造纸工业范文第1篇

(1)特殊的力学性质:常规陶瓷材料呈脆性，而纳米超微颗粒制成的纳米陶瓷材料具有良好的韧性，这是因为纳米超微颗粒制成的固体材料具有较大的界面，界面原子排列混乱，原子在外力变形条件下容易迁移，表现出一定的延展性。

(2)特殊的磁性:研究表明小尺寸超微粒子的磁性比大块材料强许多倍，当尺寸进一步减小时(小于6nm)时，其矫顽力反而又下降到零，表现出超顺磁性。利用这些特点，可制作高存储密度的磁记录粉，如磁带、磁盘、磁卡等。其次，表面效应－———表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度增加，由于表面原子周围缺少相邻的原子，有许多悬空键，具有不饱和性，易与其他原子相结合而稳定下来，故表现出很高的化学活性。第三:量子尺寸效应。第四:宏观量子隧道效应———它限定了磁带，磁盘进行信息储存的时间极限等。

2纳米技术在造纸工业的应用

纳米技术主要是纳米材料的应用，可使纸张的填料、胶料和色料的聚集状态发生很大的变化，导致无论是光学性能、力学性能、阻隔性能、润湿性、导电性、导光性等都发生超常的变化。和制浆造纸中有关的是纳米化学和纳米材料学，它可能会对造纸工业的发展造成新的飞跃，使印刷品的品质将再次提高。

2．1纳米技术在造纸行业原材料及制浆过程中的应用

根据目前的技术水准和纸张的实际应用，木纤维只能加工到微米(100～1000nm即0．1～1um)的水准，由于木材的细胞直径相对较粗，通过木材纳米技术可以改变木材的细胞结构和控制细胞的生长，就可能改变木材的特性，从而向有利于制浆造纸的原材料方向生长。对于绝大多数木材来说，当纤维加工到微米级后，木材细胞的胞管已经全部破开，胞管内的粘性液体容易流出，而若将木材加工到纳米级，木材原来的细胞结构将被破坏，纤维组织结构发生变化，纤维素、半纤维素和木素可在机械法制浆过程中用机械法分离，这样机械制浆后就可以不必再用化学方法提取胞管内的有害液体和分离纤维，这样就可以大大提高制浆率和降低制浆造纸工业对环境的污染。

2．2纳米粉体在造纸业的应用

(1)纳米二氧化硅

制浆造纸业是全球第三大制造行业，实际上早在20多年前造纸中就已经在应用纳米材料。纳米二氧化硅加入纸张涂料中后，在低剪切力场下，纸张涂料屈服应力提高，其原理在于纳米二氧化硅主要通过表面的活性基团与涂料中的细小粒子形成化学键结合，因此提高了屈服应力。瑞士的AkzoNobel公司开发了一种纳米SiO2微粒助留助滤剂，它和阳离子高分子的双元体系在造纸中的应用增强了絮凝助留的效果，纸品的质量也得到相应提高。该公司纳米二氧化硅产品已在全球340多家造纸厂使用。防尘双层牛皮纸包装纸的制造也得益于纳米二氧化硅的应用，该产品使水泥厂的水泥包装过程不再尘埃飞扬。

(2)纳米碳酸钙

世界造纸业从上世纪80年代初开始成功地由酸性工艺转向碱性工艺，给了碳酸钙一个巨大的市场。目前造纸涂料配方中碳酸钙使用量大幅增加，已从5%～10%上升到30%左右，应用最多的是纳米碳酸钙。纳米碳酸钙生产的主要原料是石灰石，它是自然界仅次于Si，Al，Fe储量的矿石。纳米碳酸钙生产工艺中最重要的是碳化和活化工序。

2．3碳化即Ca(OH)2乳浊液与CO2的反应过程实质

上是个复杂的传质反应过程加快传质过程的速度就能保证整个碳化过程的过饱和度，从而使生成晶核速度加快，使最后的晶粒粒径减少。结晶导向剂的加入有助于控制纳米碳酸钙的晶型和粒径。低温鼓泡碳化、喷雾式连续碳化、搅拌式碳化、超重力碳化等各种类型碳化技术已经成功地实现工业化。

2．4活化工序的目的是降低纳米粒子的团聚，提高其应用性能

(1)采用的方法首先是表面活性剂改性，分为离子型和非离子型，国内应用最多的是硬脂酸，这是一种较为通用型活化剂，但在一些适用领域作用还不够理想。实验表明铝锆偶联剂改性后的纳米碳酸钙分散性有很大改善，颗粒粒度分布在70～100nm之间，低剪切速率下的表现黏度大为降低，这对提高纸张涂布时的流变性和提高纳米碳酸钙在纸张涂布时应用性能有帮助;用偶联剂改性轻质碳酸钙加填纸后，纸张抗张强度，耐破度，撕裂度等比改性前有所提高。在造纸涂料中加入纳米碳酸钙，发现涂料黏度增加，纸张表面强度和油墨吸收性提高，但白度变化不明显，其纳米碳酸钙的用量存在一个最佳值。

(2)其次是借助外力作用分散以降低纳米粒子的团聚，提高其应用性能，如超生波分散技术。超生波在粉体分散中的应用研究较多，特别是对降低纳米粉体团聚更为有效，利用超声空化时产生的局部高温高压或强冲击波和微射流可较大幅度地弱化纳米粉体间的作用能，有效地防止超微粉体团聚而使之充分分散。或者高能表面改性纳米碳酸钙，如高能射线(如x射线等)使其表面产生活性点，再加入乙烯基单体与表面的活性点反应在粒子表面形成一层有机包膜。

2．5应用

造纸业是纳米碳酸钙最具开发潜力的市场。纳米活性碳酸钙代替木桨和其它颜料，可改善纸张的光亮度、不透性、空隙度、松密度等，因此具有以下优点:粒度细、均匀，制品更加均匀、平整;高蔽光性、高亮度，可提高纸制品的白度和蔽光性;吸油值高，能提高彩色纸的色料牢固性;高膨胀性，能使造纸厂使用更多的填料而大幅度降低原料成本。目前纳米碳酸钙还主要用于特殊纸制品，主要用在生产透气不透水的聚乙烯薄膜。纳米碳酸钙在卷烟纸中应用广泛，可以增加透气性从而降低卷烟纸的焦油含量保证其内在质量，也可以使其外观指标提高即不露底、不熄灭、包灰好、白度高。若在瓦楞纸生产过程中，采用纳米碳酸钙材料和性能优越的助剂，经过特殊设备的加工，就制成了纳米技术的新型造纸添加剂，用在瓦楞纸中，其强度大大提高，就可以制成较薄型的瓦楞纸。如采用80g/m2左右的低定量的纳米瓦楞纸制作纸箱，其强度可以与采用普通150g/m2左右瓦楞纸制作的纸箱质量不相上下，与普通工艺生产的瓦楞纸相比，它具有强度高，脱水性能好，不掉粉、不掉毛等优点。

2．6纳米二氧化钛在造纸业的应用

纳米二氧化钛光催化的原理是当纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子照射后，纳米二氧化钛的量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立能级，能隙变宽，导带电位变得更负，而价带电位变得更正，氧化还原势增大，光催化驱动力增大，这意味着纳米半导体粒子具有更强的氧化和还原能力，光催化活性提高。具体而言就是电子从价带跃迁到导带，产生电子－空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与纳米粒子表面的OH－反应生成氧化性很高的•OH自由基，•OH自由基可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和水等无机物。改性高活性纳米TiO2光催化处理造纸脱墨废水有明显的优点:无二次污染，除净度高。近来的研究表明纳米二氧化钛还是一种良好的阳离子絮凝助留剂，纳米TiO2拥有高的比表面积和电荷密度，其使用量几乎比普通絮凝助留剂小一个数量级，并且具有更好的效果。由于TiO2是良好的紫外线吸收剂和遮盖剂，它在纸品表面的附留将使纸品具有抗泛黄、抗菌和良好的光学性能。

3结语

造纸工业范文第2篇

（1）中小型造纸企业多据统计

我国的造纸及纸制品厂的数量非常庞大，比除我国之外的其他国家的总数还要多。对这些造纸及纸制品厂进行仔细研究发现，这个庞大的数量当中包括了众多的纸制品厂，而纸制品厂就是纸加工厂，与制浆造纸厂有着实质性区别，至少几乎没有任何显著的水污染问题，也不生产纸或纸板。另外该统计可能包括了众多的村办或个体户办的纸厂。我国的造纸企业（很少有只产浆不产纸的企业）在几十年中随国家政治经济形势的变化，曾出现过几次令人深思时大起大落，但许多小造纸厂有着顽强的生命力，数量在不断扩大。我国的中小造纸企业数量众多且其产量占造纸总产量的比例大，这是我国造纸工业的一大特征。

（2）中小草浆企业多

前文已经讲到在世界范围内制浆造纸所用到的原材料主要是木材，而我国的情况又如何呢？我国的造纸工业所用的原材料主要是草类，木材类原料的利用正逐年下降，占的比例越来越少。如果不计废纸，以原生纤维原料计算，则我国造纸工业机制纸浆的浆种结构以原生植物纤维（不计废纸）比较，我国各种机制草浆（包括其他纤维原料，如竹、蔗渣、苇等）可占总产量的绝大多数。同时也可以看到，我国造纸企业的主要制浆方法为硫酸盐法（含碱法），占总制浆产量的72%而其中禾草浆（主要是稻麦草浆）占硫酸盐祛浆的52%，占总产浆量的38%。如果考虑到亚钠、亚铁、石灰法制浆也基本上使用禾草纤维原料，则单纯禾草浆就可占总产量的50%以上。可以说中小型造纸企业和中小草浆企业数量众多是我国造纸工业的一大特点。在考虑我国造纸工业的污染防治以及行业的健康发展时，就必须牢记这两个现实特点。

（3）造纸企业污染严重据统计

造纸工业对环境的污染在世界范围内都比较严重，而我国造纸工业所造成的污染则更加严重。除了经济、技术力量薄弱等因素以外，中小型造纸企业多和中小草浆企业多也是主要原因之一，据统计，一个日产量只有几十吨的小造纸企业，在其没有任何污染治理措施的情况下，这个企业的污染量与一个日产量是它十倍的大造纸企业差不多。近年来，我国造纸企业的污染排放负荷已经开始降低，也就是每吨产品的污染排放量开始下降；但是污染排放总量仍在不断上升。污染负荷的降低是因为一些大、中型制浆造纸厂的碱回收、蒸煮废液的综合利用，白水循环利用以及纤维回收技术得到一定程度的推广应用，从而减少了污染排放。但是平均污染负荷降低，跟不上造纸企业产量增长的速度，所以排放总量还在明显加大，污染还在继续扩大。所以，当前有关部门能加大对造纸企业污染的监督力度，特别是对于许多中小造纸企业的监管力度更要加强。

2.造纸工业污染防治的现状

当前，造纸工业产生的污染物及处理方法有许多，其中草浆生产企业产生的蒸煮废液是产生污染的主要部分，下面主要介绍防治蒸煮废液污染的方法。通过前面的介绍，我们已经了解到了造成造纸工业严重污染的“罪魁祸首”是化学浆的蒸煮废液。在草浆生产企业的总制浆产量中，化学浆占的比例最大，甚至达到70%多，并且化学浆的蒸煮废液中的有机污染物质产生的最多，几乎占整个制浆过程产生的总污染物的90%。在我国，总的情况当然也是如此，我国的化学浆的产量中，草类纤维原料的化学浆占绝大多数，所以它造成的污染相当严重，草浆产生的污染要不木浆大的多，并且我国的草浆生产企业缺少成熟的生产技术，在资金上也比较缺乏，这些原因都使治理污染的难度大大增加。这些年来，我国的环境工作者为了解决草浆生产企业的污染问题进行了一定的研究，并取得的一定的成果，但这些污染治理措施对于许多小草浆企业来说不是技术太复杂就是资金投入太大，难以有效的应用，这就造成了我国一些小草浆企业对环境的污染日益加重，对当地的生态环境造成严重的破坏。另一方面，数以千计的中小草浆企业，长期处于自生自灭状态，甚至禁而难止。除了每年统计全国总产量时，在总量中加上小草浆造纸厂数以百万吨计的产量，从而承认其为国民经济做出贡献外，对于如何防治其污染，并未进行有效的帮助。我国的造纸废水治理技术研究正是针对这一具体情况设置和开展的。限于资金和力量，研究不可能包罗小草桨造纸厂污染防治的所有方面。造纸废水治理技术研究的重点在于中小碱法草浆企业的碱回收、蒸煮废液的综合利用和蒸煮废液的厌氧消化三大方面。这三个方面相互补充，似可为解决小草浆厂污染的主要矛盾方面，提供当前阶段的技术手段。经三年多团结攻关，已出现一批可喜成果。

3.结语

造纸工业范文第3篇

工业革命以来,化石资源一直是人类的主要能源和化学品资源。然而地球上可利用的化石资源非常有限。乐观估计,石油资源(包括新发现的石油和油砂储量)将在100年内消耗殆尽。然而地球上的生物质资源其生产周期在1月到80年不等,相对于化石资源,却是可再生的,合理使用,可实现长期可持续性经营。可中列出了主要生物质的再生循环周期。地球上植物生物质或木质纤维素生物质(Ligno-cellulosicbiomass)总年生产量为1700亿吨,其中森林面积约占地球面积的9.5%、陆地面积的32%,年生产量最大,约为730亿吨,约占总的木质纤维素生物质的42.9%;其次是草类木质纤维素生物质,其年生产量为187亿吨,约占总木质纤维素生物质的11%。生物质精炼技术(BiorefineryTechnolo-gy)是最大化地利用生物质资源,将其转化为各种生物质产品和能源等技术,可实现生物质能源、生物质材料、生物质化学品、生物质燃料与生物质之间的可持续循环,是一项高效率、低成本、绿色无污染的技术;采取能量和碳元素的“捕捉-释放”的使用方式,不会额外增加大气环境的CO2排放量,减缓地球气温变暖速度,同时满足人们当前对化学品、材料和能源等各方面的需求,符合可持续发展的要求,目前主要包括生物发酵、提取分离、绿色制浆、热解、气化等技术。近年来,北美森林工业面临巨大的挑战,有多方面原因:高昂的能源费,不断增加的纤维成本,未得到充分更新的老化设备。北美森林工业的领导者们正在寻求创造性的措施以重振该工业,综合林业生物精炼工厂(IntegratedFor-estBiorefinery,IFBR)工厂对他们来说无疑是个很好的选择,过去的几年中呈现了勃勃生机。美国纽约州立大学环境科学与林业科学学院(SUNYESF)、缅因州州立大学化学与生物工程系等研究单位提出了IFBR的概念,对传统的漂白硫酸盐浆厂进行改变,使之不再仅仅局限于生产纸浆和与其相关的纸产品,还将生产具有更高附加值的生物产品,诸如乙醇、有机聚合物、碳纤维和内燃机燃料等。这种新型工厂将以木材为原料,生产出多种生物制品和能源。是SUNYESF提出的生物精炼工厂的流程图。中黑体表示的该工厂可能生产的产品或副产品。其主要特征如下:(1)在制浆前先从木片中抽提出半纤维素,再转化成乙醇和糖基聚合物,进一步生产各种化学品;(2)将黑液和树皮废料等生物质进行气化以提供能源(电力、蒸汽)和可制造燃液的合成气;(3)沉析出的木质素制取聚氨酯、胶粘剂、或表面活性剂等化学品;(4)保留生产本色纸浆或漂白木浆。传统制浆造纸企业是一些以大量生产传统产品,如纸浆、纸板或其他纤维素产品的企业,其特点是输入的原料量和化学品很多,所消耗的能源巨大,输出品单一,对生态环境的负面影响大。由于优良制浆造纸原料的短缺,石油等传统资源价格的持续上涨,劳动力成本的上升,以及全球化竞争所带来的巨大压力,传统制浆造纸企业面临着前所未有的困难,将原木仅仅转变成基于纤维素的制浆造纸产品的这种老的商业模式已不适用,而充分利用生物质资源生产多种产品的综合林业生物质精炼工厂将呈现良好的发展前景。

2造纸工厂改造为综合生物质精炼工厂的原理

植物生物质(或木质纤维素)主要由纤维素、半纤维素和木质素三种主要基本成分和少量挥发性抽出物组成。现代造纸工厂主要通过蒸煮(例如化学制浆)和化学与机械结合的方法(例如机械制浆)将木材或其它植物纤维(例如竹材、苇、麦草等原料)分离成单根纤维即纸浆的过程。化学制浆过程中,木质素从纸浆中分离出来,脱除的木质素进入液相(黑液),通过碱回收系统回收能源和化学品(主要是NaOH和Na2S);制得的纸浆纤维(主要成分是纤维素,还含少量木质素和半纤维素)进入后续纸品生产系统,木片中大部分半纤维素在蒸煮时进入液相,少量随纸浆纤维进入后续工序。生物质主要组分在造纸工厂和IFBR工厂的转化路线。中实线箭头表示现在造纸工厂的工艺路线,其设备系统和工艺技术已经相当成熟。虚线表示综合生物质精炼工厂新增的产品路线。对现有造纸工业的设备系统进行适当改造就可以做到半纤维素、木质素、纤维素和挥发性抽出物的分离。在木片进行硫酸盐制浆前,使用近中性或酸性的水基抽提技术(Water-basedExtraction),可以做到将大部分的半纤维素从木片中抽提出来。DrvanHeinigen等人(美国缅因州立大学化工系)提出使用近中性的水基抽提技术,可以从木材组分中抽提出大约10%的木材物质(主要是半纤维素),抽提液通过微生物发酵可以用来生产乙醇和乙酸产品。NikolaiDeMartini等人(美国乔治亚技术学院造纸科学技术研究所)使用1%硫酸对木材原料进行抽提,可以抽提出约10%~18%的木材组分用于生产乙醇产品。水基抽提后对木材的制浆漂白性能不仅没有不良影响,还可以对制浆系统带来积极的作用[4]。水基抽提加制浆造纸的综合生物质精炼工厂在美国已开始投资运作。纸浆纤维(化机浆除外)主要成分是纤维素,可以使用生物技术生产乙醇。这样造纸工厂转化IFBR工厂就面临是否保留纸浆生产的争议。从目前北美情况看,考虑到成本和经济效益,一般认为IFBR工厂的新生物产品应由半纤维素和木素转化而来,而不是立即停止纸浆生产,将纤维素亦转化为新生物产品。但研究人员没有停止将纸浆转化为生物质燃料的积极尝试。TsutomuIkeda等人(日本林业和林产品研究所木材化学实验室)通过碱预处理,脱除木片中的木质素,通过生物技术生产生物燃料。纤维素是一种由单一葡萄糖基通过β-O-4甙键连接的天然长链高分子均聚物。通过机械或酶处理方法,似乎纤维素长链断开联结键生成葡萄糖单糖似乎非常简单,但事实并非如此。自然选择的结果,形成了以纤维素和木质素结合为主要结构的生物材料,具有较高的抗拒生物菌酶的降解能力,否则树木易倒伏或木质植物长不高。但目前为止,把纤维素中的六碳葡萄糖结构通过生物技术转化为乙醇的经济型路线仍然是重要的研究课题。其原因有:(1)植物生物质个体组织结构复杂;(2)木质素的存在大大降低了生物发酵时微生物和酶的作用效果。用植物纤维素生产乙醇比用谷物生产乙醇成本要高很多。

3造纸工厂改造为综合林业生物质精炼工厂的几种模式

木材造纸工厂改造为林业生物质精炼工厂有三种类型:(1)首先对木片进行酸性或碱性预抽提,抽提液经进一步分离和水解为易于生物发酵的糖类物质,抽提后的木片进入传统造纸工厂的制浆漂白生产系统;(2)使用传统造纸工厂的制浆系统首先对木片进行脱木质素,然后纸浆进行水解和发酵,生产乙醇等生物质燃料和化学品;(3)对木质纤维素生物质进行分级利用,通过预抽提分离出半纤维素物质,水解发酵生产乙醇、乙酸和其它化学品,然后对抽提后的木片进行用制浆方法分离出木质素,分离出的木质素生产表面活性剂等化学品;脱除木质素后的纸浆纤维进行水解和发酵,生产乙醇等燃料和化学品。

3.1近中性预抽提模/制浆模式

近中性预抽提模式其特点是,进行硫酸盐制浆之前先抽提出半纤维素,抽提液经过蒸发、水解、分离、发酵和蒸馏,用于生产乙醇和乙酸,在生产纸浆产品的同时生产来源于半纤维素的副产品。该模式的技术路线是木片原料首先使用3%NaOH进行预抽提,然后使用12%NaOH制浆获取造纸纸浆。其具体工艺条件如下:抽提用碱量3%NaOH(有效碱,以Na2O计),AQ0.05%,160℃,110min,H因子700小时,蒸煮用碱量12%(有效碱,以Na2O计),硫化度30%,温度170℃,液比1/4.5,H因子800小时。木片抽提在汽蒸罐中进行,大约10%的木材组分抽提出来。抽提液(160℃,0.76MPa)进入闪蒸罐进行蒸发,回收蒸汽,降低温度至130℃和0.14MPa。离开抽提罐时抽提液中可溶固含量为8.5%。抽提物在多效蒸发系统中进一步蒸发。其中碳水化合物使用硫酸进行水解。硫酸酸水解pH为1,水解温度126℃。由于乙酸和糖醛酸的质子化和碳酸盐的消耗,硫酸的添加量为2.84%,水解时间为1.3h,以彻底分解木聚糖低聚物(xylo-oligomer)。木质素则被彻底沉淀出并通过过滤除去。接着使用一套专利液-液抽提设备分离乙酸、糠醛和混合液中痕迹量的甲醇。使用该技术,乙酸和糠醛的回收率约90%,抽提出的乙酸和糠醛通过精熘进一步提纯后供市场销售。在液-液抽提(乙酸和糠醛回收)后,用生石灰对抽提液进行石灰化,调节pH至近中性,便于乙醇发酵。石灰同时作为灭菌剂使用。Ca2+离子沉淀SO2-4,作为石膏(CaSO4.2H2O)析出,降低SO2-4离子浓度至发酵菌能够忍受的浓度水平,石膏通过过滤方法去除。在发酵步骤,使用E.Coli(KO11)进行发酵,五碳和六碳有机物可以同步发酵;使用E.ColiB,葡萄糖醛酸可以发酵为乙酸和乙醇。用于转化糖组分为乙醇的微生物现场制备。糖和葡萄醛酸转化为乙醇和乙酸的理论转化率达90%,发酵后的乙醇经过预精熘到50%的纯度,进一步精熘到95%的纯度(水、乙醇的共沸物浓度),通过分子筛技术,浓缩至99.9%的浓度作为成品出厂。近中性预抽提及制浆模式的优点:(1)对照传统硫酸制浆(制浆条件:15%NaOH(EA,以Na2O计),硫化度30%,AQ0.05%,液比1/4.5,170℃,H因子1500小时),纸浆的强度和得率没有明显差异;(2)预抽提使用中性条件,直接使用硫酸制浆碱回收工序中的绿液,白液使用量的降低,降低了碱回收系统苛化工序的负荷,同时因为黑液中有机物的含量的减少,降低了碱回收炉的负荷,可以提高工厂的制浆能力。(3)增加了新的有机物(糖类)物质流,用于生产生物质燃料和可持续化学品,可以为企业带来额外的收益。近中性预抽提模式使用连续生产工艺,可以利用工厂原有的传统浸渍器改造成预抽提设备。纸浆得率和质量保持不变,碱回收炉和石灰煅烧炉降低负荷20%。据测算设备的投资回报率为7.1%~13.0%。酸性预水解/制浆模式的流程见,其特点是在制浆之前使用少量的硫酸对木片原料进行预水解。使用1%硫酸在130℃对火炬松木材火炬松(loblollypine)进行水解抽提,抽提时间根据欲达到的抽提程度而定。抽提液用石灰中和,移除石膏和乙酸。对液相溶解糖类物质进行发酵,发酵液使用硫酸盐浆生产系统的蒸汽进行精熘,发酵残余物在多效蒸发器中进行浓缩,在碱回收炉中燃烧回收热值。酸预水解抽提制浆生产纸浆和乙醇技术面临如下挑战:(1)生产的乙醇产量偏小;(2)木材原料的抽提量存在限制,以避免制浆工序纸浆强度性能的过度下降;使用阔叶木进行预抽提,碳水化合物的降解是可以避免的,而使用针叶木原料时确难以避免;(3)对浆厂的荷载和操作的影响较大。对其经济性进行评估,发现该模式增加了碱回收系统的运转负荷,但是可以通过降低制浆时有效用碱量来获得一定的补偿。制浆脱木质素时,有效碱用量的降低可以减轻蒸发和碱回收炉的运转负荷。通过分离木质素技术(如木质素膜分离或木质素酸化分离),有助于解决碱回收炉的运转负荷。

3.3碱预处理和纤维素糖化发酵生产乙醇模式

生物乙醇是环境友好的能源,引起了广泛的重视。在美国和巴西,生物乙醇汽车燃料的生产迅速增加,主要使用甘蔗汁和玉米生产。然而,这样的生物乙醇的生产,势必与人类的动物争夺食物资源,导致农作物价格的上涨。有必要使用非食物原料来生产生物乙醇。给出了一种从木片生产乙醇的一种路线。使用碱预处理和酶糖化生产乙醇,由于其碱处理系统非常类似原有制浆系统,可以利用现有制浆造纸工厂的设备系统,比较容易进行大规模的生物乙醇生产,大大降低了生产费用。木质纤维素中的碳水化合物主要是多聚糖(纤维素和半纤维素),在进行生物发酵生产乙醇之前,需要通过酶糖化作用转化为单糖。同时,酶糖化之前,需要进行预处理,以增加糖化的速率和单糖的得率。在诸多建议的预处理方法中,有几种方法可以对糖化工艺进行改进,但仍存在扩大到工业级的生产时预处理费用难以达到可接受的程度的问题。日本林业和林产品研究所木材化学实验室使用三种木质纤维素原料(日本雪松、桉木和木材,三种原料克拉松木质素含量分别为31.5%、20.6%和27.0%)对生产生物质乙醇的碱处理条件进行了研究。研究结论认为木质素的存在会阻止发酵酶预纤维素和半纤维素的接触。为了增加糖得率,酶糖化前必须部分脱除木质纤维素原料中的木质素。低木质素含量的木质纤维素(例如桉木)生产生物乙醇就有优势。六碳糖(如葡萄糖)通过发酵(通常用酵母)很容易转化为乙醇,而五碳糖(如木糖)需要使用混合酵母才能转化为乙醇。由于使用混合酵母糖化时间较长、费用较高,六碳糖含量较高的原料如雪松和桉木,将是生产生物乙醇的好原料。三种原料中,桉木原料木质素含量低、六碳糖含量高,最适于进行生物乙醇生产。碱预处理主要目的是脱除木质素。糖化和发酵之前,木质素脱除到何种程度是一个值得考量的课题。研究表明,雪松经保温时间为2.5h碱预处理(其它脱木质素条件:26%NaOH用量,AQ用量0.1%,液比1:6,在旋转压力锅中进行预处理,从20℃升温到170℃,升温时间90min,在170℃进行保温),浆料中的克拉松木素为10%时糖化作用较好,经过24h发酵作用,此时酶消化率为90%,几乎所有的碳水化合物都经酶解糖化,葡萄糖的得率为90%,说明此时碱预处理条件是合适的。桉木经保温时间为0.5h碱处理(其它脱木质素条件为:23%NaOH用量,AQ用量0.1%,液比1:4,在旋转压力锅中进行预处理,从20℃升温到155C,升温时间90min,在155℃进行保温),浆料中的克拉松木素约5%时糖化作用较强,此时酶消化率为93%,碳水化合物都经酶解糖化作用充分。竹材原料的脱木质素条件为:23%NaOH用量,AQ用量0.1%,液比1:2.75,在旋转压力锅中进行预处理,从20℃升温到155C,升温时间90min,在155℃进行保温,保温时间根据需要进行调整。竹材经碱预处理脱木素比雪松容易,比桉木困难。竹材浆料克拉松木素很容易脱除到10%,但是脱除到9%以下较困难。竹材半纤维素含量较高,使用较低的碱处理温度,浆料得率较高。竹材适宜的碱处理保温时间为3h,此时浆料得率为36.5%,克拉松木素含量为9.8%,糖化后葡萄糖得率为80%。

4未来的发展趋势

木质纤维素生物质基本组成主要是纤维素、半纤维素和木质素,未来的IFBR工厂可以对这三种主要组分分别进行充分利用,为森林工业提供更加丰厚的利润。随着纤维素和纤维素转化、黑液气化、木素沉降、FT液制造等各项新技术的日益成熟和商业化,石油资源的日益枯竭和对温室气体排放更加严格的管制,石油价格的上涨,生物质乙醇、FT液等替代品市场的扩展,将加速促进现代综合林业生物精炼工厂的诞生。然而,虽然从传统造纸工厂逐步向生物精炼厂过渡的大方向看来是可行的,但具体如何进行,生产哪些生物产品更为有利,尚未最后定论。从单项技术来说,可以说已经成熟或接近成熟,但从整体上是否可行,特别是经济成本、市场销售以及各工序间的配合仍需要仔细研究。造纸工厂转化为获利更多的IFBR工厂,未来将有很长的一段路要走。未来IFBR工厂将充分利用纤维素、半纤维素生产纸浆、生物质乙醇和其它平台化学品,除此而外,木质素综合利用技术将是IFBR工厂未来发展的重点。黑液气化是造纸工厂碱回收系统进行改造的重要商业化途径,对美国能源市场将产生积极影响。Larson建议了一套在日产1900t的制浆系统中运行CFA的涡轮机组。然而很多旧制浆企业的生产规模达不到要求,许多新制浆企业已拥有新式的Tomlin-son锅炉,在未来的15~20年内不大可能淘汰。旧有的企业、小型企业面临重建、停产和重新选择时,也不大可能同时投资大型气化系统和大型制浆系统。因此黑液气化技术在造纸工业的应用还有待时日。现代硫酸盐浆造纸工厂已经能够做到通过对造纸黑液送入碱回收炉焚烧成为了一个净能源生产单位。黑液中木质素等有机物的焚烧只能够回收其热值,未来将有可能将黑液中的木质素加以利用。借助酸沉淀法,从黑液中析出木质素,对其加以利用生产诸如碳纤维或聚氨酯等产品。

造纸工业范文第4篇

NCBI的报告表示，“中国现在是全球最大的煤炭生产国和消费国，消耗了全球一半的煤炭产量，2018年全球煤炭交易量的20%被中国进口；同时，中国也是世界上建造新燃煤电厂的主要国际融资机构。2018年，煤炭占中国一次能源消费的60%，贡献了中国50%的微细颗粒物（PM2.5）污染物和70%的碳排放”。

中国长期奉行解决“雾霾问题、减少环境有害物质排放、促进能源系统优化和开发清洁低碳能源”的国家政策，这包括淘汰落后的燃煤锅炉和生物质锅炉，将其更换为清洁的燃气锅炉。因此，全国各省市纷纷出台新能源规划和行动方案。北方地区集中供热和工业用电生产并重，南方地区主要集中工业用电生产。

根据东莞环境保护局最近的一份公告，东莞市正在推动大规模从煤电向燃气发电的转变。为了支持这一新变化，该市开始建设17座新电厂，同时关闭了12座燃煤和生物质锅炉。

根据Fisher的数据，中国的制浆造纸工业严重依赖煤炭作为燃料，而不像欧洲和美国造纸行业主要依赖天然气等清洁能源。目前，国内超过380家制浆造纸厂以煤炭为主要燃料来源。其中，河北、广东、山东、浙江、广西的制浆造纸厂数量约占全国纸企总数的50%。根据各省政策，“十四五”期间（2021—2025年）这些纸企的锅炉可能会被完全改造或淘汰。

对于东莞的许多制浆造纸厂来说，由于能源将从煤炭转向天然气，燃料成本的增加可能是其面临的挑战。就燃料成本而言，天然气是煤炭的两倍多。根据广东省的测算，标准天然气价格为2.06元/m3（可浮动20%），省级管网运输价格为0.15～0.2元/m3，城市燃气管道运输费为0.2～2.0元/m3，最终用户净价合计为2.41～4.2元/m3。5例如，根据Fisher数据，目前中国使用燃煤发电的箱纸板制造商的平均燃料成本约为300～400元/t。如果以天然气代替煤炭，造纸的现金生产成本可增加300～400元/t。从成本的角度来看，这增加了许多小企业无法承受的巨大压力。因此，这些企业可能会被挤出市场，并将进一步推动行业整合。

造纸工业范文第5篇

1.1数据来源2005～2012年我国造纸工业的主要数据包括:企业数量、产品产量、用水量、废水排放量、COD排放量、氨氮排放量等，这些数据均来源于2005～2012年的《中国环境统计年报》，并采用中国国家统计局网站公布的数据以及中国造纸协会公开的《造纸工业年度报告》对这些数据进行校核。单位企业的产品产量、主要水污染物(COD和氨氮)排放强度、单位产品的用水量等均由以上数据计算获得。

1.2分析方法为明确我国造纸工业的用水量、废水排放量、主要水污染物排放量等各项指标之间的相关关系和影响程度，并从中筛选出影响我国造纸工业主要水污染物排放量变化的关键要素，采用灰色关联度分析法对我国造纸工业的各要素数据进行分析。相对于其他分析方法，灰色关联度分析法具有思路明晰、信息损失小、对数据要求较低、工作量较少等优点。灰色关联度分析法是将研究对象及影响因素的因子数值视为一条线上的点，并与待识别对象及影响因素的因子数值所绘制的曲线进行比较，比较它们之间的贴近度，分别量化计算出研究对象与待识别对象各影响因素之间的关联度，通过比较各关联度的大小来判断待识别对象对研究对象的影响程度。由于计算出的关联系数较多，采用取平均值的方法将各点的系数集中为一个值，即为关联度。子因素数列的关联度大小代表了该要素与母因素数列的关系密切程度，数值越大，表示该子因素与母因素的关系越密切，影响程度越大。

2结果

2.1我国造纸工业主要水污染物排放特征采用我国造纸工业2005～2012年的企业数量、产品产量、取水量、用水量、废水排放量等数据综合分析了我国造纸工业主要水污染物排放量的变化情况。2005～2012年间，我国造纸工业的单位产品(以吨计)用水量没有显著变化，在123.5～110.7t之间，2012年单位产品用水量比2005年的降低了10.4%。单位产品取水量与单位产品废水排放量降低较为显著，且两者的变化规律较为一致。单位产品取水量从2005年的68.5t降低到2012年的37.2t，降低了45.7%;单位产品废水排放量从2005年的59.2t降至2012年的31.3t，降低了47.1%。单位产品的取水量和废水排放量的降低得益于我国造纸企业持续开展中水回用工程，减少新鲜水的消耗量。据统计，2012年我国造纸工业生产过程水的平均回用率达66.4%。我国造纸工业单位产品的取水量和废水排放量持续减少的同时，主要水污染物排放强度持续降低。2005～2012年，我国造纸工业的COD排放强度从25.73kg/t产品降低到5.69kg/t产品，降低了77.9%，年均降幅达24.1%，且有进一步持续降低的趋势;氨氮排放强度由2005年的0.67kg/t产品降低到2012年的0.19kg/t产品，降幅达71.6%。氨氮排放强度在2005～2008年间快速降低，年均降低32.5%;2008年以后，氨氮排放强度降幅减小，年均降低10.9%。我国造纸行业开展了深入的水污染治理工作，主要水污染物的排放量在2005～2012年间显著减少。COD排放量从2005年的159.7万t减少到2012年的62.3万t，减少了61%，占全国工业COD排放总量的比例从2005年的32.4%降至2012年的20.5%;氨氮排放量从2005年的4.14万t减少到2012年的2.07万t，减少了50%，占全国工业氨氮排放总量的比例从2005年的8.6%降至2012年的8.5%。

2.2我国造纸工业主要水污染物排放量灰色关联度分析结果选择总量类指标(用水量、取水量、废水排放量等)与强度类指标(单位企业产品产量、单位产品用水量、单位产品取水量、单位产品废水排放量、主要水污染物排放强度等)的相关数据，对我国造纸工业主要水污染物排放量与总量类指标和强度类指标的关联度进行了分析。我国造纸工业COD排放量与总量类指标和强度类指标的关联度分析结果。我国造纸工业COD排放量与强度类指标间的关联度显著大于总量类指标。其中，单位产品废水排放量、单位产品取水量及COD排放强度的关联度指标位列前三;取水量、用水量、单位企业产品产量与COD排放量的关联度较弱。我国造纸工业氨氮排放量与总量类指标和强度类指标的关联度分析结果。与COD排放量类似，氨氮排放量与强度类指标的关联度也显著大于总量类指标。其中，氨氮排放强度、单位产品废水排放量和单位产品取水量与氨氮排放量的关联度位列前三;取水量、单位企业产品产量和用水量与氨氮排放量的关联度较弱。从关联度分析结果可以看出，强度类指标与我国造纸工业主要水污染物排放量变化的关联度显著大于总量类指标。这表明，我国造纸企业持续开展了工艺改进与环境治理工程，实际生产工艺和污染治理水平显著提高。我国造纸工业主要水污染物排放量减少与单位产品取水量和单位产品废水排放量的减少密切相关。这主要是由于近年来我国造纸企业持续开展中水回用项目，提高了水资源利用效率，减少了新鲜水取用量。此外，单位企业产品产量与主要水污染物排放量的关联度较弱表明，我国中小造纸企业也开展了较为深入的污染物治理工程，主要水污染物的总量控制工作具备良好的基础。用水量、废水排放量等数据与主要水污染物排放量的关联度较弱表明，近10年的时间里，我国造纸工业的治污水平有一定程度的提高。但我国造纸工业生产工艺与国际先进水平之间仍存在一定差距，需要在后续的污染物总量控制工作中持续推进清洁生产，从源头减少污染物的产生量，降低主要水污染物排放量与排放强度。

3讨论

近10年来，我国造纸工业主要水污染物的治理水平有了长足进步，主要水污染物的排放量和排放强度显著降低，但仍有一定的提升空间。通过与其他国家造纸工业主要水污染物排放标准进行对比发现，我国现在执行的主要水污染物排放标准已经达到或超过大部分发达国家(如日本、荷兰等)对造纸工业主要水污染物排放的要求。目前，我国造纸工业主要水污染物总量减排工作已经开展，有些企业已较为有效地开展末端治理工作，减排潜力得到释放。加强管理和开辟新的减排领域成为我国造纸工业执行国家主要水污染物总量控制政策的重要抓手。根据关联度分析结果，应将工作重点从“浓度管理”方式逐步向提高生产效率、降低主要水污染物排放强度的“强度管理”模式转变。

4我国造纸工业主要水污染物减排建议

4.1改变传统减排模式，开辟废水处理新模式灰色关联度分析结果表明，我国造纸工业主要水污染物排放量的变化与单位企业产品产量的关联度不显著。因此，将几个规模较小的企业合并成较大规模企业的模式并不能从根本上减少主要水污染物排放总量。企业的整体规模偏小是我国造纸工业目前的主要现状，应从实际出发，通过组织相关污水处理企业对中小造纸企业的生产废水进行统一的收集和处理(如工业园的生产模式或专业的污水处理公司)，降低主要水污染物排放量、杜绝偷排漏排，以实现主要水污染物排放总量的削减。这一方面能够降低中小造纸企业污染治理成本，提升中小企业开展主要水污染物总量减排工作的积极性;另一方面，可明确监管对象，降低监管难度和成本，持续推进主要水污染物总量减排工作。

4.2由“末端治理，浓度控制”向“前端控制，强度控制”转变目前，我国造纸工业执行的行业排放标准在世界范围内也属严格，尤其是COD和氨氮的排放标准与最为严格的欧盟标准基本一致，但在主要水污染物总量控制方面的相关标准相对缺乏。同时，我国造纸工业主要水污染物的排放总量实际未得到有效控制。因此，应从造纸工艺流程的前端入手，实行清洁生产工艺改造，从根本上减少污染物的产生量，并结合稳定高效的污染物治理设施，进一步降低主要水污染物排放强度，从而实现主要水污染物排放总量的减少。