制浆造纸废水处理新技术的研发与应用

制浆造纸废水对环境造成的污染,多年来一直是困扰世界各国造纸工业和环境界的难题和研究的重点,在我国显得尤为突出。2008年《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)的实施,对造纸行业废水的处理提出了新的挑战。本文将着重介绍国内制浆造纸废水处理(尤其是深度处理)的最新技术,特别对电化学-固定化微生物技术、生物酶深度处理技术和仿酶-混凝技术等的研发与应用进展进行了总结和分析。

纤维素^(13)C同位素示踪法研究纤维素与木素连接方式

为了阐明裸子植物中纤维素与木素之间的连接方式,从多糖的角度分析糖单元与木素苯丙烷结构单元之间的共价键连接方式,合成了带6-13 C标记的纤维素前驱物尿苷二磷酸葡萄糖,并将其与PAL酶的抑制剂AOPP及外源性木素前驱物松柏醇-β-D-葡萄糖苷一起投入生长中的银杏植物体内。碳13丰度检测得知纤维素在细胞壁的沉积主要是从在初生壁开始,高分辨率固体核磁13 C NMR分析证实了纤维素6位碳与木素以苯甲醚键等方式连接。

改善静电复印纸防潮性能的研究

本文探讨了常用造纸化学品在改善静电复印纸防潮性能方面的应用。通过单因素实验和正交实验,研究了AKD表面施胶、浆内添加湿强剂PAE及防水剂乳化石蜡对成纸的抗张强度、高湿强(高温高湿下的抗张强度)、挺度、环压强度和相对吸收性的影响。结果表明:AKD固形物含量在0.3g/m2,PAE添加量为0.35%左右,乳化石蜡添加量在1.5%时,成纸性能最佳,复印纸的防潮性得到较好的改善。

亚硫酸氢镁漂白苇浆中高浓打浆试验研究

试验比较亚硫酸氢镁漂白苇浆中浓(12%)和高浓(20%)打浆对浆料纤维形态、光学性能和物理性能的影响.结果表明:在纤维形态方面,高浓打浆较中浓打浆在纤维重均长度、纤维宽度、粗度和细小纤维的含量等方面都要大;在光学性能方面,随着打浆的进行,纸张白度、不透明度及光散射系数等光学性能都有一定程度的下降,高浓和中浓打浆并无明显区别;在物理性能方面,高浓打浆的抗张指数和撕裂指数比中浓打浆要大.

热水提取玉米秆半纤维素的研究

利用热水分别在150℃,160℃,170℃下提取玉米秆中半纤维素,对提取液中糖类组分及含量进行了测定,并在糖类得率较高的情况下对分离半纤维素后的玉米秆进行制浆、漂白。结果表明,随温度的升高和保温时间的延长,提取液pH逐渐下降,提取液中木糖和阿拉伯糖的得率均呈先升高后降低的趋势,160℃保温210min,总木糖得率最高,达到70%。提取半纤维素后的玉米秆烧碱-蒽醌法制浆效果较未经提取的玉米秆差,但纸浆的可漂性增强。

木素脱氢聚合物与木糖的化学键连接研究

木素—碳水化合物复合体(简称LCC)普遍存在于植物细胞壁中,给造纸工业中的制浆和漂白带来了很大困难,为了解决LCC连接键的断裂难题,研探讨其键接形式显得十分必要。本文以木糖为例,β-葡萄糖苷酶、葡萄糖氧化酶、过氧化物酶的酶体系中,向木糖水溶液体系中逐滴滴加松柏醇葡萄糖苷(coniferin)的缓冲溶液(0.2M乙酸钠/酸,pH=4.9),期间不断通入以棉花和活性炭净化的空气,在30℃条件下反应10天。得到木素脱氢聚合物(DHP)与木糖复合体,通过离心分离得到水溶性和水不溶组分,水溶性组分采用凝胶渗透色谱(GPC)分离出,得到的LCC组分与水不溶LCC组分均利用傅里叶红外光谱(FT-IR)和液态高分辨率13C-NMR技术检测,结果证实在木糖存在的前提下,木素脱氢聚合物在生成过程中与木糖主要以苯甲醚键和酯键的形式结合,而生成的木素单元则主要β-O-4,β-β,β-1和β-5的结构为主。

多层成型技术及其研究进展

介绍了多层成形的概况及研究进展。多层成形使纸页层间有不同的纤维结构组织和填料或助剂分布,从而提高纸页性能及优化了浆料的配置;多层纸质量的关键是要有良好的层间纯度,层间混合不仅影响纸页的使用性能和外观,而且降低了多层成形的优势。

研究AKD在纸张中存在状态

研究了用脱墨剂和HCl处理AKD施胶的纸张,实验主要通过对AKD+PCC手抄片、AKD手抄片、市售文化纸三类纸张的比较实验,并且讨论时从加填纸与未加填纸来分析AKD在纸张中的存在状态,最后得出AKD在纸中,AKD与纤维同时存在化学作用与物理做用,但是使纸张具有施胶度的主要原因是物理作用,特别是在加有填料的纸张中,AKD与填料的物理作用尤其突出。

新闻纸化学法脱墨工艺条件的研究

主要研究了新闻纸化学法脱墨过程中各个因素对脱墨效果的影响,根据结果优化出最佳工艺条件,得到白度和物理性能优良的纸浆,实验发现,一定的脱墨温度和脱墨药品不仅能够提高脱墨纸浆的白度,也能够提高脱墨纸浆的强度性能,表现为脱墨后的纸浆的耐折度、抗张指数、耐破指数、撕裂指数均有增加。实验得出废旧新闻纸脱墨的最佳工艺条件为:脱墨温度为60℃,NaOH用量为1.0%,H2O2用量为1.0%,Na2SiO3用量为3.0%,肥皂用量为0.5%,EDTA用量为0.4%。在最佳脱墨条件下脱墨纸浆的白度为56.2%、耐折度为18次、抗张指数为37.14N.m/g、耐破指数为2.08kP.m2、撕裂指数为9.7mN.m2/g。

Fe-CA仿酶体系处理抄造烟草薄片的研究

通过正交实验,利用Fe-CA仿酶体系处理烟梗和烟碎,抄造烟草薄片,测定烟草薄片的抗张强度和柔软度值。结果表明,最佳处理条件为:处理温度45℃,处理时间30min,仿酶用量为20mmol/kg,H2O2用量为1%。最佳条件下处理后抄造的烟草薄片的抗张指数和柔软度与空白样品相比,分别提高了5.19%、11.43%;对处理后的烟草薄片进行评吸结果表明:烟草薄片经仿酶技术处理后,其香气、杂气和协调性得到了一定的改善,木质杂气减少,刺激性较小,烟草薄片品质得到了提高。

芳纶/玄武岩纤维复合绝缘纸的制备及性能研究

以芳纶纤维和玄武岩纤维为原料,通过造纸湿法抄造制备复合绝缘纸,系统地研究了复合绝缘纸的力学性能、绝缘性能、热稳定性、胶液渗透性等。结果表明,复合绝缘纸的击穿电压在玄武岩纤维含量低于50%时基本保持不变;玄武岩纤维含量越高,复合绝缘纸的热稳定性、胶液渗透性越好;当玄武岩纤维含量50%时,复合绝缘纸的抗拉强度达1.67 MPa。

白腐菌Trametes Hirsuta产漆酶用于含氯酚类废水的研究

制浆造纸工业中氯漂废水中含有大量氯化木素等氯代酚化合物,这类有毒物质相当一部分被排放到水体中对环境造成严重威胁。本文以24,-二氯苯酚为氯酚类化合物的模型物,研究了处理时间,反应体系的温度、pH值对白腐菌所产漆酶对24,-二氯苯酚去除效果的影响,结果表明反应的最适温度为35℃,最适pH为4.5。在最佳条件下曝气20h,粗漆酶液对24,-二氯苯酚的去除效果可达到93.6%,此外,还对粗漆酶液进行了分离纯化,比较了纯化后漆酶与粗酶液对24,-二氯苯酚的去除效果,结果表明粗酶液的处理效果比纯化后的更好。

细小纤维对PCC预絮聚技术影响研究

分析针叶木浆和苇浆的纤维长度分布情况,比较了5种工艺条件下抄纸所得纸张的抗张指数、撕裂指数以及灰分含量.实验得出苇浆细小纤维含量高于针叶木浆,其所抄造纸页抗张指数和撕裂指数均较低,但细小纤维含量高有助于填料PCC留着.采用预絮聚加填,填料絮聚体主要留着在纤维交织空隙及毛细管处,较少影响纸页抗张强度,并且增加填料留着率.分析认为:采用PCC预絮聚技术,PCC絮聚体的留着位置对纤维之间的氢键结合影响较小;细小纤维缠绕及截留,有助于絮聚体在流送过程中的留着,从而对纸页的相关性能产生影响.

咪唑封闭型水性聚氨酯乳液对纸张的增强作用研究

本文研究了咪唑、甲苯-24,-二异氰酸酯和聚乙二醇400形成的封闭型水性聚氨酯预聚体经乳化后在纸张涂布以及湿部添加中的应用。用咪唑-TDI-PEG400聚氨酯预聚体乳液对牛皮纸进行涂布处理,讨论了表面涂布量为2g/m2、4g/m2、6g/m2、8g/m21、0g/m2时,牛皮纸各项物理性能的变化。另外,将咪唑-TDI-PEG400聚氨酯预聚体乳液添加到纸浆中,讨论了添加量为2%4、%、6%、8%和10%(相对于绝干浆的量)时,成纸各项物理性能的变化。研究结果表明:纸张涂布牛皮纸时,最适涂布量为4g/m2,此时牛皮纸的抗张指数、湿抗张指数、撕裂指数、挺度分别为空白纸样的1.29倍2、.88倍1、.21倍、1.02倍,湿强保留率达到16.81%。在湿部添加时,当加入量为10%,抄片的抗张指数、湿抗张指数、耐折度、撕裂指数、挺度分别为空白纸样的1.39倍、3.70倍、2.09倍、1.42倍、1.08倍,湿强保留率为15.25%。

仿酶处理后絮凝法深度处理造纸废水

采用铁系仿酶Fe-多元羧酸复合物(简称Fe-CA)预处理二沉池出水,然后分别用聚合硫酸铁(PFS)、Al2(SO4)3、PAC三种絮凝剂进行絮凝处理。通过检测废水的COD、色度和TOC等指标,发现PFS的效果最佳。确定最优条件为:废水pH值6～7,PFS的投放量为200mg/L,PAM用量2mg/L,沉降时间3h。最终出水COD可降至80mg/L,色度为30倍,TOC降低至20mg/L。达到了《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)的排放要求。铁系絮凝剂PFS用于造纸废水深度处理效率高、成本低、绿色环保,具有很好的应用前景。

造纸助剂的预混合工艺对纸张性能的影响

基于减少直接加入各种化学品繁琐的操作过程和因加填导致的纸张强度和填料留着等指标的下降,本实验通过提前预混合各种造纸化学品,然后直接用于抄纸,来改善纸张的强度和填料留着等性质。实验中将填料PCC、AKD、阳离子淀粉、CPAM、CP-3在抄纸前迅速地混合,然后加入浆料中,进行抄纸。研究结果表明:预混合合适的添加顺序为:PCC悬浮液→AKD乳液→阳离子淀粉→CPAM。各种化学品的添加量,实验中固定了AKD的用量为绝干浆的0.25%。根据实验的纸张性能检测的结果,PCC较合适用量为纸张总质量的20%,阳离子淀粉用量为绝干浆的1.5%,CPAM、CP-3的用量要根据留着和其他的纸张性质来决定。

烟梗混合打浆工艺的研究

采用KRK磨浆机,在不同磨浆浓度不同磨盘间隙下将烟草原料磨至不同打浆度,采用烟梗烟碎混合原料打浆方式,考察烟草薄片抗张强度、柔软度、吸收性与磨浆浓度、磨浆间隙和打浆度之间的关系。结果表明,磨浆浓度5%、磨盘间隙0.12mm的条件下将浆料磨至22±2°SR时,所得的烟草薄片匀度好、强度达到1.452kN/m、柔软度为841mN、吸收性为282.58g/m2。

纸张增强用羧甲基化壳聚糖的应用研究

本研究通过比较不同抄造条件下,如羧甲基化壳聚糖的用量,不同取代度的羧甲基化壳聚糖,以及对于不同浆料等变量条件下所抄造的纸张来考察对强度的影响。研究表明,对于漂白针叶木浆,当羧甲基壳聚糖的取代度为1.02附近时,纸张的裂断长达到最大,纸张的撕裂指数、耐破指数和耐折度都有不同程度的增加,对于苇浆基本上趋于一致。而随着羧甲基化壳聚糖的用量的增加,无论是是针叶浆还是苇浆,纸张强度较空白样都有提高。

碳酸钙预絮聚加填技术研究

造纸湿部预絮聚加填技术完全不同于直接加填技术,实验表明在预絮聚条件下成纸强度性能增大,填料留着增加,达到90%以上;本实验研究过程中的第二组工艺(PCC+CS+CP3+CPAM+AKD)制备的预絮聚体稳定性好,粒径大小合适。在制备絮聚体时药品的添加顺序,添加量以及剪切速率是主要影响因素,主要影响絮聚体的粒径大小和抗剪切能力。

漂白亚硫酸氢镁稻草浆中高浓打浆性能的研究

比较漂白亚硫酸氢镁稻草浆中浓(12%)和高浓(20%)打浆对浆料纤维形态、光学性能和物理性能的影响。结果表明:在纤维形态方面,中浓打浆相比高浓打浆,纤维重均长度要大,而纤维宽度、粗度、细小纤维的含量、纤维卷曲指数和扭结指数都要小;在光学性能方面,随着打浆的进行,纸张白度、不透明度及光散射系数等光学性能都有一定程度的下降,高浓和中浓打浆并无明显的区别;在物理性能方面,中浓打浆的抗张指数和撕裂指数比高浓打浆要大。