒拉//中华纸业,2008(5):60~62
简要说明了纸张防火性能的获得,造纸用阻燃剂的种类、特性。概括了阻燃剂在造纸中的使用方法及相应的阻燃机理。介绍了阻燃剂的发展方向,对各类阻燃剂的发展趋势和防火纸应用技术的研究热点进行了展望。
高分子基AKD乳液的制备和作用机理[刊]/费贵强等//中国造纸,2008(6):30~33以合成的高分子乳液作为分散剂,聚酰胺多胺环氧氯丙烷(PAE)作为阳离子增效剂,制备了具有良好施胶效果的AKD乳液。研究了AKD乳液制备过程的主要影响因素,并分析了高分子基AKD乳液与传统AKD乳液的差别。实验结果表明,当合成的高分子乳液用量为15%,PAE用量为10%时,AKD乳液趋于稳定,并具有很好的施胶和增强效果;高分子基AKD乳液颗粒表面阳电荷密度较高,加入后使纸浆纤维表面的电荷变化比较明显,具有良好的自留着作用,施胶效果优于传统AKD乳液,熟化
时间也可减少1/3,且CPAM对其有很好的留着效果。
混合的两性聚丙烯酰胺用作高效助留剂[刊]/王玉峰等编译//国际造纸,2008(6):37~39
纸浆中细小纤维和无机盐所占比例的增加降低了助留剂的使用效果,而高速纸机运行中需要高效而又不会破坏纸张匀度的助留剂。本实验合成了富阴离子和富阳离子单元的两性聚丙烯酰胺,并把两者混合作为助留剂进行实验。文中分析了絮凝过程中的应力变化和每种PAM及混合后溶液的性质,结果表明,这种混合系统可有效地产生絮凝,并提高助剂的作用。同时,文中探讨了该系统可能的絮凝机理。
ATC对模拟OCC过程水封闭循环抄纸的预处理[刊]/徐明等//纸和造纸,2008(6):38~42
研究了阴离子垃圾捕捉剂(ATC)对模拟OCC制浆造纸白水封闭循环系统的预处理效果。表明在加入增强剂之前,先加入ATC进行预处理,会导致白水中的有机物减少,尤其是阴离子垃圾物质的减少。纸康4020与淀粉的协同效果最好,PDADMAC
也有浆张增强效果但不稳定,PAC效果较差。从两种增强剂来看,淀粉系统效果稳定,增强能力较高。CPAM添加量很少就能达到较好的增强效果,但是必须控制添加量。
乳液接枝共聚法改性淀粉的制备及其在涂布纸中的应用[刊]/李楠等//中国造纸,2008(8):28~31
以氧化木薯淀粉为原料,过硫酸钠-亚硫酸氢钠为引发剂,在酸性介质中与单体丙烯腈进行接枝共聚反应,并以此接枝共聚改性淀粉为胶黏剂配制涂料进行涂布,考察了不同的反应单体浓度和木薯淀粉不同的氧化程度下制备的改性淀粉对涂布性能的影响。结果表明,接枝共聚淀粉作为胶黏剂进行纸张涂布后,涂布纸具有理想的表面强度及平滑度。
几种典型含机械浆纸的加填[刊]/刘振华等//中国造纸,2008(8):59~63
纸张加填不仅可以降低生产成本,更能赋予纸张较好的光学及表面性能。本文介绍了几种典型含机械浆纸如SC纸、新闻纸及LWC原纸的加填。
石油树脂施胶剂与松香胶复配用于CTPM的研究[刊]/杨磊等//中华纸业,2008(8):18~21
使用自制C-9石油树脂施胶剂(MPRS-1)对CTMP进行施胶优化实验,讨论了pH值、施胶剂用量、硫酸铝用量几个施胶条件对施胶效果的影响。结果表明,MPRS-1对CTMP的最佳施胶条件为:pH值为5,MPRS-1的加入量为2%,硫酸铝加入量为2%,在这个条件下的施胶度在40秒左右。皂化松香胶与MPRS-1以1:1的比例进行复配应用于CTMP的优化条件是:pH范围为4.5~5,硫酸铝添加量4%。皂化松香胶与MPRS-1复配应用时较为适宜的质量比范围为3:1~7:1,在此配比范围之间,施胶度在100s左右。施胶效果比使用单一的皂化松香胶的施胶效果提高60%,比使用单一石油树脂胶MPRS-1的施胶效果提高了100%。
纸和纸板挺度剂的研究进展[刊]/康云飞等//中华纸业,2008(9):58~61
概述了纸和纸板挺度和环压强度及其影响因素,介绍了挺度剂的作用原理和对挺度的增强作用;重点分类综述了淀粉类增强剂、聚丙烯酰胺类增强剂、共聚乳液型增强剂及多元复配增强剂对提高环压强度的研究进展,介绍了挺度剂的最新研究成果,并分别阐述了增强机理,最后对环压强度增强剂的发展进行了展望,提出了研究的方向。
木聚糖酶在麦草制浆造纸中的应用[刊]/刘丽娟等//中国造纸,2008(10):58~62
木聚糖酶是一类可以将木聚糖降解成低木聚糖或木糖的复合酶系,其广泛应用于麦草浆的制浆造纸过程中。文章介绍了木聚糖酶用于麦草原料的预处理、麦草浆的辅助漂白、麦草浆的纤维改性以及酶处理后水样成分的变化,并对酶处理后溶出物质的能源化提出了展望。
轻型印刷纸表面施胶工艺探讨[刊]/徐腾//中华纸业,2008(10):70~72
为了解决轻型印刷纸的防水性差和易掉毛掉粉问题,根据该纸质的特性,采用具有表面增强和抗水性较好的CT-51L有机硅型表面施胶剂,取得了较好的施胶效果。本文介绍了CT-51L施胶剂的特性、反应机理及生产应用情况,并进行了经济效益分析。
纳米TiO2改性造纸涂料的性能及其流变行为[刊]/尤鹏等//中国造纸,2008(11):5~9
研究了纳米TiO2改善造纸涂料的性能及添加纳米TiO2对涂布纸涂层抗老化性能的影响。结果表明:纳米TiO2用量为1.0份时能够较好地提高涂层的耐光性能,经光老化后,涂布纸白度和表面强度分别降低了9.6%和13.5%,而不添加纳米TiO2的涂层,白度和表面强度分别降低了17.1%和16.7%。通过流变性实验,分析了添加纳米TiO2涂料的流变行为。
合成微细纤维在彩喷纸涂料中的应用[刊]/颜进华等//中国造纸,2008(11):10~13
研究了合成微细纤维在彩喷纸涂料中的应用。研究内容包括合成微细纤维作为颜料的临界颜料体积浓度(CPVC),配成涂料后涂层的不透明度、亮度和光泽度。结果表明,微细纤维的CPVC为50%(对涂料的质量比)左右。与高光泽胶体二氧化硅相比,微细纤维涂料涂层表现出非常好的不透明度、亮度和光泽度。
偶联型阳离子固色剂对彩喷纸用SiO2颜料性能的影响[刊]/王瑾等//中国造纸,2008(12):24~27
研究了自行合成的偶联型阳离子固色剂对彩色喷墨打印纸用SiO2颜料性能的影响。结果表明,该固色剂可使SiO2的润湿角增大,抗水性提高,黏度减小,沉降速度变慢,使得彩色打印效果变好,起到了很好的固色作用。
三元助留体系对高得率浆助留助滤性能的研究[刊]/陈夫山等//中国造纸,2008(12);39~42
研究了阳离子瓜尔胶单元,二元、三元助留助滤体系在高得率浆抄造上的应用。并考察了PAC用量、电导率、pH值对PAC-阳离子瓜尔胶-膨润土三元体系对高得率浆助留助滤性能的影响。结果表明,三元体系较单元和二元体系对高得率浆具有更好的助留助滤作用,当PAC用量为1%,阳离子瓜尔胶用量为0.3%,膨润土加入量1%时,三元体系对高得率浆的留着率达到93.6%、滤水时间可达15秒。
造纸滑石的功能特性及其产品的开发与应用前景[刊]/宋宝祥等//中华纸业,2008(15):48~52
概述了造纸滑石的主要功能特性和用途。滑石在未来造纸市场的经济技术定位,主要体现在它特有的功能特性方面;高品质滑石主要用于造纸黏性物控制剂和涂料级产品;低档滑石及其复配产品主要用于造纸填料;黑滑石储量丰富,具有潜在的市场前景。开发与此相关的生产制造技术和装备,以及相应的应用技术是今后的主要发展方向。同时,讨论了开发相关技术与产品的主要方法和特点。
煅烧高岭土对高档亚光铜版纸的质量改进[刊]/关兴江等//中华纸业,2008(16):65~67
介绍了在亚光铜版纸生产中,通过采用加入适当比例煅烧高岭土的涂料配方,提高了产品质量和档次的做法及经验。
新型微聚合物技术在提高木浆和非木浆滤水和留着方面的应用[刊]/MarcoPolverari等//中华纸业,2008(19):62~67
新一代阳离子和阴离子微聚合物(Micropoly-mer)已经问世。这种微聚合物不含挥发性有机化合物(VOC)和烷基酚聚氧乙烯醚(APE)。将这种新的微聚合物与线型的聚丙烯酰胺一起使用或者和无机微粒技术(如胶体硅和可润胀矿物质)协同使用,可以显著提高滤水、纤维留着和灰分留着。这种协同使用适合于原料为木浆或非木浆的高加填文化纸、超级压光纸和低加填的新闻纸。尤其是当阳离子微聚合物与聚丙烯酰胺一起应用在未漂包装纸种的生产中时,会显著提高滤水性能。纳米SiO2在涂布纸中的应用及其对涂层性能的影响[刊]/尤鹏等//中华纸业,20
8(23):33~37
采用在面涂涂料中添加纳米SiO2改善涂布纸的耐光性能,通过分析涂布纸张的表面性能及耐光实验后的白度、光泽度、色差、表面强度、粗糙度,确定纳米材料的用量。实验表明:添加纳米SiO2对涂布纸涂层的光泽度和表面强度有一定的改善作用,纳米SiO2的用量为0.4份时,涂层耐光性能最好,白度损失为10.6%,表面强度损失13.9%,而空白试样的白度损失为17.1%,表面强度损失16.7%。
设备 器材 自动化 基于图像处理的选纸机控制系统[刊]/赵卫东等//中国造纸,2008(1):72~73
基于图像处理技术,介绍了一种新型选纸机的控制系统;该系统可为造纸企业节省劳动成本。
快捷地将湿部添加剂注入造纸工艺过程[刊]/JouniMatula//国际造纸,2008(1):14~19
“创捷”瞬间混合工艺使造纸添加剂如助留剂、施胶剂迅速且高效地在最接近流浆箱的部位注入成为可能。在对多样的混合技术研发中开拓了横断混合原理,可将各种添加剂同时混合进入流浆箱并同时同地加入助留剂。结果使工艺简单、响应非常快,可降低化学品消耗、改善填料留着率及纸张特性。
辊子包覆层对薄膜涂布过程中的影响[刊]/王成海//纸和造纸,2008(1):13~15
简要介绍膜式涂布中施涂辊包覆层的作用和对涂布过程以及涂布纸性能的影响。举例说明由辊子包覆层所导致的涂布问题以及解决措施。
高剪切纤维离解机对漂白麦草浆物理性能的影响[刊]/司侠等//纸和造纸,2008(2):30~33
用一种新型高剪切纤维离解机处理漂白麦草浆,并对纸浆性能及浆张物理性能进行测定。结果表明:打浆度下降6.5°SR,纸浆滤水性能得到提高,保水值有所下降。浆张平滑度、透气度和松厚度均得到提高,撕裂指数上升,但浆张的抗张强度和耐破指数下降。
纸机双刮刀装置的设计与应用[刊]/王道文//中国造纸,2008(3):42~44
介绍了双刮刀系统的工作原理、结构特点及其调节装置,并简要阐述了活动刮刀摆动器和薄页纸机烘缸双刮刀的应用。
过热蒸汽冲击干燥技术[刊]/侯顺利//中国造纸,2008(3):62~65
介绍了过热蒸汽冲击干燥的原理、特点及其对纸张性能的影响。过热蒸汽冲击干燥是一种还处于实验室研究阶段的新型纸张干燥方法,它的干燥速度高,节能潜力显著,发展前景看好。
纸机干燥部新技术的发展[刊]/董继先等//中华纸业,2008(3):66~69
介绍了Condebelt干燥技术、OptiDry冲击式干燥、OptiDryTwin冲击式干燥、OptiDryVertical穿透干燥、CombiDuoRun和TopDuoRun干燥部以及红外干燥等先进干燥技术的发展、性能及特点;并对处于试验阶段的微波干燥和脉冲干燥技术的优缺点进行了分析比较。
借鉴国外先进技术改进卷烟盘纸分切机[刊]/严国祥等//纸和造纸,2008(3):16~18
通过对GOEBEL盘纸分切机结构的描述和设计的分析研究,比对传统的盘纸分切机构造,概述盘纸分切机的传动控制新概念,进一步提高了产品的分切质量,同时也给我国现有的一些落后盘纸分切机在改进上提供借鉴。
制浆造纸行业MES系统评价模型研究[刊]/蒋军军等//中华纸业,2008(4):11~14制造执行系统MES是位于企业上层企业资源计划ERP和底层设备自动控制系统PCS之间,面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。本文介绍了MES的概念、功能模型,阐述了MES在制造业中的重要地位,结合昆山钞票纸厂的生产实践,建立了MES系统的评价模型。该模型对于相关行业的管理信息化建设也具有一定的参考价值。
靴套失效形式分析与维护[刊]/张宏等//中华纸业,2008(4):48~51
介绍了靴套在运行中的失效形式,分析了失效原因,提出注意事项,同时给出了一些解决办法。
刮刀、薄膜和帘式涂布技术及其对纸张表面性能的影响[刊]/吕国福编译//国际造纸,2008(4):53~57
用帘式、传统刮刀和薄膜涂布技术对定量为38克/米2的原纸进行低定量涂布(LWC);采用多种新型和传统表面特性分析方法研究了涂布纸的纸张性能,其中包括光学性能、粗糙度、涂布量分布及压缩均一性;对比了3种不同涂布技术对涂布纸表面特性的影响。结果发现:帘式涂布可获得最均一的涂布量和表面粗糙度,能很好地保留松厚度,比刮刀和薄膜涂布的纸张更具有可压缩性。
稀释水流浆箱的类型及其对横幅定量的控制[刊]/任淑华等//纸和造纸,2008(5):8~11
重点介绍目前造纸机上采用的几种稀释水流浆箱(包括Allimand公司的FP流浆箱、Voith公司的MasterJetF/B流浆箱、Metso公司的OptiFlo流浆箱、RetroDilu流浆箱和ValFlo流浆箱)的工作原理和通过稀释水进行横幅定量控制的方法。
基于Web的纸厂碱回收工段远程监控技术[刊]/张腾等//中国造纸,2008(5):48~50
通过在碱回收车间构建WinCCWebNavigator网络,使WinCCWebNavigator服务器的数据通过OPC技术与WinCC服务器同步,搭建Web站点,集成分析工具并发布现场过程画面,使用InternetExplorer便可对碱回收车间的过程画面与实时数据进行远程监控与在线分析。
平面阀洗浆机阀芯的改进[刊]/姜海龙等//中国造纸,2008(6):77~78
介绍了平面阀洗浆机阀芯的工作原理,并针对阀芯在实际生产中出现的问题进行了技术改进,生产实践表明,改进后彻底解决了阀芯易磨损、易变形等问题,对设备的稳定运行起到了重要作用。
微粒过滤机在白水和废水处理中的应用[刊]/曹邦威//国际造纸,2008(6):43~44
介绍了微粒过滤机的结构和基本原理。这类过滤机可应用在许多水净化处理中,如处理白水以回收纤维和水,对现有回收装置的出水进行进一步处理成为超清白水,用于废水的一级处理和生物处理后的澄清处理。
一种新型纸机干燥部供热系统的设计与控制[刊]/李艳等//纸和造纸,2008(6):61~64
针对传统热泵系统供热不足的缺陷,介绍一种新型纸机热泵干燥系统,该系统采用了吹贯蒸汽控制方案,并提出一种新的控制算法,它使系统蒸汽的利用率大大提高,故障率明显下降、自动化程度得以明显提高,在节能方面和对纸机的断纸处理,效果特别明显,并解决了纸机烘缸排水不畅的问题,经实践检验,具有一定的推广价值。
新一代三层成形网的设计理念[刊]/冀亚超等//中华纸业,2008(7):46~49
耐磨性、平整性和滤水性是成形网的三大特性,它们直接决定纸机成形网的运行状况,IWB网是通过使用24综编织方法来改善成形网特性,使它可以应用在更高车速的纸机上。
直流复卷机动态过程中的张力控制[刊]/孙标等//中国造纸,2008(8):52~55
通过分析动态过程中的运行特点,在保持纸张应变恒定的前提下,得到了放纸辊与后底辊转速之间应当具有的数量关系,并将后底辊转速作为前馈量引入放纸辊电机制动转矩的控制方程中,以实现动态过程中纸幅张力恒定的控制目标。通过相关的控制方程,分析了一些在实际应用中应当注意的具体问题。
稀释水调浓水力式流浆箱结构初步设计研究[刊]/陈奇峰等//中国造纸,2008(11):33~36
稀释水调浓水力式流浆箱由方锥等压布浆器、多孔管束匀整单元、稀释水加入调节单元、混合室、湍流发生器等部件组成,浆料从锥形进浆总管进入流浆箱,通过管束使浆料均匀分布和流送到混合室,在管束上方安装有稀释水调浓装置,在湍流发生器内浆料经流道截面由圆形渐变为方形的流道进行整流,并得到高强微湍动。研究结果表明,稀释水调浓水力式流浆箱使浆流中纤维分散均匀且流态稳定,不产生絮聚,纸张成形后的横幅定量差小。
气垫式流浆箱控制系统的改造[刊]/陆平//中国造纸,2008(11):74~75
对恒丰纸业气垫式流浆箱的原有控制方式进行了改造,改造后的控制系统可以满足高精度和实时控制的要求,实际运行中稳定可靠,且控制方式的改造不复杂,容易实现和推广。
在线检测成形网网部的脱水性能[刊]/冀亚超等//中国造纸,2008(12):43~45
利用NDC在线检测仪检验成形网各部分的脱水性能,分析各部分脱水变化的原因,为纸张的优质生产服务。
浅谈铸铁烘缸的在线磨削技术[刊]/刘艳等//中国造纸,2008(12):55~57分析了铸铁烘缸的腐蚀类型和腐蚀机理,介绍了目前常用烘缸在线磨削技术的原理和特点。压榨橡胶辊的损坏现象及应对措施[刊]/王永江等//中华纸业,2008(12):66~68介绍了纸机压榨胶辊的常见损坏现象,分析其损坏原因,提出了应对措施。纸机干燥部蒸汽热泵喷射系数的计算模型[刊]/党睿等//中华纸业,2008(16):4447
蒸汽热泵供热系统为目前纸机干燥部普遍采用的供热系统,喷射系数是蒸汽喷射热泵的重要技术指标和设计依据。本文采用热平衡法分析计算蒸汽喷射热泵的喷射系数,计算过程比较简单,数值模拟结果比较可靠。
国产最大碱回收炉——金海浆纸业2200吨DS/日碱回收炉(RB2)的设计及试车运行[刊]/曹春华//中华纸业,2008(21):42~47
海南金海浆纸业有限公司的2200吨DS/日碱回收炉,是目前国产最大的碱炉。本文主要介绍了RB2工程的主要设计参数、工艺系统、工程布置以及碱炉本体和附属设备,并对开机和运行情况也做了说明。
复卷机恒张力控制的设计[刊]/钟立等//中华纸业,2008(24):79~81
针对复卷机在卷径变化以及加减速时对纸幅张力的影响,提出直接张力和间接张力相结合的复合张力控制、卷径实时计算等方法,用直接张力控制精度;用间接张力提高系统的抗扰动能力,以满足复卷时恒张力控制要求。
环境 循环经济 碱回收
制浆造纸废水生化处理工程应用[刊]/林雪芬//中国造纸,2008(1):34~37
对几种制浆造纸废水采用的生化工艺进行了分阶段说明,指出设计中常用的参数以及实际运行中的注意事项。对好氧生化工艺中关键的曝气设备进行了比较和分析。
高得率制浆废水处理技术的探讨[刊]/苗庆显等//中国造纸,2008(1):46~49
对高得率制浆废水的来源和特性进行了论述,对适用于处理高得率制浆废水的常用方法,如膜分离技术、好氧、厌氧生物处理法等在国内外的应用情况做了比较分析和评价。
木聚糖酶预处理对麦草化学浆漂白废水污染负荷的影响[刊]/孙庆贺等//中国造纸学报,2008(1):26~28
在麦草化学浆H2O2漂白和CEH漂白时,采用自行选育的菌株ZCF-57生产的中性木聚糖酶进行预处理,研究了酶处理对漂白浆白度和漂白废水污染负荷的影响。结果表明,该木聚糖酶预处理可以有效地提高漂白浆白度,降低废水污染负荷。与对照浆相比,在达到相近白度时,预处理后H2O2用量可从5%减少到3%,P段废水BOD5、CODCr分别减少13.2%和17.0%;酶预处理可使CEH漂白产生的总CODCr和AOX分别降低50%和20%。
光催化处理造纸废水的研究进展[刊]/陈国宁等//中国造纸学报,2008(1):101~105
综述了光催化技术在造纸废水处理方面的研究进展,总结了影响光催化反应的主要因素,介绍了造纸废水模型物的研究情况及不同光催化反应体系的自由基产生机理,并对光催化处理造纸废水的工业化应用提出展望。
膜生物反应器处理造纸废水的中试研究[刊]/马春明等//中国造纸,2008(2):21~24
采用中试规模的膜生物反应器(MBR)系统对某造纸厂的造纸废水进行了处理,研究了MBR处理造纸废水的效果,并与造纸厂原有污水处理系统进行了对比。实验结果表明,在同样的进水条件下,MBR出水水质明显好于原有系统二沉池出水水质。
在污泥浓度(MLSS)9000毫克/升、水力停留时间22小时的条件下,MBR出水CODCr平均66.4毫克/升、CODCr去除率达94.6%。
高速纸机的在线清洁[刊]/兰峰//中国造纸,2008(2):47~50
论述了现代化高速纸机从纸机流浆箱至干燥部的在线清洁以及在线清洁在生产过程中的重要性,从工艺的角度结合岳阳纸业股份有限公司8号纸机在线清洗的生产实践,分析探讨了8号纸机在线清洁的控制理念。
超声波协同光催化处理含氯酚废水[刊]/王萍等//中国造纸学报,2008(2):51~54
利用超声波协同光催化氧化技术对含氯酚废水进行处理,研究了超声波协同光催化处理4-氯酚的降解过程以及有机氯的脱除过程,探讨了不同反应条件对超声波与光催化协同作用的影响,分析了超声波对光催化的协同作用。结果表明,体系中氯离子浓度的增加和4-氯酚浓度的下降具有很好的同步性,有机氯的脱除效果明显;溶解氧浓度、TiO2浓度和初始4-氯酚浓度对超声波协同光催化降解4-氯酚作用明显。
蒸发燃烧一体化草浆黑液碱回收系统[刊]/王性仁//中华纸业,2008(2):61~66
以草浆黑液浓度特征为依据,开发了蒸发燃烧一体化碱回收工艺。热风炉作为草浆造纸碱回收蒸发燃烧一体化的创新设备,用于向碱炉炉膛灌输热量、维持了蒸发燃烧的热平衡;旋风喷淋蒸发器是该系统用于余热回收和碱灰回收的设备。同时对黑液提取工艺和绿液苛化工艺进行了改进,从而开发出了一种低投入、效益尚好、少排放的草浆造纸碱回收系统。其中的设备有多台获得发明专利。
微波辐射漂白废水处理研究[刊]/邓宇等//中国造纸学报,2008(3):25~27
采用微波辐射处理漂白废水,实验结果表明,活性炭用量1克、微波辐射时间8分钟、微波辐射功率800瓦、固液比1∶31时,废水的处理效果较好,其CODCr去除率达95%以上、CODCr为60毫克/升左右。
厌氧处理在制浆造纸废水处理中的应用[刊]/苏振华编译//国际造纸,2008(3):35~38
20世纪80年代早期,厌氧处理开始在制浆造纸废水处理中广泛应用,现有200多个厌氧处理厂用于处理制浆造纸厂的各种废水,其中应用最为普遍的厌氧处理系统是UASB和IC。厌氧技术非常适合于处理二次纤维造纸废水、机械制浆(过氧化氢漂白)废水、半化学法制浆废水以及亚硫酸盐法制浆和硫酸盐法制浆蒸发器污冷凝水。
废纸造纸厂水处理工程的改造[刊]/梁继东等//中国造纸,2008(4):40~42
在废纸造纸厂原有的AB好氧废水处理工艺基础上,改造建设了以新型高效UASB反应器为核心的厌氧-好氧生物处理系统。结合合理的工艺设计和水的再生回用,成功地实现了达标排放下节能降耗的目标。运行结果表明,处理后再生水质可以满足生产回用水质要求,吨纸平均用水量从原来的78米3降低到20米3,吨纸产品节约废纸0.02吨、节电约45度,显著降低了生产成本。
造纸中段废水深度处理中试试验[刊]/王磊等//中国造纸,2008(4):43~46
采用电化学催化氧化处理、曝气生物滤池(固定化微生物BAF和生物活性炭滤床)处理的工艺组合进行造纸中段废水深度处理的中试试验,并对试验现象和结果进行了分析。全流程对色度去除率可达92.0%,CODCr去除率可达91.3%,处理后出水回用对纸张白度影响不大,纸张白度可达82.2%。
间歇蒸煮放锅余热回收系统改进[刊]/周海东//中华纸业,2008(4):44~47
针对间歇蒸煮热回收系统存在的问题进行分析和探讨,通过设备改进和流程优化提高放锅余热的回收效率,减轻环境污染和资源流失,取得明显的节能减排效益。
酸化纤维污泥法处理BCTMP高浓废水及其可控因素[刊]/张瑞超等//纸和造纸,2008(5):55~57
利用BCTMP制浆漂白废水中回收的废纤维污泥,经酸活化处理后用于BCTMP制浆高浓废水处理。实验结果表明将污水pH值调节到4.5,配合使用2.5克/升酸活化纤维污泥、8毫升/升PAC(10%)及2.5毫升/升PAM(1‰)时,处理高浓废水COD去除率最高,可达70%以上
BCTMP高浓废水处理工程设计和运行实践[刊]/房桂干等//中国造纸,2008(6):49~52
某速生杉木BCTMP生产线废水发生量的时波动系数1.79,日波动系数1.60,总波动系数2.86。针对这条生产线的废水状况,研究设计了粗滤-初沉-水解-ABR厌氧-连续SBR-混凝的化机浆废水处理流程并建造了处理工程设施。其中沉淀池运行中加入SBR排泥,SS去除率提高了7个百分点,CODCr的去除率提高了6.5个百分点,减少了后续二级生物处理有机物的负荷量,曝气电耗下降,单位处理成本降低。沉淀池中,SS和CODCr去除率之间存在线性相关关系:y=0.801x-3.440,R2=0.713。设计和应用ABR厌氧反应器,其建设投资仅为同规模内循环式厌氧反应器的25%左右。连续SBR系统的应用,解决了污泥膨胀难题。
草浆造纸中段废水处理的组合工艺研究[刊]/倪寿清等//中华纸业,2008(6):38~42
采用ABR-生物接触氧化-混凝组合工艺处理草浆中段废水。试验结果表明:ABR适宜的停留时间为8小时,适宜的容积负荷为2.5千克COD/(米3日)以下,COD去除率可达38.8%~41.6%;生物接触氧化池的适宜水力停留时间为10小时,适宜的容积负荷为0.75~1.2千克COD/(米3·日),适宜的气水比为20∶1,COD去除率为62.7%~65.5%;混凝剂聚合氯化铝铁(PAFC)最佳用量为0.5克/升。经组合工艺处理后,中段废水生物接触氧化处理效率有较大提高,系统COD去除率保持在91.3%~92.4%,出水COD基本达到DB37/336—2003的要求。
采用ECF漂白减轻废水污染负荷[刊]/高木均//国际造纸,2008(6):5~8
介绍了日本部分造纸企业由氯漂转变为ECF后,漂白废水中污染物的变化情况。转变漂白方式后,漂白废水中主要污染物大幅度降低,其中氯仿、氯酚类污染物的发生量及排放量减少了95%,二英类污染物的发生量减少了98%,AOX、EOX类污染物减少了70%~80%。
用超水控制腐浆[刊]/杜飞等//纸和造纸,2008(6):51~53
介绍超水控制腐浆的原理及优点,并针对超水控制腐浆和优化白水循环的效果进行了试验。结果表明,在白水系统中添加超水可以起到很好的控制腐浆及杀菌效果,并可以改善白水封闭循环中产生的一系列问题,达到提高产量节约成本的目的。
混凝-A/O法处理废纸造纸废水的工程设计与效果分析[刊]/孙建平等//中国造纸,2008(7):36~38
某造纸企业采用混凝-A/O生化工艺处理废纸造纸废水,经过近120天的运行,出水达到DB4426-1989一级排放标准。运行结果表明,物化处理单元对于ss的去除率保持在90%以上,对废水中CODCr的平均去除率基本稳定在50%左右,生化处理单元对S的去除率保持在50%左右;对CODCr的去除率保持在90%以上;每去除1公斤COD的运行费用约为0.21元。因此,采用物化-A/O生化工艺处理废纸造纸废水具有技术合理性和经济可行性。
脱墨废水气浮池污泥制造中密度纤维板[刊]/李志建等//中华纸业,2008(8):48~51
对某造纸厂脱墨废水气浮处理后的污泥进行了分析,提出了利用造纸污泥制造中密度纤维板的方案,并通过实验得出了最佳生产工艺参数,生产出的中密度纤维板达国家一级标准。
碱法麦草浆黑液燃烧的影响因素及控制[刊]/闫成珉//中国造纸,2008(9):35~38
介绍了麦草浆黑液性质、燃烧的工艺流程及工艺参数。对影响黑液燃烧的因素如黑液性质、喷液粒度的控制、喷枪的选型及风量、风压、风温的控制等进行了分析,并提出了黑液燃烧的调整及控制方法。
超临界水氧化法在造纸黑液治理中的应用[刊]/廖传华等//中国造纸,2008(9):51~55
从超临界水的性质、超临界水氧化法的原理、动力学、工艺和优越性等方面阐述了超临界水氧化法作为一种造纸黑液治理技术具有的广阔应用前景,结合实验讨论了超临界水氧化法在造纸黑液治理中应用的可行性,并对处理过程中可能存在的一些问题及相应的改进措施进行了探讨。
造纸废水生物强化活性炭深度处理[刊]/于鹏等//中国造纸,2008(10):35~37
以高效菌生物活性炭装置对某造纸集团污水处理厂出水进行深度处理中试试验。试验结果表明,在平均进水CODCr149.99毫克/升、色度34.30倍时,CODCr、色度去除率均达到50%以上。经170天运行,证明生物活性炭工艺在造纸废水深度处理中能达到较好的处理效果。
超滤技术在造纸涂料废水处理中的应用[刊]/杨芸//中国造纸,2008(10):63~64
介绍了涂布纸生产过程中产生涂料废水的特性及应用超滤技术处理涂料废水循环回用涂料实现清洁生产的情况。
变频节能技术在制浆造纸中的应用[刊]/李方园//中华纸业,2008(10):54~57
结合在造纸流程耗能比较严重的水力碎浆机、冲浆泵和真空脱水三个部分进行的节能应用做一些分析和概括。
竹材CTMP高浓废水污染特征及其处理工艺[刊]/丁来保等//中国造纸,2008(11):40~42
介绍了竹材用于CTMP的现实意义,通过对竹材CTMP高浓废水污染特征的分析表明:在我国分布较广泛的慈竹,CTMP废水的CODCr、BOD、S发生量分别达到300.37、101.33、56.68千克/吨浆;废水中的总氮含量达到20.93千克/吨浆。进行实验室小试,在废水CODCr、BOD5、SS分别为7320、2496、1308毫克/升时,通过预处理、厌氧、好氧(必须考虑采用脱氮工艺)联合处理,总CODCr去除率可达97.65%,表明采用以厌氧和好氧联合处理为核心的工艺处理该种废水是可行的。
谈化机浆废水处理[刊]/崔延龄//中华纸业,2008(13):62~65
化机浆废水具有产生量和有机物浓度变化大、有机物浓度高、水温高、色度大、毒性物质含量高、可生化性较差等特点。本文根据CTMP和APMP废水的特点,阐述了化机浆废水的处理方法和存在的问题,并列举一些工程实例。
黑液气化研究进展及其工业化应用展望[刊]/王双飞等//中华纸业,2008(21):48~51
经过20年的研究,黑液气化技术取得很大进步,已经进入开发研究时期,并将在今后10~20年内实现工业化推广应用时期。黑液气化联合循环发电是黑液气化工业化应用的一种方式,能够提高黑液热能利用率,使热能效率由传统碱回收的55%~67%提高到74%,从而使一个年产10万吨的制浆厂,可以节约标准煤炭0.6万~1.95万吨/年,减少Co2排放1.6万~5.2万吨/年,减少燃煤产生二氧化硫300~978吨/年,整体黑液气化联合循环发电的成功推广将使制浆造纸行业步入节能环保的新时代。
国外开发碱回收系统热电潜能的经验[刊]/曹邦威//中华纸业,2008(21):72~77
制浆造纸厂在产能与用能效率上的提高,使得最新制浆生产线已可不用烧树皮和木材废料而尚能有剩余的电力。今天的挑战已是综合性制浆造纸厂完全不用辅助燃料,只用100%生物质燃料而又有剩余的电力输出。
其他纳米技术在制浆造纸领域的应用研究进展[刊]/李滨等//中国造纸,2008(1):56~61
纳米技术与具有独特纳米效应的纳米材料已经引起了人们的广泛关注。近年来,制浆造纸工作者对纳米技术与纳米材料在制浆造纸领域中的应用表示出极大的兴趣。文章综述了纳米技术与纳米材料在制浆备料、纤维改性、湿部化学、纸张涂料、功能纸生产等领域的研究进展,并对其存在的问题和应用潜力做了探讨。
气相色谱分析在制浆造纸中的应用[刊]/白亮亮等//中国造纸,2008(1):62~66
叙述了气相色谱技术的基本原理、分类、组成、特点及其在制浆造纸原料分析,制浆、造纸过程控制,废水处理等方面的应用,表明气相色谱分析技术操作简单、快速、准确,是一种可靠的定量和定性分析方法。
纸张印刷表面强度的图像分析[刊]/王兆江等//中国造纸,2008(3):5~8
利用图像分析技术分析纸张印刷表面强度,并与传统视觉评价法得到的印刷表面强度做比较,结果表明,图像分析方法在分析纸张印刷表面强度方面较传统的视觉评价更加客观和准确;另外,还对不同印刷速度下及不同纸张拉毛斑点的面积分布进行了讨论。
涂布试验测试方法新进展[刊]/张有贵//中华纸业,2008(3):57~61
简要介绍涂布运行性主要问题、影响运行性主要因素、涂料固化对涂布的影响,重点介绍了涂料保水性能、高剪切性能、原纸吸收性能测试方法的新进展。
智能纸和包装材料——微电子技术在纸和包装产品中的应用[刊]/徐婵娟等编译//国际造纸,2008(5):3~4
欧洲许多国家在高质量纸、纸浆以及包装产品方面处于世界领先水平。然而,这些传统领域的持续增长要求开发新产品,将先进的电子和信息技术融合到纸和木材制品中属于新兴领域。这些新产品从表面看像传统的玻璃纸,实际上是智能系统,具备传感、交流和计算能力。
铜版纸色调对印刷色彩表现性能的影响[刊]/王兆江等//中华纸业,2008(8):38~42
利用Neugebauer方程从色度学的角度探讨铜版纸色调对印刷色彩表现性能的影响,包括印刷实地色度值、印刷中性灰平衡和印刷色域等关键印刷要素。结果表明:纸张色调对印刷色彩表现性能有较大影响,不同色度的纸张,其印刷色彩表现特性不同,在实际的印刷生产中,要根据纸张色调适当调整印刷工艺以达到色彩的准确复制。
基于CB形态滤波的形态学纸病检测方法研究[刊]/亢洁等//中华纸业,2008(10):30~33提出了基于轮廓结构元素形态学(CB形态学)
滤波的形态学纸病检测方法。首先采用CB形态学对纸病图像进行滤波,力求在滤波的同时不损失图像的细节,然后再用形态学算子对图像进行边缘检测,最后结合传统的区域分割算法得到纸病检测结果。仿真结果表明了本文提出的纸病检测方法的有效性。(杜荣荣)