制浆造纸生物质精炼新技术

制浆造纸生物质精炼新技术

杨凯张郡迪肖舒文周津驰

（大连工业大学）

摘要：制浆造纸易得到很多的废水，对环境形成极大的毁坏，由于互联网技术的进步，大家对纸的需要量逐渐变少，纸品制造厂要想在资源匮乏、纸量需要降低的危机下成长，必须对消耗能源大、产生有害物品多的情况改造。生物质精炼技术在制糊造纸中的应用，就更好的将造纸技巧改变成为几乎不耗费能量、几乎没有污染的绿色技术。所以生物质精炼(Biorefinery)技巧一个非常重要的理想最近吸引了人们的注意。本文主要讲述了生物质精炼与制浆造纸工业相配合的有关讨论与希望。

关键词：制浆造纸；生物质；精炼

生物质精炼是一种可以对环境和蔼地将树木原材转化为极高、很广泛的生物质产物和能源，是综合多种生物改变技巧和设备，将木质纤维素转化为燃烧的材料、电力能源和各种化工方面用品的一种技术。目前，国内外对生物质的研发和使用大致表现在在能量作物、工业乙醇、沼气、等几个方面。是通过运用逐层分离等手段对生物质进行更深方面的发展，从而改变生物质原材料的固定形态，逐渐向其它形态转化。制糊造纸技术的第一种程序就是对造纸所需物品进行煮，在煮的过程中，会产生大量的废弃的液体，也就黑液，黑液的成分会对我们生活的环境造成破坏，生物质进一步提炼技术就是为了对黑液进行转化而存在的。

当前，木材蒸馏前的提取手段以提前水解提取为主，采用较低纯度碱液或者酸液提纯艺术；蒸馏后黑液转化技艺包括黑色液体分离技艺、等等。

1.制浆造纸生物质精炼的基础技术

1.1木片抽提液的发酵技术

即使色谱分离法可以在木材等原素材中提取各种纤维素，糖类以及酒精，然而这种提取的技术通常情况下成本高，不能被广泛的使用，除此之外运用这种技术提纯出来的东西，没有研究意义。因此，目前木片提取液的能力很大情况下都用在对乙醇上面，市场对乙醇的需求还是比较大的，利用分层次提取的技术，不仅可以依次提取低浓度的乙醇，而且经过后期的简单加工，还能生产纯度很高的乙醇。

1.2黑液分离技术

在上一个章节说过，黑液是在制纸的蒸馏期间产生的废弃水，其污染程度很大，因此对黑液进行分离就显得特别重要。黑液分离要求简单点说就是对黑液进行更深层次加工，将黑液的成分变稀，从而减少黑液的有害处。目前最常用的黑液分离技术是沉淀降低法，这种方法的技术依据主要是消除黑液排除的有害成分，对黑液的基本组成成分没有太大的改变。因此，这种方法还存在着相当大的限制性，分离之后的黑液COD的数值并没有得到相应的降低，没有从根本上解决废液排放的问题。大家在这一方面还在继续的进行探索，不断对新的分离技术试验，目前已得到了初步的进展。

2.基于生物质精炼模式的制浆造纸

由于生物技能的快速进行，运用生物酶造纸越来越广泛。造纸中所用生物酶主要包括纤维素酶、木聚糖酶等。纤维素酶为多酶体系，一般包括三种主要纤维素酶:内切1，4-葡萄糖酶(EG)、外切1，4-葡萄糖酶(CBH)及β-1，4-葡萄糖苷酶(纤维二糖酶，CB)，它们协同作用才能有效降解纤维素。一般在预处理时作用于木聚糖主链的酶有两种:β-1，4-木聚糖酶和β-木糖苷酶，木聚糖酶的分子量及作用环境受来源影响较大，在高得率原料预处理过程中，可根据其来源和预处理原料的类型而选择合适的木聚糖酶，以提高木聚糖酶渗析及预处理效果。这几种酶的协同作用可以节约磨浆能耗、提高纸张质量、减少化学品的用量等优点。

3.造纸工业与生物质精炼相结合

与造纸方面相关的生物质精炼技术方法。制糊厂转化为生物质精炼厂家主要有以下几种类型：①使用传统制糊厂的制糊首先对原料进行去除木质素，然后纸糊进行用水湿润和深层次进行制作，生产乙醇等燃烧用品和化工业方面用品；②在制造纸糊前先从原料中抽提出半纤维素，提取液经进一步分离和水解为易于发酵的物品，再转化成乙醇，或者生产其它各种化工方面的用品，提取后的原料进入传统的漂浆程序；③对木质纤维素生物质进行多方面利用，然后分离出半纤维素，之后再进行水化生产其它化工用品，然后对提取后东西进行分离得到木质素，分离出的木质素再用来制造其他化学品，去除木质素后的纸浆纤维进行水解和其它加工，生产乙醇等燃烧用品和化工用品；④将现有制糊厂的黑液等生物质进行改变，生产燃料和化学品。

4.半纤维素的提取和有效利用

目前的化学法制糊程序中，原料大概50%的半纤维素在蒸馏程序中大部分留在黑液中，没有充分发挥半纤维素作为优质资源的更高层次价值。所以，可以考虑在准备材料和制糊之间使用条件相对更好的预提取程序分离出原料中间的半纤维素，用于制备燃料乙醇、等化工产品，利于浆厂有更高效益，并降低碱炉的负担。这是目前生物质制造研究最多的领域，其程序图如图：

在传统的蒸煮之前对原料进行提取，然后将分离出的液体中的木素、有机酸、等一系列东西分离开来，再将半纤维素通过改变转化为单一的糖，然后再用生物菌生产酒精。一些发达国家一起开发了预水解硫酸盐溶解浆-生物酒精的混合型生物质精炼模式。将一家生产纸厂家现有的阔叶木硫酸盐制作部门改造为预水解硫酸盐溶解浆系统，同时结合生物质提取和运用，构造结合运用纤维素、半纤维素、提纯物的模式。除了在制糊之前提取半纤维素以及生产溶解浆之外，除此之外进行半纤维素的分离和其它方面的运用。我国谋生某造纸公司已建成一条利用溶解浆生产的生产线，投资约几千万元，每年大概生产近万吨结晶木糖醇和许多吨液态木糖醇，及其相关产品。

结语：

当下，人类面临着全球环境破坏、能源匮乏、资源匮乏等一系列问题。地下储藏能源的开发已不能满足人类日益增长的生活需要。因此生物质精炼的建议与进展，为解决这一系列问题提供了一种新的发展方面全球生物质精炼的研发，给制浆造纸工业带来了巨大的挑战，同时也提供了很好的发展机遇。因为生物质精炼的原料可以是各种农作物秸秆，如玉米秸秆、麦草秸秆、棉杆等，也可以是丰富的林木资源。采用既保护环境又可多次发展的生物质精炼的方法已经成为世界各国关注的重要方面，制浆造纸技术又为这一方法提供了一套成功并且高效的技能，因而生物质的方法将在造纸这一产业中得到广泛的应用。

参考文献

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[2]胡湛波等.以制浆造纸产业为平台的生物炼制新模式[J]化学进展.2008，20（9）：1439–1446

[3]于建仁,张曾,迟聪聪.生物质精炼与制浆造纸工业相结合的研究.中国造纸学报.2008(11):80-84.