制浆新技术

2024-03-09 来源：欧得旅游网

第一节深度脱木素制浆深度脱木素的目的和意义深度脱木素的原理

深度脱木素的动力学分析深度脱木素的影响因素深度脱木素的应用引题

5.能否通过工艺进行改进？ 1.为什么要脱木素？

2.纸浆脱木素程度如何表征？ 3.传统制浆得到的浆料硬度？ 4.脱木素存在哪些问题？通过硬度来表征，Kappa值 HW18-22；SW28-32 延长时间增加药品提高温度

深度脱木素技术一、目的和意义目的和意义

如何才能实现深度脱木素技术二、原理

1、在蒸煮过程中，碱浓尽可能保持一致。

2、要保持蒸煮液中HS-离子有较高的浓度，特别是大量脱木素开始时更需要保持蒸煮液中有较高的HS- 离子浓度。

3、要保持蒸煮液中溶解木素浓度尽量的低，特别是蒸煮终了阶段。 4、要保持较低的蒸煮温度，特别是蒸煮初期和蒸煮后期。二、原理重点原理 1

为了给碳水化合物提供一个较平稳的化学环境，同时也为脱木素反应提供了驱动力在蒸煮过程中，碱浓尽可能保持一致原理 2

为了保证在大量脱木素阶段木素降解的速度更快要保持蒸煮液中较高的HS-浓度原理 3

要保持蒸煮液中溶解木素浓度尽量的低

为了增加木素的扩散速度，尽可能多的脱除木素原理 4

要保持较低的蒸煮温度

为了防止纤维素水解，并提高木素的选择性深度脱木素的原理碱浓尽可能保持一致较高的HS- 离子浓度

较低的溶解木素较低的蒸煮温度提高脱木素选择性更多的脱除木素木素易于溶出

避免碳水化合物的水解三、动力学分析木素脱除速率

-dL/dt=KL[HO-]a×[HS-]b×L 碳水化合物链断裂 -dC/dt=KC[HO-]d×C

式中：L、C――木材原料中木素和碳水化合物含量 KL、KC――与温度有关的速率常数

a、b、d――与氢氧化物和硫氢化物浓度有关的表观反应级数初始脱木素䦋㌌㏒㧀좈໱琰茞໱㵂Ü a b d 0 0 1 0.7 0.1～0.4 1 0.7 0 1 大量脱木素残余脱木素

-dL/dt=KL[HO-]a×[HS-]b×L -dC/dt=KC[HO-]d×C [HO-] ↓↑ -dL/dt>-dC/dt

蒸煮过程中均一的碱浓分布增加了制浆的选择性原理 1

-dL/dt=KL[HO-]a×[HS-]b×L 䦋㌌㏒㧀좈໱琰茞໱㵂Ü b 0 0.1～0.4 0 初始脱木素大量脱木素残余脱木素

HS-离子浓度仅仅影响木素降解反应的速率原理 2

-dC/dt=KC[HO-]d×C

大量脱木素段较高的[HS-] 对脱木素反应非常有利溶解木素增加木素脱除阻力增大扩散速率减少原理 3 木素的缩合

较低的溶出木素浓度有利于制浆选择性的提高其中：A――频率系数

R――气体常数 T――绝对温度

Ea――反应的表面活化能 K=AExp(-Ea/RT)

木素脱除Ea<碳水化合物脱除Ea 原理 4

降低蒸煮最高温度可提高制浆选择性

碳水化合物降解速率的增加>木素降解速率的增加深度脱木素的动力学分析 -dL/dt=KL[HO-]a×[HS-]b×L -dC/dt=KC[HO-]d×C K=AExp(-Ea/RT) 作用原理

实例分析〔2〕

工艺条件用碱量％硫化度％液比最高温度℃ 深度脱木素 15.5－18 30 3.5 160 常规KP法 16 25 3.5 165 〔2〕黄干强等. 人工种植桉木深度脱木素的研究－－第一部分:深度脱木素的原理. 中国造纸. 1999,11:9-15 制浆方法常规法 kappa 12. 7 12. 9 13. 5 16. 3 22.1 黏度 595 631 646 726 907 得率 44. 5 44. 9 44. 8 44. 7 47. 1 粗渣率 0. 10 0. 10 0. 10 0. 13 0. 75 3

深度脱木素法 11. 8 14. 2 14. 9 16.8 18.7 737 846 855 923 1092 44. 7 46. 6 47. 0 47. 6 48. 0 0. 04 0. 05 0. 14 0. 23 0. 19

四、影响因素碱浓尽可能保持一致较高的HS- 离子浓度较低的溶解木素较低的蒸煮温度

问题：大家能否从原理总结出深度脱木素技术的影响因素？ 1、离子浓度的影响

碱浓要尽量均匀一致，以保证较高的制浆选择性原理1。

而硫氢化物浓度仅仅影响木素脱除速率，且在大量脱木素段尤为明显。此即上述原理2的动力学依据。

溶出木素的增加阻碍了木素的继续脱除，这种影响在蒸煮后期尤为显著。这是由于木素缩合的增加，以及木素降解产物扩散速率的减小。在制浆过程中降低溶出木素的浓度有助于纤维细胞壁中木素降解产物的溶出，使得制浆的选择性提高。这便体现了原理3。 2、溶出木素的影响

蒸煮温度是制浆选择性的又一个重要的影响因素。从活化能角度比较发现随着制浆温度的提高，碳水化合物链断裂速率的增加快于木素脱除速率的增加。生产实际中在满足脱除木素需要的条件下，采用尽可能低的制浆温度，可以减缓碳水化合物的降解。这正好符合原理4。 3、蒸煮温度的影响主要影响因素离子浓度的影响溶出木素的影响蒸煮温度的影响五、应用

1、深度脱木素在连续蒸煮系统上的应用 2、深度脱木素在间歇蒸煮系统上的应用连续蒸煮系统上的应用

（1）常规连续蒸煮（conventional cooking）系统 1.5-4h 1.5-2h 几十分钟卡伯值较高增大漂白负荷自我介绍

Fig.1-1 常规连续蒸煮系统

（2）改良连续蒸煮（modified continuous cooking）系统自我介绍

碱浓均匀

溶解木素含量低卡伯值低粘度和强度高粗渣率低

MCC的生产应用实例 1983年

芬兰Enso Gutzeit纸厂连续蒸煮中试

同样硬度值的纸浆，粘度比常规的高100ml/g

漂白到同样的白度，比常规工艺少用10kg有效氯/t风干浆排放的污染负荷则低于常规蒸煮

（3）延伸改良连续蒸煮（Extended MCC）系统自我介绍

有效碱浓度分布更为均匀溶解木素浓度更低蒸煮温度降低卡伯值降低强度提高

（4）等温连续蒸煮(Iso－Thermal Cooking)系统瑞典卡瓦纳公司 ITC系统改进EMCC 自我介绍

温度分布更为均匀

（5）低固形物蒸煮（Lo－Solids Cooking）系统与MCC、EMCC的区别主要是低固形物蒸煮在蒸煮器的各段都有蒸煮液抽出，因此降低了各段蒸煮液中的固形物含量。而且在抽取黑液的同时，又补充白液。这样，则保持了液比的恒定及低的固形物浓度。自我介绍

有效碱浓度分布更均匀固型物浓度低

此技术是由Kvaemer制浆公司发展的。这种技术的改进是将从蒸煮器中抽出的液体泵送回蒸煮器的浸渍段，延长单体的浸渍时间。

抽出液中的OH－浓度相对较低，而HS－浓度相对较高。因此，这样处理使原料刚开始就被含较多 23%离子的药液浸渍，根据原理2脱木素的选择性自然就提高了。（6）黑液浸渍技术（Black liquor impregnation）

这是Ahlstrom机械公司在EMCC和LSC技术的基础上发展的最新的深度脱木素技术。它主要是控制蒸煮过程中的蒸煮液浓度分布，在蒸煮后期适当提高蒸煮液的浓度。这种技术能增加纸浆的撕裂强度、松厚度、粘度和可漂性，但纸浆得率和打浆性能有所降低。目前尚未有商业应用的报道。

（7） EAPC（Enhance alkali profile cooking）间歇蒸煮系统上的应用

间歇蒸煮是一种直接或间接加热的静置蒸煮工艺。从这些容器顶部放入木片，然后从底部放

出。此法效率低下，不能大规模生产，已越来越不能满足现代社会的需要。（1）传统间歇蒸煮（2）液体置换间歇蒸煮 Beloit公司 1981 RDH技术

Voest－Alpine Enterbatch系统液体置换从上部向下

Super－batch系和Voest－Alpine Ener batch系统 (1) 将木片进行蒸汽装锅，空气从中间循环筛中抽出。 (2) 大约125－130℃的热黑液用泵从蒸煮器底部送入，进行木片的浸渍。

(3) 约160℃的热黑液又从底部泵入，使锅内温度达150～ 155℃。热白液经常与热黑液混合成温度为160-165℃的混合液泵入，此时片开始真正地脱木素。 (4) 最高温度下进行蒸煮

(5) 用漂前洗浆机滤出液将热黑液从底部置换出来。 (6) 蒸煮器中浆料被释放出来。液体置换间歇蒸煮的操作过程液体置换间歇蒸煮的优势节能和减污的效果投资比连续蒸煮省很多

但对于目前正在应用传统蒸煮系统的工厂，要全面改换一套设备所需的花费还是较难承受的，尤其是在国内。六、技术优势浆的质量提高

浆的质量提高标志着纸机效率及操作情况的改善。纸浆强度提高

撕裂强度和抗张强度可提高10%~20%左右环境友好

漂白剂用量大大减少，漂白车间废水中AOX、BOD、COD及颜色就大大降低。应用广泛

不但在连续蒸煮中得以应用，而且在间歇蒸煮中也得到充分运用。确定最佳卡伯值

取决于漂白化学药品的用量和纸浆得率的平衡点以及环保要求的极限。 6、深度脱木素的优势浆的质量提高纸浆强度提高环境的良友应用广泛

一、爆破法制浆传统化学法

机械法制浆结合优点

爆破法制浆

得到性能好、得率高的纸浆，并通过特殊的工艺工程降低磨浆能耗，减少投资，达到节约成本的目的。

二、技术优势三、原理浆料

纤维原料在高温高压和水蒸汽作用下，木素发生软化，半纤维素部分降解，横向强度减弱；突然减压时，渗入纤维内部空隙中的水蒸汽急剧膨胀，产生“爆破”效果，使原料胀裂为细小纤维。

纤维细胞壁急剧膨胀，细胞腔增大，细胞壁膨松。细胞壁膨松到一定程度，胞间层分离，次生壁内外层部分剥离。这些变化大大提高纤维的柔软性和可塑性，细纤化程度高。磨浆后，p层剥离后，S1和S2层相继剥离开来

磨浆时纤维较易分离，切断较少，细纤维化作用较好，增加了纤维的比表面积，提高了纤维间的结合力。问题

通过比较发现爆破浆的强度较好，尤其是HW和麦草要比SW好，为什么？强度好的原因

纤维细胞壁急剧膨胀变膨松,柔韧性和可塑性的提高使得细纤维化程度提高。纤维不易被切断, 长纤维保留较多,分丝帚化良好,有利纤维之间的结合。 S2层的暴露促进了纤维间的结合。四、爆破浆性能特点爆破浆质量高 (得率高，强度好)

爆破浆能耗低,污染少,成本低爆破浆质量匀度差质量匀度差

能耗小、污染小、成本低

化浆得率为40%左右, 投入1t绝干纤维原料,生产400kg左右化学浆,同时产生600kg污染物。即生产1t化学浆需要2.5t绝干纤维原料,并同时产生1.5t污染物。

爆破法纸浆的得率为78%~85%,粗略地讲,用爆破法生产1t纸浆,只有需要1.2~1.3t绝干纤维原料,排出150~250kg污染物。五、工艺与影响因素

SEP--Steam Explosion Pulp水蒸气爆破浆

ECP--Explosion-Chemical Treatment-Explosion Pulp爆破一化学预浸一爆破浆 CEP--Chemical Pretreatment Explosion Pulp化学预浸爆破浆 CEP

化学预浸爆破浆(CEP) 液比为1:2，20℃，24h 1.0 MPa 蒸汽爆破药品浸渍

作用、介质、条件 A 预浸作用

预浸渍是爆破法制浆非常关键的工序药品与原料充分混合均匀让原料充分润涨、软化木片 B 预浸作用介质

NaOH、 NaHCO3、 Na2SO3、H2O2 Na2SO3 H2O2

NaOH、NaHCO3

提高浆的强度，降低打浆能耗，提高白度和得率 C 预浸条件实验室条件室温或在60℃ 24～48h

工业生产条件蒸汽预热温度85℃ 20min 预压处理

喷洒药液，液比3:1 蒸煮爆破

排除木片中的空气高压蒸汽

使木片或草片爆破洗涤和磨浆浸渍后的木片预热1min 100-120℃ 蒸汽汽相蒸煮 2-6min 180-200℃ 瞬间排压后续处理抄纸膨胀木片 A 爆破作用

在压力和水蒸气存在的条件下，膨胀原料

压力卸掉的瞬间，在摩擦力的作用下，分散原料成浆料 B 爆破作用介质水蒸气 C 爆破条件

排除木片中的空气使木片或草片爆破预热1min 100-120℃ 汽相蒸煮 2-6min 180-200℃ 瞬间排压膨胀木片 D 影响因素原料种类的影响浸渍时间的影响

爆破压力及维压时间的影响适用原料

不仅适用于针叶材和阔叶材，还适用于秸秆如麦草、稻草等农作物废料．

目前用于爆破法制浆的原料有杨木、麦草、梗木、黑云杉、芦苇川、山毛榉、竹子、南非槿麻、亚麻、蔗渣等。 T和t

汽相蒸煮温度T 汽相蒸煮时间t T↑ t↑

六、工艺过程与设备两步法

利用气相饱和蒸汽和高温液态水两种介质共同作用于物料，瞬间完成绝热膨胀过程，爆破后膨胀的气体以冲击波的形式作用于物料，使物料软化。高压蒸汽渗透到物料内的空隙，使半纤维素部分降解成可溶性糖，同时木质素软化和部分降解，降低纤维连接强度。四步法 B．Goth 间歇设备连续设备连续爆破设备

七、存在的问题与对策 1. 粗料中存在夹生现象

夹生现象就是在喷放集料罐中所获粗料中存在较大比例的未经任何处理的原料，严重时不能进行磨浆处理而必须返回重新蒸煮。 2. 喷放锅集料灌的架桥堵塞现象

表现在集料罐中粗料搭桥聚集在一起，输送螺旋中纸浆粗料打滑而难以将粗料输出 3. 粗料处理设备选择的问题

建议采用高浓磨浆设备或中浓磨浆设备

纸浆纤维分离的较好，无大的纤维束存在，纤维柔软、分丝帚化较好，具有优良的抄造性能脱水较快容易堵塞

产量太低磨浆能耗过大爆破

八、其他领域的应用

随着科学技术的进步和养殖业的发展，爆破饲料技术应运而生。爆破后饲料的可溶性成分、可消化吸收成分明显增多，适口性好，饲料价值大幅度提高。现在，植物纤维、瓜果皮、夹壳等农业废弃物已成为国外饲料市场的主要爆破原料。日本在爆破饲料方面研究得较多，我国也开展了一些研究，如酵母。 1、饲料

利用农业废弃物做酒精、氢气和沼气国内主要以秸秆、陈化粮为主要原料国外以玉米、甘蔗渣、甜菜、松树为原料

生物质能作原料不但可以弥补化石燃料的不足，还能达到环境保护的目的 2、生物质能

植物纤维原料经过高温高压的水蒸气处理后，半纤维素、纤维素部分水解成糖类、木质素部分溶解，爆破后浆料上含有糖，把浆料直接放入压机下，依靠糖和高温、压力的作用，纤维素、半纤维素的变化使浆料胶合，制取无胶胶合板。此项技术在日本研究的较多，中国林业科学研究院在这方面也进行了研究，并取得了一些进展。 3、制取无胶人造板

蒸汽爆破可以将木材离解成纤维素、半纤维素和木素。对阔叶材和草类植物来说，蒸汽爆破是一个酶解糖化最有效的原料预处理方法． 4、作为材料分离方法

废纸回收的难点在于废纸脱墨，特别对于激光印刷纸脱墨，利用爆破法可以进行废纸脱墨。国外已进行了这方面研究，并取得一些进展。 5、用于废纸脱墨和制造胶粘剂九、小结 1、爆破法制浆

一种化学和机械法结合的新型清洁生产技术，即将原料在一定温度、压力和水蒸汽作用下，进行短时间处理后，突然卸压，纤维细胞内蒸汽快速释放，产生爆破效果，使纤维间离析、分散、部分木素剥离，在摩擦力的作用下将原料撕裂为纤维的一项新技术。重点

2、爆破法制浆技术优势 3、爆破法制浆的原理水蒸发外泄力木片间摩擦力木片与设备摩擦木片浆料

三个必备条件：高温高压、水分、突然卸压强度好的原因以及为何使用于HW和麦草？重点原因分析重点

纤维细胞壁急剧膨胀变膨松,柔韧性和可塑性的提高使得细纤维化程度提高。

纤维不易被切断, 长纤维保留较多,分丝帚化良好,有利纤维之间的结合。 S2层的暴露促进了纤维间的结合。

HW的S2层半纤维素含量高，可增加柔韧性 4、爆破浆性能分析爆破浆质量高 (得率高，强度好)

爆破浆能耗低,污染少,成本低爆破浆质量匀度差 5、爆破法制浆工艺

SEP--Steam Explosion Pulp

水蒸气爆破浆

ECP--Explosion-Chemical Treatment-Explosion Pulp 爆破一化学预浸一爆破浆 CEP--Chemical Pretreatment Explosion Pulp

化学预浸爆破浆 6、工艺及其影响因素

原料、浸渍时间、蒸煮时间和温度 7、爆破法制浆存在的问题粗料中存在夹生现象

喷放锅集料灌的架桥堵塞现象粗料处理设备选择的问题 8、爆破法其他领域的应用

饲料生物质制取无胶人造板材料分离用于废纸脱墨和制造胶粘剂名词解释：爆破法制浆 1、爆破法制浆

一种化学和机械法结合的新型清洁生产技术，即将原料在一定温度、压力和水蒸汽作用下，进行短时间处理后，突然卸压，纤维细胞内蒸汽快速释放，产生爆破效果，使纤维间离析、分散、部分木素剥离，在摩擦力的作用下将原料撕裂为纤维的一项新技术。 2、爆破法制浆的原理水蒸发外泄力木片间摩擦力木片与设备摩擦

三个必备条件：高温高压、水分、突然卸压强度好的原因以及为何使用于HW和麦草？ 3、原因分析

纤维细胞壁急剧膨胀变膨松,柔韧性和可塑性的提高使得细纤维化程度提高。纤维不易被切断, 长纤维保留较多,分丝帚化良好,有利纤维之间的结合。 S2层的暴露促进了纤维间的结合。

HW的S2层半纤维素含量高，可增加柔韧性 4、存在问题及解决办法粗料中存在夹生现象

喷放锅集料灌的架桥堵塞现象粗料处理设备选择的问题

一、基本内容 1、生物制浆

利用微生物所具有分解木素的能力，来除去制浆原料或纸浆中的木素，使植物组织与纤维彼此分离制成纸浆的过程。 2. 微生物担子菌纲子囊菌纲木材腐朽方式 3、木材腐朽方式木材腐朽褐腐软腐白腐

4、所用微生物微生物褐腐菌软腐菌白腐菌

从S2层开始，茯苓，香干酪霉

降解S层，黑曲霉，里氏木霉黄孢原毛平革菌，杂色木云芝褐腐菌软腐菌白腐菌微生物特点繁殖速率快

分解木素能力级强

尽可能少分解或不分解纤维素二、白腐菌

白腐菌种类繁多，具有降解细胞壁成分的能力对白腐菌进行筛选，优化出快速降解木素的菌种 1.筛选

（1）木片在试管中进行腐朽试验

通过测定木素和糖的含量，挑选优质菌种缺点：费时、费力

用白腐菌不的同菌株腐朽后山杨木中木素和糖含量的损失

菌株 ME-485 L14807-sp 木素 61.5 57.2 葡萄糖 2.5 6.8 木糖 45.4 36.9 甘露糖 72.3 39.1 12

L15225-sp L39292-sp FP105752 58.8 63.7 55.7 2.9 2.1 0.6 40.4 47.9 31.0 66.3 66.4 30.2

用白腐菌不的同菌株腐朽后松木中木素和糖含量的损失

菌株 ME-485 L14807-sp L15225-sp L39292-sp FP105752 木素 31.0 37.0 38.2 42.2 33.9 葡萄糖 20.3 14.7 12.4 22.4 7.1 木糖 0 33.2 27.2 31.1 27.0 甘露糖 24.2 29.9 28.1 26.2 10.1

（2）PFI磨浆

通过用PFI磨浆和测量游离度，估计真菌处理制浆的能源消耗缺点：仅可评价真菌的处理与对照样间节能的影响达到相同打浆度后，打浆能耗少（2）PFI磨浆四、动力学分析（3）Simons染色

被广泛用于评价打浆使纤维帚化的程度染色剂

遇帚化度高的纤维呈橙色遇帚化度低的纤维呈蓝色四、动力学分析（3）Simons染色

通过对比处理前后的颜色变化，优化菌种未经真菌处理经真菌处理

2、白腐菌的脱木素作用主要作用过程

白腐菌首先降解部分聚糖以获得所需要的营养物质，菌体生长后开始降解分泌降解过程所需要的酶，在这些酶的作用下开始降解木素，实现木素大分子的碎解。原理1

主要降解反应

Cα-Cβ氧化断裂，生成芳香酸。侧链 Cβ-Cγ断裂

β-芳醚键断裂，侧链结构发生变化

芳香环氧化开裂，生成具芳氧乙酸和烷氧乙酸的碎片苯环上 C3和 C5的脱甲氧基反应、 C4上甲基化反应作用选择性

对木素的降解主要取决于木质纤维的组成实例：智利南部，一种阔叶木(Nothofagus dombeyi)极易被白腐菌降解，其木素可被完全分解

3、白腐菌脱木素特点

可彻底降解木素成二氧化碳

主要是氧化反应，不出现木素单体需补充碳源和能源以供菌体生长原理1

能彻底降解木素生成CO2

木素降解产物中不出现木素单体

需要提供另外的碳源和能源供菌降解木素 4、白腐菌作用酶

白腐菌对木素大分子的碎片化过程中，主要有三种酚氧化酶在起作用原理1

白腐菌作用酶实例 P.Chrysosporium 黄孢原毛平革菌 C.Subvermispora 蠕虫孢子角孔菌

Phlebia ochraceofulva Lip Mnp Mnp Mnp 漆酶 Lip 漆酶

自我介绍 Lip

含有血红素的糖基蛋白酚型木素酚氧游离基氧化

自我介绍 Mnp

一种血红素糖蛋白酚型木素酚氧游离基 Mn(Ⅲ)

木素降解氧化

H2O2,Mn(Ⅱ),α-羧基羧酸

Mn(Ⅱ)在调节白腐菌分泌的Lips和MnPs酶活力方面起重要作用。

木素降解酶酶活力/mol·mL-1·min-1

Mn(Ⅱ)浓度

Lips

MnPs

低 251(7) 86(8)

高 0 1789(6)

自我介绍漆酶

蓝色酮多酚氧化酶酚类底物获取电子氧化

半醌自由基非酶化反应 Lip MnP Laccase 重点

5、木素降解酶展望

高产木素降解酶产生菌的选育实现生物制浆所需工程技术问题木片的堆放生物培养量

腐蚀法，磨浆法，染色法 2 脱木素过程： 3 脱木素特点： 4 作用酶：

获取营养→分泌酶→降解木素彻底分解、无单体、需营养 5 扩大应用： 1 筛选：

Lip，MnP，Laccase

菌种扩大培养、工程应用小结

二、生物机械浆

磨浆能耗较高、纸浆强度较低、易返黄得率高、污染少

生物机械浆(Bio-MP)以其低能耗、高强度、低污染越来越成为重要的发展趋势。生物机械法制浆首先利用微生物预处理木片以降解木片中的部分木素，然后进行磨浆，从而达到降低磨浆能耗及提高纸浆强度的目的，同时减轻制浆过程所带来的环境污染。 1、生物机械浆(Bio-MP) 2、Bio－MP制浆过程

白腐菌附着于原料上，吸收营养的同时形成菌丝，菌丝在木材纤维表面形成网状结构，菌丝分泌酚氧化物酶，酶对细胞壁外层进行降解，细胞壁慢慢变薄，甚至形成孔洞，菌丝通过这些孔洞及天然的纹孔对进入细胞腔，并对腔内物质进行降解，再进行机械磨浆的制浆工艺。 3、微生物预处理作用使细胞壁变薄变薄

易磨浆，降低磨浆能耗软化和松驰作用

柔韧性增加，纤维结合力增强润胀作用润胀

使得纤维间的结合能力提高，从而大大增强纸浆强度性能微生物预处理作用 4、Bio－MP浆料性能得率高强度好污染少能耗低

强度高、能耗低

5、Bio－MP影响因素营养因素培养因素环境因素营养因素（1）碳源

白腐菌不能以木素为碳源

所以需另外的碳源(如碳水化合物等)作协同代谢基质

否则白腐菌会首先利用木片中的半纤维素和纤维素，影响纸浆强度和得率。（2）氮源

木素的降解发生在次生代谢过程中限量的氮源能诱导木素降解酶类的产生而过量的氮源会抑制菌的生长（3）无机物和痕量物质

培养介质的矿物供应对酶的合成很重要环境因素（1）氧压

氧分子对木素的降解起决定性作用

例：当氧压过低、氧浓度低于5%时，全泡显毛壳菌不降解木素。因此，当用白腐菌处理木片时，一定要保持一定的氧压。

（2）pH

在培养介质中缓冲剂的选择对木素降解十分重要缓冲剂: 聚合物、聚丙烯酸、乙酸缓冲液（3）温度

温度对白腐菌的生长有一定影响，但不大温度一般控制在5-33℃ （4）水分

环境湿度也会在一定程度上影响菌的生长湿度一般控制在80%-95% 深度培养因素（1）培养方式

菌丝的培养方式可分为振荡式和固定式培养。固定式培养略好。主要因为在振荡条件下培养，全泡显毛壳菌会形成菌丝球，菌丝球内部缺氧会抑制木素降解。一般解决办法是加表面活性剂(如吐温80)，促进木素降解酶类的分泌。（2）原料

原料生物制浆多数以木材为原料，但也有少数以非木材为原料(如麦草、红麻、蔗渣等)。不同原料具有不同的木素结构，因此应选用不同种类的微生物及酶。（3）预处理时间

预处理时间是生物机械浆实现工业化的关键因素

一般来讲，采用白腐菌处理所需时间较长，而采用酶液处理的时间则可大为缩短。不同菌种或酶液对不同原料处理时间也有较大差异 Bio－MP影响因素

生物预处理＋机械磨浆 2 作用过程： 3 预处理作用： 4 浆料特性：

获取营养→分泌酶→降解木素→磨浆润帐、软化、变薄 5 影响因素： 1 定义：

强度高、得率高、能耗低、污染少营养、环境、培养重点小结

四、生物化学浆 1、目的生物预处理相同药品用量硬度降低相同硬度药品用量降低能源消耗降低适应无氯漂白减少污染

2、Bio－CP定义

通过生物方法预处理木片，再进行化学制浆的一种制浆方法。该法可减少蒸煮化学品用量以及能量的消耗或保持化学品量不变的情况下降低kappa值，以减少漂白药品用量，并减轻污染负荷。 3、方法

（1）微生物处理白腐担子菌类木素降解酶木素过氧化物酶锰过氧化物酶漆酶

处理时间过长（2-4weeks）过程不易控制

微生物生长不易控制

所分泌的酶液效力不易掌握实验阶段

微生物直接作用原料（2）酶液处理

利用分离、浓缩、提取的酶液对原料进行生物预处理工艺过程简单处理时间短过程易于控制工业连续化生产

4、作用、过程、影响因素

Bio－Cp的作用过程和生物处理的主要作用以及此工艺的主要影响因素同Bio－MP。在此不在重复 5、应用

白腐菌

Kappa 得率

30 50％

30 60％

SCp 白腐菌

得率脱木素率

75％ 35-45％

75％ 60％

四、韧皮原料的生物制浆 1.韧皮纤维原料特点

韧皮纤维常以纤维束形式存在于薄壁组织中，果胶质是以黏胶物质将薄壁组织粘起来。多在胞间层，也有一部分在细胞壁中。 2.所用微生物

韧皮纤维原料主要降解物质为果胶质所用酶主要为：聚半乳糖醛酸酶PG 细菌、丝状菌、担子菌都可产生PG

Ig：曲霉、青霉、毛霉、根霉、葡萄胞霉、镰刀霉、芽孢杆菌（好氧和厌氧） 3.制浆方法

间接法（酶法）直接法（浸渍法）自然发酵浸渍增殖发酵浸渍纯种发酵浸渍

从微生物中提纯、浓缩出酶后加入到纤维原料中，从而将木素降解自然发酵浸渍

利用附着在原料或者是由周围环境侵入，生长繁殖的各种微生物群体作用来制浆的方法。好氧－－纤维堆于地上厌氧－－纤维浸于水中

方法原始，效率低、浆质量不均一增殖发酵浸渍

把有用的微生物人为的大量接种于制浆原料配制的培养介质中，创造一种有利于该类微生物生长繁殖的环境条件，使之大量增殖，来加速生物浸渍制浆的进程。纯种发酵浸渍

除接种的微生物以外，没有其他的微生物存在，在纯种培养液中对纤维原料进行生物制浆的过程。

对工作环境和微生物能力要求高，研究不多酶浸渍法

工艺复杂、效率高、易于实现工业化

从微生物中提纯、浓缩出酶后加入到纤维原料中，从而将木素降解

Ig：韧皮纤维原料酶解后，进行超声波处理，纤维间结合物结构松散，有利于酶在纤维层的扩散，提高酶解效率 4.发酵浸渍机制机械阶段物理阶段

微生物处理阶段

通过水洗等方法去除残余木素浸泡，纤维组织润张、排空空气微生物繁殖、分解降解木素、纤维小节

高纤维素、高果胶、低木素 2 微生物： 3 应用方法：

4 作用机理：聚半乳糖醛酸直接法和间接法 1 原料特点：

浸渍、生物处理、机械处理五、生物制浆存在的问题 1、木素生物降解的困难性

木素是在数量上仅次于纤维素的天然高分子化合物。估算全世界每年约可产600万亿吨，木素含碳量高，蕴藏着丰富的化学能（1）木素是植物组织进化的产物（2）木素难以被微生物所利用（3）木素降解酶酶活力较低

（4）木素降解酶是复合酶系，受多种调节因子的控制（5）木素生物降解活力难以测定

2、木素降解酶产生菌扩大培养的困难性（1）木素化学结构复杂（2）降解木素微生物种少

（3）木素降解酶产生菌多为真菌担子菌纲（4）菌株对被分解介质的选择性差（5）白腐菌对培养介质要求苛刻（6）碳源和能源的补充

（7）菌株的改性和筛选技术欠缺（8）菌种培养的生产规模

3、生物制浆过程伴随有纤维素的降解困难性

木素生物降解的困难性

木素降解酶产生菌扩大培养的困难性生物制浆过程伴随有纤维素的降解一、溶剂制浆化学制浆现状大气污染 Kp

一、溶剂制浆

有机溶剂制浆即利用有机溶剂良好的溶解性和易挥发性，分离、水解、溶解或通过和木素发生化学反应，达到木素与纤维素高效分离的一种制浆技术。名词解释二、发展历程三、有机溶剂

目前已经取得较好效果或有发展前途的有机溶剂主要有以下六大类： 1、醇类有机溶剂 3、酯类有机溶剂 5、酚类有机溶剂 2、有机酸类溶剂 4、复合有机溶剂

6、活性有机溶剂 1、醇类有机溶剂 CH3OH CH3CH2OH C4H9OH C5H11OH 乙二醇丙二醇

3、酯类有机溶剂 CH3COOC2H5

清漆、硝化纤维、涂料和有机合成的溶剂等，此外，还可以于人造香精、香料、人造皮革等的制造。

4、复合有机溶剂 CH3OH+CH3COOH

CH3COOC2H5+CH3CH2OH+CH3COOH 5、酚类有机溶剂苯酚甲酚混合甲酚实例

瑞士人Battelle和芬兰人Rintekno Oy 中试研究：酚＋HCl 水层 100℃ 常压下酚层纤维素木素

6、活性有机溶剂二甲亚砜(DMSO) 二噁烷二乙醇胺

为什么阔叶木有机溶剂制浆效果优于针叶木？四、主要方法分析 3、乙酸法 4、Alcell法 5、碱性乙醇法

五、有机溶剂制浆优缺点 1、优点

（1）投资省、成本低药品回收简单副产品获利

（2）盈亏平衡点所需规模小

规模在1-3万吨左右即可获利（3）污染小 CH3SH

用水少、残液少

（4）副产品的回收和利用木素

表面活性剂、高分子树脂 Kp黑液

有机物多被烧掉

糠醛、醋酸、半纤维素糖浆（5）浆的得率高、成浆性能好

有机溶剂法比Kp浆得率高2-5个点打浆适应性、漂白适应性能优良 2、缺点

（1）不能适应所有原料

（2）副产品的开发利用任务紧迫（3）相关技术、设备发展滞后有机溶剂优缺点投资省、成本低所需规模小副产品可回收污染小浆的得率高原料适应性副产品开发利用设备发展滞后六、小结乙醇溶剂制浆一、乙醇法制浆二、Alcell法制浆三、碱性乙醇制浆四、其他制浆新技术一、乙醇法制浆

1932年，奥地利人取得乙醇水溶液脱木素专利。乙醇溶剂是一种被研究得最多得一种制浆溶剂。乙醇

乙醇＋NaOH

乙醇＋无/有机酸乙醇＋钙/镁盐乙醇＋氧气乙醇法制浆分类二、Alcell法制浆 1、Alcell由来 2、Alcell工艺

（1）木素的抽提、脱除系统木片低压闪蒸后第一段第二段第三段二段抽提液 190-200℃ 三段抽提液新鲜乙醇液

2-3h，95％乙醇来自回收系统（2）溶剂和副产物的回收系统通过闪蒸、冷凝回收乙醇

废液通过蒸发系统，得到副产品黑液

（3）副产物的综合利用

副产品主要有木素、醋酸、糠醛、半纤维素糖浆副产品价值是作为燃料价值的10倍结构破坏小活性基团多纯度99％质量优良应用广泛

3、Alcell影响因素

酸度、保温温度、保温时间、乙醇浓度、液比（1）保温温度

木素脱除主要发生在保温阶段（2）保温时间

保温阶段为主要脱木素阶段，到达保温温度的时间越短越好（3）乙醇用量

乙醇用量主要由乙醇浓度和液比两个因素决定 4、Alcell反应历程（1）脱木素历程

（2）碳水化合物反应历程聚戊糖的溶出

碳水化合物的变化

碳水化合物的溶出与木素的脱除

保温30min左右，木素和聚戊糖脱除速率很快

木素脱除率超过80％后，聚戊糖脱除缓慢，碳水化合物脱除速率变快残余木素阶段必然伴随纤维素的降解 5、Alcell浆性质漂白性质

浆中残余木素含量较大，但易脱除，可用TCF或ECF漂白氧碱漂白＋H2O2

E1CE2HP

0.5MPa，80℃，80min 用碱量4％，H2O21.0％ 60℃，45min，用碱量2％ 20℃，40min，用碱量5％ 60℃，45min，用碱量1.6％ 40℃，90min，用碱量1％ 70℃，2h，H2O23％打浆性能

浆中残余木素含量较大，打浆时纤维容易被切断浆料强度

乙醇浆各项强度完全可以与KP浆媲美，可满足抄纸要求三、碱性乙醇制浆

1、碱性乙醇法影响因素（1）乙醇浓度

（2）用碱量、温度、保温时间 2、碱性乙醇浆性能

得率较高，乙醇浆有良好的适应性四、小结

1、乙醇法制浆分类碱性乙醇制浆酸催化乙醇制浆自催化乙醇法制浆盐催化乙醇制浆乙醇/氧气制浆 2、Alcell法工艺

（1）木素的抽提、脱除系统（2）溶剂和副产物的回收系统（3）副产物的综合利用 3、Alcell法反应历程脱木素历程

碳水化合物反应历程聚戊糖的溶出碳水化合物的溶出灰分，抽提物的溶出 4、Alcell法影响因素

酸度、保温温度、保温时间、乙醇浓度、液比保温温度保温时间乙醇浓度脱木素速率浆料得率

5、碱性乙醇法影响因素（1）乙醇浓度

（2）用碱量、温度、保温时间思考题

试述Alcell法制浆工艺。一、废纸回收与利用

废纸作为一种重要的再生资源，其回收利用具有良好的经济及社会效益，对环境保护和资源利用都具有十分重要的意义 1、意义

2、回收利用情况 3、主要用途 4、优势

生产线投资费用低，地水动耗少运行时间短

环保易解决，只需考虑废料情况

可建在近消费中心处，利于废纸回收且无废气废水产生废纸价格便宜 5、其他行业应用

用于生产土木建筑材料用于膜制产品

用于园艺及农牧业生产用于日用品或工艺专用用于燃料

用于提炼废纸再生酶用于生产葡萄糖用于化学工业二、传统脱墨技术 1、油墨色料连结料附加剂油墨

2、脱墨原理

脱墨过程大致可分三个步骤：（1）油墨自纤维上分离（2）油墨从浆中去除脱墨剂

破坏油墨与纤维之间的黏附力，降低油墨的表面张力、乳化油墨中的油分，从而剥离纤维上的碳黑，并使之进入溶液成为胶乳。脱墨剂性质

1、有助于废纸的疏解及脱墨并不产生脱墨后的再吸附现象 2、降低成纸含碳量，不会使碳黑粒子沉淀到纤维上 3、可提高白度，浮选时能顺利去除

4、不影响成浆得率和纸机的抄造，有利于纸张质量的提高 5、对废水处理不造成困难脱墨剂种类

脱墨剂一般由多种化学品组成碱剂：NaOH，Na2SiO3 漂白剂：H2O2，NaClO，螯合剂：DTPA，EDTA

表面活性剂：阴离子，阳离子，非离子，两性浮选捕集剂：脂肪酸类，半合成类，合成类脱墨原理 3、脱墨方法传统脱墨技术

油墨从纤维上分离后需及时除去洗涤法

洗涤法是一水力分离过程，通过筛板或筛网对纸浆悬浮液进行筛选，水夹带油墨颗粒被除去。＋浮选法

浮选法将油墨颗粒吸附于空气泡上，然后上浮到液体表面，再将含有油墨的气泡除去的方法。

洗涤法浮选法灰分去除率高，脱墨浆强度好，白度高白度比洗涤法低耗水大能耗高，浆得率低，化学品消浆得率高，耗水小，化学品消耗小，能耗低耗大废水处理困难水循环容易，废水处理容易运转和维护费用高适应性强，设备费用高

浮选与洗涤结合

近年来，为了达到最佳的脱墨效果，发展了浮选与洗涤结合的脱墨工艺 4、传统脱墨缺点

药品：生产成本和水污染负荷高

碱性环境：纸浆容易产生碱性发黑现象机械作用：能耗增加，纤维损伤大 4、传统脱墨问题

随着办公自动化程度的加深，混合办公废纸比例增加，传统脱墨技术是否还有效？ 4、传统脱墨问题

显色剂不溶于水，与碱也不起作用，经碎浆后，油墨不易变小，厚薄也不均匀，呈片状，经传统洗涤、浮选、筛选和净化四步无法去除。这就要求人们针对目前废纸情况开发新的脱墨技术。

酶法、超声波、蒸汽爆碎、中性脱墨

三、脱墨新技术

酶法、超声波、蒸汽爆碎、中性脱墨 1. 生物酶法脱墨

酶在制浆造纸中的应用越来越广泛生物制浆树脂障碍控制纤维性能改善生物漂白废水处理废纸脱墨

酶应用领域酶应用种类木素－过氧化物酶、纤维素酶、半纤维素酶、虫漆酶、果胶酶、酯酶木素－过氧化物酶、纤维素酶、半纤维素酶、虫漆酶、木聚糖酶、甘露糖酶化学制浆化学漂白树脂去除酯酶废水处理酯酶、虫漆酶、木聚糖酶、过氧化物酶废纸处理纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶、甘露糖酶、脂肪酶、酯酶、果胶酶

a、优势

提高纸浆得率

改善浆料滤水性能，对浆料负面影响小减少废水污染，降低化学品用量提高油墨去除率，提高白度 b、作用酶纤维素酶半纤维素酶脂肪酶和酯酶 c、作用过程

脂酶降解油基油墨载体，在纤维素酶和半纤维素酶的作用下，改变纤维表面使油墨分离，最后通过洗涤、浮选方法将油墨去除 2. 超声波脱墨

少用或不用化学药品，降低成本，轻废水污染对高光泽油墨除去率高，脱墨效果好

耐破因子、裂断长、伸长率、白度等指标有明显提高，而撕裂因子却不会有任何减少

a、技术优势 2. 超声波脱墨

b、作用介质－－超声波

超声波是指频率大于16KHz的声波。功率超声检测超声 b、超声波

超声处理是通过超声对物质的作用而来改变或加速改变物质的一些物理、化学、生物特性或状态的技术。 c、脱墨过程

基于物质分子将会在声波传播方向上发生纵向振动

气泡爆裂能量可使油墨粒子松弛，并从纤维表面移开还可使油墨粒子自碎解小气泡激光打印纸非激光打印纸 d、作用效果

激光打印浆油墨成片状，含有不容易分散的韧性胶粘剂非激光打印浆的油墨粒子比激光打印浆的小而且少

3. 蒸汽爆破法脱墨 a、技术优势工艺简单

操作费用低、投资省有效处理塑料热熔物节能环保 b、作用介质水蒸气

c、作用过程

使废纸解离成纤维，同时将油墨分散 50％浆浓，230℃，1-2MPa 放浆爆破

 4. 中性脱墨

 不需加碱，减少了COD节约化学成本，避免机械浆碱变黑  pH为中性，有利于纸机运行

胶粘物附聚后可用机械方法去除，胶粘杂质减少 b、作用介质中性脱墨剂 c、作用过程

采用无碱的脱墨剂对废纸浆作用后，采用洗涤浮选工艺将油墨去除 d、实例应用

使废纸解离成纤维，同时将油墨分散，白度可达58%ISO 50％ONP＋50% OMG 中性脱墨剂

优势作用介质作用过程酶法效率高、环保、浆料脂酶、纤维素酶、半脂酶－油墨载体；纤质量好纤维素酶维素酶－改变表面超声波法污染小、成本低超声波振动、爆破作用爆破法节能环保、除热熔物水蒸汽水蒸气外泄力,摩擦中性脱墨法中性条件中性脱墨剂化学脱墨

重点

四、酶法脱墨技术

采用生物酶对废纸浆进行处理，利用酶作用破坏油墨与纤维间粘结力，从而将油墨粒子从浆中分离的一种新型脱墨方法称生物酶脱墨 1. 生物酶脱墨重点

2. 所用酶纤维素酶半纤维素酶脂肪酶和酯酶重点

（1）纤维素酶纤维素降解酶CBH 内切葡萄糖酶EG 纤维二糖水解酶CB

作用于纤维素链的非还原性末端，顺序地游离出纤维二糖作用于纤维素内部的无定形纤维二糖分解为葡萄糖（2）半纤维素酶半纤维素内切酶半纤维素外切酶断裂纤维素内键水解链的非还原端（3）脂肪酶、树脂酶酯酶

脂肪酶

催化酯类化合物水解的酶催化油脂水解的酶 3. 作用机理

酶优先进攻纤维结构不规则区域，即纤维与油墨连接部位酶的作用使得纤维结构疏松，油墨于纤维间作用力减弱机械作用的参与以及脂酶的作用使油墨从纤维上脱落下来

机械作用将油墨碎成小块，以便通过浮选工艺将油墨从浆中去除重点

4. 影响因素酶的影响工艺的影响（1）酶用量（2）酶处理温度（3）pH值

（4）酶作用时间（1）碎浆浓度（2）浮选时间

（3）表面活性剂用量

(2)混合办公废纸的应用

主要对静电复印纸和激光打印纸采用纤维素酶活力高的酶脱墨效果好脱墨工艺

(3)酶脱墨工艺经济效益分析六、小结

酶法、超声波、蒸汽爆碎、中性脱墨技术优势作用介质作用过程重点

2、生物酶脱墨

采用生物酶对废纸浆进行处理，利用酶作用破坏油墨与纤维间粘结力，从而将油墨粒子从浆中分离的一种新型脱墨方法称生物酶脱墨重点

3. 所用酶纤维素酶半纤维素酶脂肪酶和酯酶纤维素降解酶CBH 内切葡萄糖酶EG 纤维二糖水解酶CB 半纤维素内切酶半纤维素外切酶

水解油基油墨载体重点

4. 作用机理

机械作用将油墨碎成小块，以便通过浮选工艺将油墨从浆中去除重点

5. 影响因素酶的影响工艺的影响一、漂白概述 1、传统漂白

去除纤维内有色物质，获得一定白度和强度的纸浆氧化漂白

氧化漂白主要是降解并脱出浆料中的残留木素氧化性漂剂：

HClO，ClO2，H2O2，O2，O3 原理1 还原漂白

还原漂白主要是减少纤维本身的发色基团还原性漂剂：

Na2S2O4，FAS，NaHSO3，NaBH4 2、纸浆的颜色亮度与白度纸浆的亮度纸浆的白度

是指浆张在波长457nm处的反射率。（物理现象，因仪器不同而不同）。是从浆片反射出来的光使人眼产生的印象。（生理现象）纸浆与纸张白度的区别纸浆白度：未加任何物料和打浆处理的纸浆纤维的白度，主要取决于浆中发色基团的多少。纸张白度：主要取决于浆的白度，并受打浆、施胶、加填、染色、压榨、干燥的影响。纸浆的颜色是由纸浆对可见光的反射决定，纸浆中的木素是颜色的主要来源。发色基团助色基团

—OR, —COOH, —OH, —NH2, —SR，—C 纸浆的颜色漂白的基本原理

① 破坏或改变发色基团的结构

② 防止或消除发色基团与助色基团之间的联合 ④ 防止产生新的发色基团 ③ 阻止发色基团的共轭二、废纸浆特点废纸浆料

四、动力学分析废纸浆料

经过除轻杂质、通过浮选和洗涤等工序去除油墨后的废纸浆料，色泽一般发黄和发暗。为此必须进行漂白，且漂白前要考虑废纸原料、生产的纸张品种和环境保护三方面内容，以制定相应的漂白工艺和条件。废纸类别

三、废纸漂白新技术

Y、FAS、DBI、酶法、电化学法重点

Na2S2O4漂白剂不稳定易分解，受pH值影响较大，空气也可将其氧化。另外它与它的副产物具有很高的腐蚀性

目前常采用方法为硼氢化钠还原法（Borol法） 1、Na2S2O4漂白剂 2、漂白原理 2、漂白原理

二氧化硫游离基离子通过电子转移生成

连二亚硫酸根离子离解成二氧化硫游离基离子 3、性质

腐蚀性大，安全性低

不稳定易分解，空气中易被氧化 pH高－－稳定（5.5-6.0）

pH低－－易分解，二氧化硫气体和单体硫 4、影响因素 1.Na2S2O4用量

漂剂用量一般0.25%～1.0% 2.pH值

宜在4.5-6.0之间 3.浆浓

常用3%～5%，高浆浓需强化混合，会带入多量的空气，增加Na2S2O4分解 4.漂白温度

一般在60、85、120℃ 5.漂白时间

常用漂白时间为30-60min，温度提高时间要适当减少 6.螯合剂

STTP、EDTA和DTPA

金属离子来源：纤维原料本身、生产用水、设备腐蚀和磨损 5、漂白方法 1.贮浆池漂白

简单，但Na2S2O4接触空气的机会多，易被分解，漂白效率较低 2.漂白塔漂白

升流塔，浆浓4.5%，防止浆料与空气接触，漂白效果较好氧化性漂白剂—还原性漂白剂两段组合漂白、效果好 3.盘磨机漂白

盘磨机入口处加入，高浓高温下进行，反应快

4.H2O2-Na2S2O4两段漂 6、漂白效果（二）FAS漂白 1、FAS(F) 甲脒亚磺酸

（二氧化硫脲，Formamidine Sulphinic Acid） (NH2)2CSO2 2、漂白原理

FAS在碱性溶液中分解生成的次硫酸和次硫酸钠具有还原性，从而改变浆中的发色基团结构。

3、漂剂性质稳定性好还原能力强储藏安全无诱变性活力价格昂贵 4、影响因素 1.FAS用量

漂剂用量增加漂白效果越好，一般0.5% 2.NaOH用量

NaOH的加入是FAS发挥能效的前提条件，一般0.8％ 3.漂白温度

对温度依赖性较强，80℃左右时漂白效果最好 4.漂白时间

合理的时间可获得良好的漂白效果，亦可降低能耗、节约成本。一般根据生产条件自行确定 5.螯合剂

DTPA，用以螯合铁、锰、铜等金属离子，同样根据实际生产条件和水质情况自行确定 6.费用分析

FAS价格昂贵，考虑漂白效果大的同时要注重费用因素 5、应用

（三）DBI漂白 1、DBI

漂剂是几种还原剂的混合体，漂白效果好，可获得较高的白度 2、优点

漂白的白度较高

较好的脱色效果，特别是红色实施起来简单，化学品易处理

比Na2S2O4和FAS更安全，不需停留时间 3、混合条件

NaBH4加入量小且化学反应快，故混合是一重要因素在生产线中采用一个分散器或中浓混合设备进行混合分散系统中浓泵混合器

漂白原理

利用硼氢化钠自身较高的还原性将发色基团改变，达到漂白的目的；如加入亚硫酸氢钠和硼氢化纳，则同样利用的硼氢化钠的高还原性和亚硫酸氢钠的还原性以及二者反应产生的连二亚硫酸钠的还原性对发色基团进行作用，实现漂白（四）生物漂白 1、作用酶

通过分泌的酶对木素进行降解去除从而达到漂白的效果作用于半纤维素，起到辅助漂白的作用 2、技术优势

脱墨过程中同时进行漂白污染小，环境友好

辅助漂白减少了漂白废液的有害成分且可减少漂白药品，具有一定的经济性 3、主要作用

白腐菌－－同生物制浆，不在赘述

木聚糖酶－－作用于半纤维素，有利于LCC溶出，从而使得残余木素得以脱除，实现漂白（五）电化学漂白 1、电化学漂白

电化学漂白的基本原理是通过电流的作用，产生具有漂白作用的化学物质，从而对纸浆进行漂白。

电化学漂白的研究主要有两个方面：电化学含氯漂白电化学氧气漂白 2、电化学含氯漂白阳极：6Cl－→3Cl2＋6e

12ClO－＋6H2O → ClO3－＋ HCl ＋12H＋＋ 3O2 阴极：ClO－＋HClO → ClO3－＋ 2Cl －＋2H＋ 2H＋＋ 6e → 3H2 3、电化学氧气漂白 O2 ＋e － → O2 －·

链引发： L－＋ O2 →L · ＋ O2 －· 链增长： L · ＋ O2 → L－O－O · L－O－O · ＋ L－ → L－O－O －＋ L · L－O－O · ＋ O2 → L－O－O －＋ O2 链终止： L－O－O － →深度降解重点

四、酶法漂白

生物漂白过程就是以一些微生物产生的酶与纸浆中的某些成分作用，形成脱木素或有利于脱木素的状况，并改善纸浆的可漂性或提高纸浆白度的过程。 1、生物漂白重点

2、漂白用酶

主要有两类：半纤维素酶（Hemicellulases）和木素酶（Ligninases）半纤维素酶及酶产生菌主要是木聚糖酶。

能够产生它的微生物主要包括真菌，如担子菌(Basidiomycetes)和根霉(Rhizopus

Ehrenberg)；细菌，如放线菌(Actinomycetes)和许多病原体；以及酵母菌(Endomycetales)。木素降解及产生菌

目前研究较多主要有木素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶。

研究较多的白腐菌主要有:黄孢原毛平革菌、脉冲侧孢菌，木云芝，糙皮侧耳菌、贝壳状革菌、杂色云芝 3、漂白机理

木聚糖酶属半纤维素酶，可分解半纤维素起到辅助漂白的作用。 LCC

3、漂白机理

浆中有天然的LCC，LCC的存在使得木素难以去除，木聚糖酶则可分解半纤维素分子，从而使得LCC结构疏松，有利于木素的去除；

另外木聚糖酶将回吸的半纤维素分子分解，增加了纤维表面的通透性，有利于木素的溶出。重点

木素酶漂白原理 Lip MnP Laccase 4. 影响因素酶的影响工艺的影响五、小结

1、漂白方式与漂剂溶出木素式漂白保留木素式漂白氧化漂白还原漂白

HClO，ClO2，H2O2，O2，O3 Na2S2O4，FAS，NaHSO3，NaBH4 2、纸张的颜色发色基助色基团

—OR, —COOH, —OH, —NH2, —SR，—C 3、废纸特性化学特性复杂 4、Na2S2O4漂白 H2O2-Na2S2O4两段漂漂白方法 5、FAS漂白

稳定性好，储藏安全，还原能力强，无诱变性活力

受FAS用量，NaOH用量，漂白温度，时间，螯合剂，费用影响 6、DBI漂白漂白的白度较高

较好的脱色效果，特别是红色实施起来简单，化学品易处理

比Na2S2O4和FAS更安全，不需停留时间 7、生物漂白

半纤维素酶Hemicellulases）和木素酶（Ligninases）木聚糖酶漂白原理

木聚糖酶催化水解沉积在纤维表面的木聚糖，利于纤维里面和表面的木素残片的除去 Lip MnP

木素酶漂白原理 Laccase

8、电化学漂白电化学氧气漂白电化学含氯漂白

阳极：6Cl－→3Cl2＋6e

12ClO－＋6H2O → ClO3－＋ HCl ＋12H＋＋ 3O2 阴极：ClO－＋HClO → ClO3－＋ 2Cl －＋2H＋ 2H＋＋ 6e → 3H2 O2 ＋e － → O2 －·

L－＋ O2 →L · ＋ O2 －· L · ＋ O2 → L－O－O · L－O－O · ＋ L－ → L－O－O －＋ L · L－O－O · ＋ O2 → L－O－O －＋ O2 L－O－O － →深度降解重点

生物漂白过程就是以一些微生物产生的酶与纸浆中的某些成分作用，形成脱木素或有利于脱木素的状况，并改善纸浆的可漂性或提高纸浆白度的过程。 9、生物漂白重点

10、漂白机理

浆中有天然的LCC，LCC的存在使得木素难以去除，木聚糖酶则可分解半纤维素分子，从而使得LCC结构疏松，有利于木素的去除；

另外木聚糖酶将回吸的半纤维素分子分解，增加了纤维表面的通透性，有利于木素的溶出。重点

高浓成形技术节能

纸浆流送减少而节省了输送、脱水和驱动的能耗提高留着

水分的去除减少从而增加了纸页中填料、细小组分的留着 Example：改善纸页特性

厚度大，密度小，挺度和环压强度大，适于生产包装纸和纸板浓度增加

厚度增加密度下降松散纤维交织缠绕增加纤维Z向分布增加

抗张强度、耐破降低，透气度增加纤维间摩擦增加，撕裂度提高环压强度增加

适于生产包装纸和纸板三、原理集聚因子

在浆料悬浮液中，一个以纤维平均长度为直径的球形体积中所含纤维的数目临界浓度集聚因子

普通低浓成形－－20～200 高浓成形－－400～1000

3％，絮聚时间2-10ms；4％，絮聚时间1ms 成形理论

剪切场强度高、有停浆现象剪切场均匀、定量受限制我国应用形式流浆箱

流线形混合室既保证浆料混合均匀，又能消除停浆、挂浆等现象四、应用研究抗张强度与耐破度

在高浓成形中，纸浆纤维的排布和取向是较为杂乱的。一方面在xy平面的纤维取向分布较少，另一方面结构较为松散，这都影响了纸页的抗张强度。高浓成形的纸张抗张强度和耐破度低于普通成形的纸张。撕裂度

撕裂度与纤维长度和纤维交织程度以及纤维本身的强度有关。高浓成形中，纤维交织和缠绕的较多，纤维间的摩擦阻力较大，从而使得撕裂时所作的功增加，获得较高的撕裂度。高浓成形的纸张撕裂度高于普通成形的纸张。纸页Z向强度和环压强度

环压强度表征纸页抵抗平行于纸面方向压力时的能力，是包装纸的重要指标。高浓成形纸页的纵向环压强度与普通成形纸页差别不大，但在横向环压强度上却有较大的优势。高浓成形的环压强度高纸页挺度

高浓成形的纸页具有较高的横向和纵向挺度，而挺度是包装纸的重要指标，因此高浓成形工艺特别适合于包装纸板的生产。透气度

由于高浓成形时纤维交织成网状，结构较为疏松，因而纸页的透气度较大，这也说明高浓成形纸页的纤维间结合不够紧密，从而导致纸页的抗张强度、耐破度指标下降。实际应用

高级纸－－国外成功生产60-275g/m2 瓦楞纸－－抗压强度可提高20-45％

折叠箱板纸－－结合强度可提高50-100％

浆板－－纤维受损程度小，可保持纤维强度五、小结

1、高浓成形技术优势

高浓成形上网浓度提高，可节省造纸稀释水，节省输送能量，纸页中填料、细小组分留着增加，使纸页获得特殊的结构和强度性能。重点

2、流送特性与动力学

临界浓度－－在一个以纤维长度为直径的圆球体积内，纤维的数目应少于一根。

集聚因子－－浆料悬浮液中，一个以纤维平均长度为直径的球形体积中所含的纤维数目。杯－角结构发生器－－扩散流可增加纤维的分散；收缩流对浓度波动影响较小。 3、成形脱水理论

高浓成形中，纤维被搅动的浆流收缩弯曲，在特殊设计的流浆箱中，产生足够强的剪切力，使单跟纤维分散，从而形成更均一、更连续的纤维基体，纤维基体形成后就应避免一切扰动，为此高浓流浆箱更像塑料工业的挤出机，为此纸页是在流浆箱内成形，而不是在网上。重点

4、高浓成形纸张性能

高浓成形的纸张抗张强度和耐破度低于普通成形的纸张，撕裂度、环压强度、挺度和透气度均要高于普通成形纸张。

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