治 ,首先必须解决对黑液的源头治理。

近几年来 ,由于治理黑液污染的技术始终不能

过关 ,政府部门只好从环境保护和可持续发展的角
度对数以千计的中小造纸厂陆续采取了关停并转的
行政措施 ,致使纸浆短缺 ,大量依赖国外进口 ,导致
国际纸浆价格不断攀升。随着纸浆价格的上涨 ,造
纸成本大幅增加 ,造纸厂利润下滑 ,许多造纸厂到了
倒闭和频临倒闭的边缘 ,大量工人下岗 ,设备闲置 ,
形成了很大的社会问题。许多造纸厂迫于生存危机
的压力和经济利益的驱使 ,不顾环保监督部门三令
五申的禁令 ,对已关闭的制浆车间又偷偷开工 ,造成
黑液污染的反弹 ,使大江大河的污染问题面临严峻
的考验。因此 ,要想彻底解决我国造纸黑液污染的
重大问题 ,只靠简单的行政手段是很难做到的 ,即使
是达到目标 ,其代价也是很高的。

我国年产 1

17 万吨浆以下的造纸厂 ,不可能实

施碱回收来消除黑液的污染 ;年产 1

17 万吨纸浆以

上的厂 ,可以采用碱回收方法来治理黑液 ,但其投资
和运行费用很高 ,制约着造纸厂经济效益的提高。
造纸厂采用碱回收治理黑液是迫于环保部门的高压

而采取的被动措施 ,当检查监督工作稍有松懈 ,往往
会偷偷排放黑液 ,使大江大河的污染出现反弹。

由于我国特殊的国情 ,在今后相当长的时期内 ,

以农作物秸秆等非木材纤维为主体的制浆造纸的现
状还将继续存在 ,所对应的造纸厂小型化的趋势也
不会有根本的改变。治理污染、

保护环境已经成为

造纸行业发展的热点和重点问题

[ 14 ]

。因此 ,造纸黑

液的治理问题成为制约我国造纸行业健康发展的
瓶颈。

　秸秆原料清洁制浆的研究进展

秸秆纤维资源具有以下几个特征

[ 13 ]

: (1) 秸秆

器官结构的不均一性 ,即杆、

叶和茎鞘等部位纤维形

态差异较大 ; (2) 化学成分的差异 ,主要指草类半纤
维素和木素结构的差异及其在制浆过程中溶出机理
的差异 ; (3) 纤维的形态特征的差异。这些差异使秸
秆制浆具有与木材制浆不同的技术特点。通常广泛
应用于木浆的碱回收治理黑液的方法在草浆中存在
较大的问题 ,小规模制浆无法突破经济技术关而不
可能采用 ,大规模制浆则运行费用高 ,制约了企业经
济效益的提高。由于污染治理是造纸行业健康发展

的重要瓶颈 ,因此近年来激发了对清洁制浆技术的
研究与开发热潮。

近年来 ,清洁制浆工艺的研究主要有以下几种 :

11 　氨法制浆

氨法制浆早在 1974 年就有人研究 ,Loffe

[ 14 ,15 ]

是

其代表之一。他将杨木的悬浮液通入氧气 , 在

600atm 下加入氨水溶液 , 反应 6h 完成 , 纸浆得率

65 % , 纸浆木素含量 4

17 % , 白度 2716 % , 废水的

BOD 、

COD 和色度与其他制浆方法相比都有明显的

下降 ,污染得到改善。1989 年 Deineko

[ 16 ]

将一年生

植物如稻草在液氨下高温氧化 ,液氨浓度 1

12 % ,升

温到 140 ℃保温 3h ,纸浆得率为 55

16 % ,通入氧气使

木素脱除率提高。国内的黄国林等

[ 17 ,18 ]

以氨水添加

少量钾碱体系对稻麦草进行蒸煮 ,其工艺条件为 :

KOH 用量 5 % ,氨水用量 25 % ,液固比为 6∶

1 (稻草)

和 8∶1(麦草) ,最高温度 155 ℃,升温时间 60min ,保
温 45min ,在该条件下 ,稻麦草的木素脱除率为 85 %
左右 ,制浆得率稻草 38

112 % (细浆得率) 和麦草的

165 %(粗浆得率) 。通过红外对蒸煮前后的木素

结构进行分析可知 ,蒸煮过程中愈创木素溶出率大
于紫丁香基 ;而对羟基木素单元最容易溶出。但氨
法制浆由于对木素脱出能力不够 ,纸浆质量较差 ,因
此未得到广泛的应用。

12 　有机胺类化合物制浆技术

以有机胺类化合物进行制浆的技术开始于

1970 年代 ,目前各种蒸煮助剂的研究和应用日渐增
多 ,其中较为突出的是各种胺类化合物 ,例如乙二
胺、

1 , 2

2丙烷二胺、乙醇胺、甲基胺和肼等。张进

城

[ 19 ]

研究发现 ,烧碱法蒸煮加入胺类化合物具有明

显的脱木素作用 ,能提高纸浆得率和强度 ,降低纸浆
的硬度 ,特别是撕裂强度比传统的硫酸盐法和烧碱
法都高很多。但由于蒸煮成本较大制约了该技术的

进一步发展。

13 　铵法制浆技术

亚铵法制浆分为碱性、

中性和酸性 3 种制浆工

艺。由于硫酸盐制浆在高 pH 值条件下对禾草类物
质的纤维破坏较大 ,不适宜秸秆制浆。禾草类铵法
制浆可以在较低 pH 下应用合适的助剂或药剂制备
高得率化学浆。中性 (或弱碱性) 亚铵法蒸煮稻草在
我国已经有 30 多年的历史 ,最早的是上海胡敏的酸
铵造纸废液肥料课题组首先进行推广。亚铵法制浆
的主要优点有 :蒸煮条件比较温和 ,纤维素和半纤维
素降解少 ,得率高。所得纸浆的滤水性能好 ,易筛
选 ,易打浆和抄纸。亚硫酸铵脱木素反应大致分 3
个步骤即浸透、

磺化和溶出 ,一般工艺为 :亚铵用量

18 % ,缓蚀剂 NH

HCO

用量 2

15 % —3 % ,最高温度

165 ℃,保温时间 2

15h ,所得纸浆木素脱除率在 80 %

・

第

期

张小勇等　秸秆资源循环经济利用模式 —

——纸浆与肥料联产的清洁生产技术体系