木质纤维素碱法预处理黑液的组分分析及浓缩工艺

（责任编辑陈化钢）
（上接第６５页）
４结束语
水利血防工作的全面落实，需要进一步强化政府领导，卫生螺情监测和防治、财政经费预算、民政晚 血医疗救助、学校教育健康、舆论宣传普及等行业的通力协作，构筑全社会参与的工作格局。 ［参考文献］
［１］安徽省卫生厅．安徽省“十－－Ｔｒ”血防规划［ｚ］．２０１１ ［２］国务院令第４６３号．血吸虫病防治条例［ｚ］．２００６． ［３］长江水利委员会．全国水利血防规划报告［Ｒ］，２００４
第１４卷第２期 ２０１４年６月ＪＯＵＲＮＡＬ
安徽水利水电职业技术学院学 报
ＯＦ ＡＮＨＵＩ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＣＯＬＬＥＧＥ ＯＦ
Ｖ０１．１４ Ｎｏ．２
ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＨＹＤＲＯＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ
Ｊｕｎ．２０１４
木质纤维素碱法预处理 黑液的组分分析及浓缩工艺
纪传侠
３结束语
我研究中心秸秆碱煮产生的黑液采用膜浓缩工艺，具体如下：黑液经滤袋粗过滤（１０ｐｍ） ，使用截 留分子量为３０００的窄通道膜浓缩并截留木质素，透过小分子有机物以及无机盐和碱，运行压力（进口压 力）为１５－－一１８ｋｇｆ／ｃｍ２，运行时温度为２６～５０。Ｃ，浓缩至４倍后停机清洗。结果表明，碱木质素的截留量 可达到９０％，但亦存在膜通量下降快的缺陷。
０引
日
石油资源的耗竭使得寻找石油替代品的研究成为热点，以木质纤维素为原料制备燃料乙醇是有效 途径之一。木质纤维素的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。其中，纤维素、半纤维素是可发酵糖 的来源，含量占６６％～７５％（纤维质原料的绝干重量）。当采用纤维素酶水解木质纤维素制备乙醇时， 纤维素酶必须接触吸附到纤维素底物上才能使反应进行，而木质素的存在阻碍了纤维素对酶的可及性， 使木质纤维素难以水解。某些碱可以用来预处理木质纤维原料，处理效果主要取决于原料中的木素含 量。木质素的残余率对天然纤维素预处理成本影响很大，根据天然纤维素来源不同，去除２０％～６５％
２．１热力浓缩技术
由于秸秆类浆具有滤水性能较差，黑液中的杂细胞多，黑液的黏度大且硅含量高等特点，导致碱回 收法实际运行效果不佳，平均碱回收率仅６０％左右。黑液处理的第一步是浓缩，将稀黑液浓缩到 ５０％～５５％；再经过增浓处理，使固形物含量达到６５％以上；然后输送到焚烧炉焚烧，或者输送到气化
炉进行气化。目前一般采用多效蒸发器对黑液进行浓缩，从黑液中每蒸发ｌｋｇ水要消耗４６５．３～５８１．
７ｋＪ的热能。大型碱回收黑液蒸发系统，普遍采用５效蒸发器，蒸发效率达到４．０～４．２ ｋｇ（水）／ｋｇ （汽）；中小型黑液蒸发系统，多数采用４效甚至３效的蒸发系统，蒸发效率普遍低于３ ｋｇ（水）／ｋｇ（汽），
有的甚至只有１．８～２．２ ｋｇ（水）／ｋｇ（汽）。
多效蒸发出来的黑液还需要增浓处理。目前采用的黑液入炉前的增浓方式有：①使用烟道气的文 丘里管增浓；②圆盘蒸发器增浓；③强制循环蒸发器增浓。国内一般使用前两者，其蒸发效率较低。国 外先进的碱回收系统更多的是采用强制循环蒸发器增浓，采用强制循环蒸发器增浓，不但可以提高增浓 效果，而且还能减少臭气，降低污染负荷。黑液在增浓过程中，其黏度增加，沸点升高，并伴随着无机盐
［参考文献］
［１］赵志刚，程可可，张建安，等．木质纤维素可再生生物质资源预处理技术的研究进展ＥＪ］．现代化工，２００６，（２）：３９—４２． Ｅ２］邹龙生，叶凯贞，唐婧．造纸黑液蒸发的经济性分析口］．东莞理工学院学报，２０１１，（３）：８４－－８７． ［３］农光再，李许生，王双飞．热泵蒸发制浆黑液的模型研究［Ｊ］．中国造纸学报，２００８，（３）：３７—４１． Ｆ４］姜海龙，刘梅城，翟振山，等．微滤和超滤技术在草浆黑液浓缩方面的研究［Ｊ］．湖南造纸，２００５，（４）：２３－－２６． ［５］刘广立，施汉昌，黄霞，等．无机膜处理造纸黑液的研究ＥＪ］．给水排水，２００１，（１１）：４９－－５１．
（安徽丰原发酵技术工程研究有限公司，安徽蚌埠２３３０１０）
摘要：文章分析了木质纤维素碱法预处理产生的黑液的组分，指出了浓缩工艺及其存在的技术瓶颈，提出了
相关对策。 关键词：黑液；碱法预处理；浓缩
ＤＯＩ：１０．３９６９／１．ｉｓｓｎ．１６７１－－６２２１．２０１４．０２．０２２
中图分类号：０６９
文献标识码：Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｌａｃｋ ｌｉｑｕｏｒ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｉｏｍａｓｓ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ
ａHale Waihona Puke Baiduｓｏ
ｃａｕｓｅｓ ａ
ｎｏｔ
ｏｎｌｙ ｂｒｉｎｇｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ，Ｂｕｔ
ｌｏｔ ｏｆ ｗａｓｔｅ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ。Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｓｏｄａ ｌｉｑｕｏｒ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ
表１玉米秸秆碱处理黑液分析结果
黑液浓缩工艺分类
目前黑液的处理主要是先通过蒸发浓缩，然后进入燃烧炉进行燃烧以回收黑液中的碱和热能，设备 投资大、蒸发操作能量消耗高，加上秸秆原料产生的黑液粘度大、易结垢，给黑液的蒸发浓缩带来了经济 上和技术上的困难，极大地限制了黑液的回收与利用。如何浓缩黑液，特别是如何浓缩以秸秆为主要原 料的生物质碱法预处理产生的黑液，得到高浓度黑液，成为生物质利用产业一项亟待解决的关键技术。
（责任编辑胡进）
万方数据
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋｓ ｅｘｉｓｔ ａｎｄ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｌａｃｋ ｌｉｑｕｏｒ；ａｌｋａｌｉｎｅ ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ
的木质素就可以显著地提高纤维素酶的可及性。
收稿日期：２０１４—０４一１０；修回日期：２０１４—０４—１８ 作者简介：纪传侠（１９７７一），女，安徽蚌埠人，工程师，主要从事化工分析研究工作。
万方数据
第２期
纪传侠：木质纤维素碱法预处理黑液的组分分析及浓缩工艺
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１碱法预处理特点及黑液组分分析
常见的碱法处理的试剂有ＮａＯＨ、Ｃａ（ＯＨ）。、ＮａＨＣＯ。等。用稀ＮａＯＨ溶液对秸秆原料进行处 理，可使原料得到润胀，从而增加其内部表面积，降低秸秆纤维的聚合度和结晶度，同时可将木质素与碳 水化合物分离。与其他预处理手段相比，碱法预处理过程的温度和压力稍低。碱法预处理可在室温条 件下进行，但反应时间长。碱法预处理对反应器的要求不像酸法那样苛刻，因而反应器的设备投资比酸 法的低。但是与其他化学方法一样，存在着对环境污染的问题。 木质纤维素原料经过碱法预处理后产生大量的废液即黑液，它是一种复杂的有机物和无机物的碱 性溶液。木质素及其降解物是黑液中最重要的成分，可以占到总ＣＯＤ的５０％左右。木质素是带有芳 香结构的立体网状聚合物，具有在自然条件下不易降解和降低水的透明度两大特点。不同来源的黑液 其ＣＯＤ浓度在１４．８～１５９９／Ｌ之间，若黑液不能得到有效的处理而直接排放，不仅严重污染了环境，而 且造成了大量资源浪费。玉米秸秆碱法预处理黑液的组分分析结果如表１所列。
文章编号：１６７１—６２２１（２０１４）０２—００６６—０３
Ａｌｋａｌｉｎｅ ｐｒｅｔｒｅａｔｅｄ ｌｉｇｎｏｃｅｌｌｕｌｏｓｉｃ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｌａｃｋ ｌｉｑｕｏｒ ａｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ
Ｊ Ｉ Ｃｈｕａｎ—ｘｉａ
（Ａｎｈｕｉ ＢＢＣＡ Ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｎｇｂｕ ２３３０１０，Ｃｈｉｎａ）
右，这表明微滤膜和超滤膜对黑液中的有机物有一定的截留作用。
刘广立等研究了微滤膜对黑液中有机物的分离效果。结果表明，无论是０．２Ｆｍ还是０．８Ｆｍ的微 滤膜对ＣＯＤ、碱木素、悬浮物（ＳＳ）和挥发性悬浮物（ＶＳＳ）均有一定的分离效果，特别是对碱木素的去除 率可达８３％。其研究结果还表明，无机膜对黑液固形物的分离以去除有机物——碱木素为主，而由碱 木素产生的ＣＯＤ占总ＣＯＤ的５０％以上。
的结晶析出，蒸发系统此时变得尤为复杂。
万方数据
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安徽水利水电职业技术学院学报
第１４卷
２．２膜浓缩技术 在碱性条件下，通过投加高分子复合絮凝剂的物理化学作用，将黑液中的固形物、硅及其它有害物 质吸附絮凝沉淀下来，然后通过膜作用，利用膜的筛分、极性等机理分离黑液中可溶性木质素、纤维素及 其降解物，分离后的木质素可再利用，碱液再采用膜分离技术进行浓缩处理，苛化后回用于秸秆原料的 碱法预处理。 姜海龙等采用不同孔径的微滤膜及超滤膜浓缩草浆黑液。结果表明，不同截留分子量的超滤膜对 ＣＯＤ的去除率均在５０％以上，最高达７９％；微滤膜略低，醋酸纤维仅为３７％。无论是微滤膜还是超滤 膜对总固形物（ＴＳ）的去除率较低，在２５％左右，但是对挥发性总固形物（ＶＳ）的去除率较高，在５０％左