《竹子清洁化制浆造纸与资源化利用关键技术开发及应用》

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该项目属制浆造纸工程技术领域。

中国是世界上竹类资源最丰富的国家,现有竹林面积750万公顷,占森林面积的三分之一,集中分布于广西、江西、四川等省市。发展竹子资源综合利用技术,提高竹材的利用价值,对提高农民收入,推动地方经济发展具有重要意义。研究开发竹子制浆及生产高档用纸新技术,提高了纸产品的附加值和市场竞争力,促进了造纸工业的产业发展和技术进步。

该项目主要技术创新点如下:

针对竹子制浆蒸煮周期长、纸浆硬度高、纤维损失大及蒸汽消耗高等问题,开发了基于深度脱木素的竹子置换蒸煮系统(DDS),使蒸煮周期缩短至180-240min,纸浆卡伯值从18-22下降至12-14,吨浆蒸汽消耗下降至0.6-0.8吨,减少了70%左右,纸浆黏度提高了20%,纸浆得率提高了3%;针对竹浆漂白得率低,废水污染负荷高、毒性大等问题,开发了竹浆多重强化无元素氯漂白新方法,使纸浆黏度提高75%,纸浆得率提高5%,白度提高4.5%ISO,废水COD减少30%以上,可吸附有机卤素(AOX)减少90%以上。

针对竹纤维细胞壁厚、纤维挺硬的特性,开发了漆酶-木聚糖酶协同辅助中粘状打浆技术,减少了对纸浆纤维的切断作用,提高了纸张的强度和匀度;开发了基于纳米纤维素和纳米壳聚糖的多元助留助滤技术,提高了纸机的滤水效率,实现了高配比竹浆高档文化用纸和生活用纸的生产;针对高档文化用纸的表面强度及防水性要求,开发了苯乙烯/丙烯酸酯聚合物表面施胶剂配方,显著提高了产品的抗水性和干湿强度。

针对竹材结构致密药液难渗透、非纤维成分多、难漂白等问题,研究了物理-化学-生物协同作用机制,开发了APMP、SCMP等高得率竹浆制浆技术,有效降低了能耗;明确了影响高得率竹浆漂白性能的主要因素,提出了高得率竹浆返黄机理及其抑制机制,开发了多种预处理技术与返黄抑制剂结合的清洁化漂白方式,显著提高了纸浆的白度及白度稳定性。

开发了竹子原料中生物质预提取技术,降低了竹子制浆的能耗,改善了纸张的性能;实现了半纤维素和单糖类产品的高效提取、分离、纯化及其半纤维素功能化制备吸附材料等产品的高值化利用。

项目核心技术获专利5项,其中发明专利4项,发表研究论文28篇。

竹子清洁化制浆造纸与资源化利用关键技术先后应用于广西贺达纸业有限公司、柳江造纸厂、赣州华劲纸业有限公司等多家造纸企业。2014年到2016年完成单位累计生产漂白化学浆54万吨、高档生活用纸36万吨、高档文化用纸18万吨,其中新增加销售额34.52亿元,新增加利润1.94亿元,新增税收2.16亿元,综合成本下降1.96亿元,取得了重大的经济、环境和社会效益。

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