超声无氯麦草制浆漂白新技术

五、技术先进性
1、中国制浆造纸研究院实验分析结果表明： 本技术生产的麦草纸浆得率和白度分别达到 71%和78%（ISO）；浆料中的纤维素和半纤 维素含量高、长纤维素多、表面积大，可有效 提高纸张的物理强度。撕裂指数提高了5倍多， 耐折度提高了近60倍。
纤维长度比较
表 7-11 生产性麦草超声法漂白浆纤维长度与分布
超声反应釜：
超声破乳木质素分离废水处理回收装置
四、技术特点
1、简化了生产工艺 本技术能同步完成麦草蒸煮和漂白过程，突
破了传统工艺的界限，大大简化了制浆--漂白 工艺和流程。设备使用大为减少，具有投资少、 节能的优点。
2、提高了产品质量
本技术生产的麦草纸浆得率高达71%，其白 度、纤维素和半纤维素含量、纸张的物理强度、 撕裂指数、耐折度等技术指标均达到了ISO标 准，并远优于碱法麦草浆产品质量。
超声无氯麦草制浆漂白 一体化新技术
一、立项背景及意义
1、造纸工业是基础原材料工业，在国民经济 中占有重要地位
2000～2008年，纸及纸板生产量年均增长 12.78％，消费量年均增长10.48％；2008年 全国纸及纸板生产量7980 万吨，消费量7935 万吨，人均年消费量为60 千克（13.28 亿人)， 美国为327千克。造纸业还有巨大的发展空间。
3、实现了清洁生产
本技术不加碱、不加酸、不加胺、不用氯； 与传统的碱法制浆和漂白工艺相比，用水量少， 是传统制浆工艺用水的1/10，排放废水中不含 可吸附有机卤化物（AOX）、二噁英 （dioxins) 和NaOH，废水的COD排放量约为 40Kg/t浆，COD排放浓度约15000mg/L左右， 是传统制浆工艺的1/20，废水污染物负荷低， 易于处理，处理后的废水可回用于生产。
该成果的推广应用，对推动造纸行业的技术 进步、优化升级将发挥重要作用，对促进我国 经济社会的可持续发展具有重大意义。有着广 阔的推广应用前景。
~70% 39.8 62.1 56.4 0.653 4.42 181 82.1
~38% 39.9 62.7 45.7 0.465 3.97 16 77.3
浆样白度比较
超声本色纸浆
超声漂白纸浆
处理后的废水水质
1
pH
2
色度
3
悬浮物，
mg/L
4
BOD，mg/L
5
COD, mg/L
6
氨氮，mg/L
7
总氮，mg/L
4、造纸产业国家政策
为加快造纸大国向造纸强国转变，国家发改 委2007年发布了《造纸产业发展政策》。
指出：“发展我国造纸产业，必须坚决贯 彻落实科学发展观和走新型工业化道路的要求， 坚持循环发展、环境保护、技术创新、结构调 整和对外开放的基本原则。”
“造纸产业技术应向高水平、低消耗、低 成本、少污染的发展方向。鼓励发展应用高得 率技术，生物技术，低污染制浆技术，中浓技 术，无元素氯或全无氯漂白技术…… ”
在此背景下，滑县华森纸业有限责任公司与 河南师范大学、南京林业大学于2001年组成了 产、学、研相结合的课题攻关组，经过实验室 实验、中间实验和生产试验，开发出了“超声 无氯麦草制浆漂白一体化”新技术，并形成了 产业化。
二、技术原理
1、超声波技术 超声波是指频率高于20000Hz以上的声波，该声
3、中国造纸研究院、清华大学等单位的造纸专 家和环境专家评价认为：该项研究成果具有工艺技 术先进、麦草利用率高、成浆质量好、生产成本低、 建设投资省和节能减排等显著优点，开辟了超声波 在麦草制浆技术应用的新途径，填补了麦草漂白浆 研究领域的一项空白，在草类原料制浆中居国际领 先水平。
六、应用效益
2、麦草是我国造纸行业的重要的原料
我国年产麦草约8000多万吨，这是一项宝 贵的植物资源。如果能充分利用，不但能缓 解我国造纸工业原料不足的问题，并将有助 于解决三农问题，促进循环经济的发展。
3、我国草浆造纸传统工艺（碱法、氨法）存在的 问题
★工艺复杂，设备投资大； ★对水生态环境污染严重；治污费用高。 --大量草浆造纸企业被关闭。 --木浆造纸，使得森林资源锐减。 --不得不依赖进口纸浆。
8
总磷，mg/L
9
AOX, mg/L
10
二噁英，
pgTEQ/L
排水量， t/t 浆
超声制浆漂 白法废水指 标 6.5 15.0 10.1
17.0 82.2 11.5 13.6 0.80 0 0
~0
国家造纸废 水排放新标 准 6-9 50 50
20 100 12 15 0.8 12 30
50
2、查新结果表明：没有与本项目技术特点相同的 超声无氯麦草制浆技术，在国内外所列检索文献内 未见报道。
浆与漂白） 喷放仓 贮浆池 筛选 洗浆机 净化 贮浆池 双网挤浆机 成品湿浆
造纸车间或出售
三、技术创新点
1、开发出了“超声无氯麦草制浆漂白一体化新技 术”工艺包，首创了无氯麦草制浆工艺，包括脱 木素机理和工艺，漂白机理和工艺。
2、首次研制出了麦草制浆的超声反应设备，包括 超声反应釜、超声波清洗破碎装置、超声波筛选 机、超声废水处理装置等。
波在亚微观范围内，能够产生机械效应、热效应、 空化效应。
2、超声波制浆原理
利用超声波作用在超声波介质中，使介质流态和密 度均发生变化，产生空化现象，在介质内部形成小空 穴，待小空穴破裂时，极短时间在空化泡周围的极小 空间内产生500kPa的高压和5000K以上的高温，同 时破坏草料内部结构，并伴生强烈的冲击波，同时， 由于能量的释放，使局部的电子能级发生变化，造成 空穴界面处或泡内电子能级的跃迁，形成游离基和新 的官能团，降低了化学反应的活化能，促使纤维分离、 木素碎片化而形成纸浆。
3、首次开发出了适合于麦草超声制浆、漂白的介 质体系。该介质体系即能润张纤维原料，又能在 超声的作用下产生氧基系列的绿色脱木素基和漂 白剂。
4、建立了我国乃至世界首条超声无氯麦草制浆 漂白生产线。
5、从源头上解决了麦草化学制浆严重污染的问 题。
目前，本项目已获授权专利8项。
上料装置
Fra Baidu bibliotek
向反应釜内输送麦草
本成果自实施投产应用以来，共 生产纸浆8万多吨，实现销售收入近 3亿元，创利税3500万元。总计节 约新鲜用水400万吨，同时大幅度 地减少了COD等污染物的排放。产 生了显著的经济、社会和环境效益。
七、前景展望
本成果在全国推广应用： 1、可为我国广大造纸企业找出一条可持续发展
之路，盘活目前大量停产半停产造纸企业固定 资产。 2、可解决当地部分剩余劳动力再就业。 3、可充分利用农村丰富的秸秆资源，有效增加 农民收入。
4、可有效节约水资源。 5、可实现草浆造纸的清洁生产，有效保护生态
环境。 6、可推动了造纸行业上游和下游相关产业的发
展。
八、结 论
该项目符合国家产业政策，符合国家造纸工 业“十一五”发展规划，符合造纸工业可持续 发展的要求。
该成果具有工艺技术先进、麦草利用率高、 成浆质量好、生产成本低、建设投资省和节能 减排等显著优点，开辟了超声波在麦草制浆技 术应用的新途径。从根本上解决了造纸制浆严 重污染问题。
纤维分级与含量（%）
>30 目 30-50 目 50-100 目 100-200 目
麦草超声漂白浆（31.5°SR） 24.81
31.78
18.45
24.96
麦草碱法漂白浆（31.5°SR） 13.00
36.96
24.80
25.24
纸浆得率、物理强度、白度比较
麦草超声漂白浆
碱法漂白麦草浆
纸浆得率，% 打浆度，oSR 定量，g/m2 抗张强度，N.m/g 撕裂指数，mN.m2/g 耐破指数，kPa.m2/g 耐折度，次 白度，%（ISO)
3、超声波漂白原理
超声波作用介质中，产生空化现象，在空化 泡破裂时，极短时间在空化泡周围的极小空间 内产生高压和高温，并伴生强烈的冲击波，同 时，由于能量的释放，使局部的电子能级发生 变化，造成空穴界面处或泡内电子能级的跃迁， 形成游离基和含氧系列的绿色漂基，脱除纸浆 中的发色团，完成纸浆漂白。
4、工艺流程 麦草片 超声波反应釜（同步完成制