1. 研究目的与意义
造纸工业是一个用水量大、污染严重的行业。由于造纸废水污染物浓度高、治理难度大,各国均将造纸废水列为主要公害之一。多年来造纸厂的污染治理一直是令人十分头痛的难题,它不仅投资大,治污技术也多不成功。目前我国造纸污染治理技术可概括为三类:一是碱回收技术,二是物化加生化技术,三是资源化综合利用技术。碱回收技术投资大,另外,以秸秆等原料的制浆黑液硅含量高,碱回收率低,运行费用高于回收的碱,而且碱回收技术只能适合碱法制浆企业,而资源化综合利用技术对任何制浆都能应用。物化加生化技术是指加各种药剂进行沉淀、絮凝、气浮等物理及化学的方法加上活性污泥曝气或厌氧发酵等生化处理的方法。该类技术投资也较大,且占地面积很大,运行费用高,它既无任何经济效益,污染治理效果也不很理想。因此相对来说资源化综合利用技术――投资少、效益高、变废为宝。
采用资源化综合利用技术可将制浆提取出的黑液经浓缩、磺化提纯、喷雾干燥,生产出木质素磺酸盐产品。既实现了造纸黑液零排放,根除其污染,又将黑液转化成市场畅销的化工产品,并且具有很好的经济效益。符合可持续发展概念,前景十分广阔。
2. 国内外研究现状分析
木质素是自然界中含量仅次于纤维素与甲壳素的天然高分子聚合物,全世界每年约可产生6*1014t,它作为填充和黏结物质,能加强植物纤维素之间的相互作用,也是人们大规模提取利用植物纤维素所必须去除的成分。因此,木质素衍生物作为造纸工业的副产物早已大量被分离产生。随着石油、煤炭等一次性资源的日益枯竭和价格上涨,木质素作为天然可再生资源,它的研究应用日益受到人们的关注。木质素磺酸盐主要来源于酸性亚硫酸盐制浆废液和中性亚硫酸盐制浆废液,是造纸工业的主要副产物之一,目前仅我国年产就已达到450万吨以上,而且随着造纸工业的发展还有进一步增长的趋势。造纸黑液中的木质素磺酸盐被回收利用的不到10%,因此,大力加强木质素磺酸盐的应用研究具有重大意义。近年来国内外在这方面的研究工作如下。
木质素磺酸盐的分离纯化方法主要有石灰沉淀法、离子交换法,反渗透法、超滤法等。最近chakrabarty等研究了厚体液膜法从水溶液中萃取回收木质素磺酸盐。液膜分离法操作简单,但其回收率有待提高,是一种具有发展潜力的木质素磺酸盐分离方法。
为了更好地应用木质素磺酸盐,人们对其进行了大量的改性研究。近年来,alonso等以草酸为催化剂用苯酚对木质素磺酸胺进行酚化改性,并确定了最佳工艺条件。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容:
(1)确定制浆废液生产木质素技术方案、工艺流程、主要设备及选型、主要的消耗指标等;(2)学习项目可行性研究的原则与方法;
(3)掌握项目方案论证、技术经济分析与财务评价等基本概念和技能。
4. 研究创新点
采用资源化综合利用技术可将制浆提取出的黑液经浓缩、磺化提纯、喷雾干燥,生产出木质素磺酸盐产品。既实现了造纸黑液零排放,根除其污染,又将黑液转化成市场畅销的化工产品,并且具有很好的经济效益。
木质素磺酸铵的有机物含量80%以上,并富含氮和钾等,除富含大量碳水化合物及氮、钾外,还含有锌、碘、硒、铁、钙等营养成分,因此是很好的饲料原料和肥料。木质素磺酸铵被广泛用于水煤浆制造、采矿浮选、冶炼造粒、沥青乳化、混凝土外加剂、油田采油、工业水处理、环保树脂、陶瓷、耐火材料以及建筑、能源、化工、轻工等行业。它的应用途径和方法值得拓展并且也有很大的拓展空间。
