《超声法制造高性能植物纤维关键技术及装备》

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我国制浆造纸、轻纺、木材等工业每年木质纤维需求总量约达2亿吨,长期以来植物纤维及其原料大量依赖进口。传统植物纤维制造产业面临资源利用率低、环境污染重、能耗高等重大共性技术难题。该项目创新地利用超声波机械力化学作用,发明了清洁高效制造植物纤维的关键技术体系。

1.主要技术内容:

(1)发明了超声机械力化学纤维同步解离漂白技术。创新发明了超声法机械力化学原位物理、化学联动解离漂白和改性纤维的技术,简化了工艺流程,技术适合于非木材及速生阔叶材高性能植物纤维的制造。

(2)发明了以超声法植物纤维制造反应器为主体的系列配套设备。创新设计发明了超声波反应器等一系列生产设备,确保了超声法植物纤维制造工艺在完全自主研发的生产设备体系中实现,产品质量可控。

(3)发明了适合非木材和速生阔叶材植物纤维解离漂白同时进行的超声介质体系。该介质体系是由含杂原子化合物复配而成,在润胀纤维原料的同时产生能够脱除木质素并有漂内作用的高浓度氧系游离基。

(4)发明了CO2/酸耦合逐级分离超声分离液组分并高效利用的技术。发明了非木材提取液多糖、二氧化硅、木质素逐级分离的方法;发明了废液中木质素、半纤维素分离产物改性及应用的技术,实现了超声法植物纤维制造分离液成分的高值化利用,解决了清洁生产中的关键问题。

(5)发明了纤维的多尺度转化及应用技术。发明了以纤维为原料制备羧甲基纤维素、两性纤维素醚的技术;发明了酶-TEMPO体系制备纳米纤维素技术;发明了化学润胀耦合机械力制备微纳米木质纤维素并应用于复合材料的技术。

2.知识产权情况:

该项目获得授权中国国家发明专利23项,实用新型专利54项;其中2项发明专利获得全国发明展览会金奖;发表论文126篇(SCI收录96篇):制订地方标准2部。

3.技术经济指标:

纤维得率相对原料提高31%;能耗降低83.59%;COD、BOD的排放分别为40-80kg/t和5-15kg/t,远小于传统的200-400kg/t和60-120kg/t;不产生有机卤化物(AOX)和二噁英(Dioxin);耗水量从传统的50m3/t下降到现在的10m3/t。

4.应用及效益情况:

纤维及废液主要成分经高值化改性已应用到实际生产;有关超声波高性能植物纤维制造核心及配套技术的专利共计28项已以3亿元转让给福建青山纸业股份有限公司。已经建成年产3万吨和5万吨纤维生产线各1条。纤维及废液主要成分经高值化改性已部分实现应用,近3年实现累积新增销售额6.30亿元,新增利润3.95亿元(含专利转让利润2.63亿元)。如果我国非木材纤维的30%用该技术生产,保守估算节水、节能、增产累计经济效益可达56.58亿元/年。

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