第

卷　第

期

低温等离子体技术在造纸工业中的应用前景

图

　未处理的聚烯烃纸的表面

图

　等离子体处理后聚烯烃纸的表面

能够根据需要得到憎水性高的纤维

[ 25 ]

以及提高染色

效率和改善纤维染色性能等

[ 26

28 ]

。由此可见 , 利用

等离子体处理技术能够改善纤维分散性及纤维间的结

合力 , 还可能通过表面处理改善化学纤维和植物纤维
间配抄时的纤维结合 , 这都将非常有利于改善纸张抄
造过程和提高成纸强度性能。

图

　等离子体处理后木素结构分子内单键的形成

12　对木素的处理

蔗渣碱木素经低温等离子体处理之后 , 其物化性

能发生明显变化。在低温等离子体处理时 , 由于木素
大分子中某些连接键能较低的基团易于脱落而减少 ,
另一方面又有一些新的基团的引入。同时 , 木素分子
间也有可能发生某种程度的交联 , 而使蔗渣碱木素

IB SL (B SL 的不溶级分 ) 的玻璃化温度升高 , 热稳

定性能提高 , 这表明用低温等离子体处理制备改性木
素成为可能

[ 29 ]

。

Zanizi等人用氩气低温等离子体处理 CTM P和硫

酸盐浆纤维 , 两种浆中木素的化学结构均被有效改
性 , 结构单元中的苯氧基数量均减少 , 生成了一定数
量的苯氧基自由基 , 同时形成了新的分子内单键结构

(见图 5) 。这说明用低温等离子体技术能够有效地将

木素化学结构自由基化及改性 , 将有可能代替酶法处
理木素

[ 30 ]

。

13　在黑液处理中的应用

低温等离子体技术利用其中的高能电子参与形成

的物理化学反应过程 , 可以完成许多普通气体难以解
决的问题

[ 31 ]

。该技术是目前环境科学的一个研究热

点 , 它以其独特的优点被认为是目前处理难降解有毒
废液的最佳方法之一

[ 32 ]

。

等离子体处理造纸黑液近几年在国内外才刚刚开

始应用 , 有可能最终解决长期困扰造纸业发展的黑液
污染环境问题。等离子体处理造纸黑液的基本过程
是 : 经过浓缩的黑液以一定的温度和流量进入由工作
气体放电产生的等离子体中 , 经过一系列的物理化学
反应 , 产生可燃气体和混合物粉末。

核工业西南物理研究院研制的等离子体处理造纸

黑液系统 , 年处理能力达 300 t。由冰冻浓缩单元、
蒸发浓缩单元、等离子体处理单元、粉末分离单元 4
部分组成。木浆黑液在经过该系统处理后 , 分解为
碱、碳粉和主要成分是 CO 及 H

组成的可燃气体。

碱可回收再次用于造纸原料蒸煮 , 可燃气体和碳粉是
较好的燃料 , 也是化工原料。

这套装置与目前多数纸厂采用的传统碱回收系统

相比 , 不仅可较大幅度降低设备投资和运行费用 , 而
且碱回收率可达 90% , 在封闭系统中处理 , 黑液中
的固体物质可全部回收。净化后的黑液也达到了排放
标准 , 不会造成二次污染

[ 33 ]

。等离子体技术应用于

麦草碱法制浆黑液的处理 , 年处理能力为 1000 t黑
液 , 与传统方法相比投资额可减少 50% ～65% , 经
济效益好

[ 34 ]

。