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专题论坛

《中国造纸》2007 年第 26 卷第 12 期

3　草类纤维制浆的环境污染问题

3.1　草浆蒸煮黑液的物化特征

草类原料中灰分、半纤维素和杂细胞含量高，是

造成草浆黑液硅含量高、黏度大、浆料滤水性差的根
本原因

[14]

。对于黑液固形物组成，很重要的指标是

有机物与无机物的比值，这一比值对黑液的蒸发性能
和燃烧性能都有很大影响。木材黑液一般都在 2.4 以
上，而草类原料黑液的无机物含量较木材高，有机物
含量较少，所以其比值一般在 2.2 以下。另外，黑液
中的木素含量也很重要，因木素的热值较其他有机物
高，而草浆黑液的木素含量较木材低，因而其燃烧性
能较差。无机物中二氧化硅含量高是草浆黑液的一大
特点，木浆黑液一般为 1％以内；荻苇、蔗渣黑液多
为 5％ ~8％，而稻麦草则多达 20％左右。
3.2　关于草浆黑液的黏度

一般来说，稻草黑液黏度最大，麦草次之，蔗渣、

荻苇、竹等又次之，都远大于木材。影响黑液黏度的
因素很多，如浓度、温度、有效碱含量等。草浆黑液
黏度高，主要是由于硅和半纤维素含量高。但学术界
对其影响的贡献率观点并非完全一致。许多学者在很
早以前就认为，黑液中硅含量高是导致草浆黑液黏度
高的主要因素，而提出了一系列黑液除硅方法，以期
解决禾草类纤维原料的碱回收问题。但研究中发现硅
含量并不是影响黑液黏度的唯一因素。20 世纪 80 年
代芬兰的 Sóderhjelm 等

[15-16]

提出了影响黑液黏度的

主要因素是聚糖含量的论点。潘锡五

[17]

发现，草浆

黑液黏度与黑液中 SiO

含量并没有正相关性，反而

与黑液中的聚糖含量相关。为了弄清楚影响黑液黏
度的主要因素，研究了麦草制浆黑液中木素、聚糖、
SiO

含量对黏度的贡献率

[18]

。将黑液固形物组分仔细

分离为木素、二氧化硅和变性半纤维素，分别测定了
3 组分在不同浓度时黑液的黏度变化。结果表明，麦
草黑液中木素含量对黑液黏度影响甚微；在中低黑液
浓度时，硅的含量对黏度影响也不大，只有在较高浓
度时硅含量才表现出较明显的影响；半纤维素含量在
黑液较高浓度时对黑液黏度贡献值大于硅含量，是 3
种成分中影响最大的，而且随着黑液浓度的增加其贡
献值远大于硅的影响。因此，采用热处理的办法降解
黑液中的聚糖，不仅对木浆黑液降黏有效，对草浆黑
液的作用也很明显

[16,19]

。

3.3　草浆黑液除硅问题

草浆黑液中硅的存在对碱回收产生严重干扰，是

造成草浆黑液蒸发、苛化困难的重要因素。长期以来，

国内外许多学者进行了大量的研究，提出了许多黑液
除硅方案

[20]

，但由于种种原因，大多没能得到应用。

(1) 二氧化碳中和沉淀法　黑液中的 Na

SiO

在

pH 值 10.5 以下则变为 SiO

·H

O 开始沉淀，但当 pH

值 9.3 时木素则开始沉淀。因此，除硅的 pH 值范围
应为 9.0~9.5，由于 pH 值对温度敏感，所以最好采用
较低温度 (50℃以下 )；一般多采用烟道气或纯 CO

中和，可除去 90％左右的硅。据报道

[21]

，这种方法

已在埃及、希腊、印度等草浆厂应用，我国曾有山东
某草浆厂进行过试验。此法的缺点是系统较复杂，控
制困难，易产生泡沫，能耗较高，因而在国内没有推
广应用。

(2) 蒸煮同步除硅法

[22]

　即在蒸煮过程中添加铁

铝盐 ( 除硅剂 )，使黑液中的硅沉淀在纤维上，而被
浆料带走。这种方法简单易行，除硅率达到 70％，
但除硅剂来源有限，尚未推广应用。

(3)采用碱-氧碱法两段蒸煮

[23]

　该法的第１段为

普通烧碱-蒽醌法，蒸煮至一定程度后，放出部分黑
液，在第２段用氧碱蒸煮，通入一定压力的氧气，由
于氧化降解反应，pH值降低使硅沉淀于纤维上；能使
黑液中硅含量降低70％以上；同时，由于糖类物质被
氧化降解，黑液黏度也降低40％，黑液的燃烧值比一
段蒸煮提高了18.8％。浆料的滤水性能提高了46％，
纸浆强度也有提高。碱-氧碱两段蒸煮法不失为一种
值得关注的草类制浆方法。

4　结　语

近年来由于草类制浆造纸的环境污染严重，草类

原料制浆能否生存已提到日程。我国纸业离不开草类
原料，非木材纤维制浆仍将是我国重要的纤维资源。
通过一系列深入的理论研究和生产实践，总结出了草
类纤维制浆造纸的规律。

(1) 强化禾草类秸秆的除尘备料过程，是获得浆

料滤水性能好、黑液黏度低的关键。

(2) 草类原料缓和条件碱法制浆有 70％的木素溶出，

而木材制浆的主要脱木素阶段却在升温至最高温度时。
主要是因为草类纤维中含有大量碱易溶的、相对分子质
量低的木素组分，且此木素中亲水基团含量高；有较多
的不稳定键，而在木材中这种木素含量却很少。

(3) 草类纤维脱木素率必须达到 90％以上纤维方

可解离。原本麦草 ML 层的木素浓度比其 S 层要高
2.45 倍，两者却以相同的速度脱除，当总脱木素率为
80％时，ML 层的木素浓度与总脱木素率为 30％时 S
层的木素浓度相同。因此要使 ML 层木素浓度达到很