造纸黑液循环利用的研究

造纸黑液循环利用的研究

朱睿茜

索理思（上海）化工有限公司 上海 201108

摘要：造纸术最早出现在我国的四大发明之中，造纸术的的发明是人类走上文明发展道路的开端，同样也是我国能够成为文明古国的象征之一。在没有纸的时候，人们都以龟甲或者动物的骨头作为载体来记录重要的事物，经过朝代的更替，中国的造纸技术已经成熟并且开始对外流传。在如今，随着国家对科技的不断改革与创新，中国造纸技术的发展得到了很大的突破与完善，造纸行业在市场中的地位也在不断提高。但是在造纸工业的工艺流程中会产生大量的黑液，将其直接排放会对环境造成很大的污染，因此可以采用一些科学技术使黑液能够被再次循环利用。

关键词：造纸黑液；循环利用；处理方法

引言：造纸工业是我国众多传统制造行业的代表之一，造纸工业的不断进步在促进了我国经济的迅速发展。我国造纸工业的生产量一直呈上升趋势，而中国也已经成为世界造纸生产大国中的一员，但在造纸过程中产生的黑液能对我国的水资源造成污染。在造纸过程中会产生很多废水，经检测发现里面含有很多木质素等化学物质，使废水呈现出黑褐色，因此在造纸领域里被称为黑液。如果不对其进行合理的处理，会对水资源造成严重的污染，同时对资源也是一种浪费。因此，可采取科学技术对黑液中碱、木质素等有用的化学物质进行处理，实现黑液的循环利用。

1. 造纸黑液中碱的循环利用

在造纸工业产生的黑液中含有很多的碱元素，技术人员可以对其进行提取，被提取出来的碱可以再次使用到造纸工艺过程中，这样碱就能够被多次重复的使用，同时也就实现了造纸工业中对黑液的循环利用。通过这样不仅为造纸企业节约了生产的成本，提高企业的经济收益，还能够避免给环境造成破坏以及化学资源的浪费。对造纸黑液中碱的循环利用有以下三种：

1. 燃烧苛化法

燃烧苛化法获取碱的整个过程：首先技术人员在对纸浆进行洗涤的过程中提取出黑液，接着对提取出的黑液进行加热，将其中多余的水分充分蒸发后得到浓度较高的黑液，然后将其燃烧，最后将熔融物进行溶解苛化就能得到化学产物碳酸钙，对其进行苛化后就能得到氢氧化钠。将生成的碱以及产生的热能再次使用到造纸工艺中，就实现了碱和热能的循环利用。在整个过程中需要注意以下几点，在对纸浆进行洗涤时要用少量的水，并且要按照逆流的方式进行洗涤；在蒸发前可以采用黑液氧化的方式，以防止在蒸发过程中会造成硫的大量损失，而在蒸发过程中需要将黑液中含有的干固物的量达到百分之五十以上才能进行燃烧，并且要使用三次或者四次效蒸发器等等。在国外这种处理造纸黑液的方法被广泛传播与应用，而我国的造纸企业都是以木浆为原材料，也是采用燃烧苛化的方法对黑液进行处理。用木浆做原材料主要是因为木浆黑液中的含硅量适度，有利于碱的循环利用，但大多数的造纸企业为了减少成本、提高收益，将稻麦草水作为造纸的原材料，而稻麦草黑液中的硅含量特别的多，在燃烧过程中很容易与碱发生反应生成化学产物硅酸钠，出现结垢的情况，影响碱回收利用工艺的进行。

2. 电渗析法

采用电渗析法实现碱的循环利用时整个工艺流程是循环的，其中主要有造纸黑液会通过阳极室进行多次循环，而碱的稀释液则会通过阴极室进行多次循环。在给电渗析器通电后，会形成一个直流电场，在这个电场中，一开始处在阳极区中的黑液会分离出钠离子，然后透过阳膜进入到阴极区，与此同时，膜的极化作用将水进行了电离，在阴极室中聚集了大量的氢氧根离子，这时钠离子和氢氧根离子就会在阴极室发生化学反应生成氢氧化钠，随着氢氧化钠的不断生成，最终实现了碱的循环利用。除此之外，由于电解反应一直在进行，而生成的大量氢离子被留在了阳极室，并且对阳极室中的造纸黑液进行酸化，当造纸黑液到达一定的酸性PH值时，就会沉淀析出造纸黑液中存在的大量木质素。由此可见，通过电渗析器实现对黑液中碱的循环利用是可靠有效的，而且这个工艺有很多优点，例如整个工艺相对来说比较简单，操作流程也比较方便，在设备上使用的成本也比较少等等。技术人员为了提高碱的回收利用率，也在通过不断的试验对电渗析器的电极与膜片进行改良与完善。

3. 气化法和高温焙烧法

气化法主要是对造纸黑液进行高温气化，在这个过程中可以把造纸黑液中存在的有机化学物质通过高温转化为一些可燃烧的气体，例如甲烷、一氧化氮、二氨基酸等等，而造纸黑液中存在的一些无机物也会被进一步转化，然后就可以被再次利用到制浆化学制品中，进而实现碱的循环利用。通过与传统的方法进行对比，造纸黑液气化法的使用，不仅在很大程度上减少了温室气体和有害气体的排放，保护了生态环境，而且还能够有效的提高造纸黑液中对内能的循环利用率，进而提高了企业的经济收益，为造纸行业创造了一个良好的发展前景。

在高温焙烧法的过程中，首先要将造纸黑液中多余的水分进行蒸发，形成一种粘稠状的污泥后将其与赤铁矿进行混合，然后进行高温焙烧后就会生成一堆固体物，该固体物中的主要化学成分就是铁酸纳，最后通过水解反应后能够生成新的碱溶液和赤铁矿固体，整个过程结束后就可以将新生成碱再次使用到造纸工艺中，进而达到造纸黑液中碱循环利用的目的。这种方法能够很有效的消除造纸黑液给环境带来的污染，真正做到了造纸工艺的零污染排放。这种方法能够将造纸黑液中对碱的循环利用率达到百分之九十以上，并且整个过程中所需要的成本也非常的低，因此很受造纸企业的欢迎与认可。

2. 造纸黑液中木质素的循环利用

1. 酸析木质素

酸析木质素主要是将造纸黑液中的木质素进行形态上转变的一个过程。当木质素存在于一个酸性的介质中时是不会与水相融的，这是木质素的化学特性。利用这一特性，可以向造纸黑液中缓慢加入一些酸性溶液，也可以选择通入一些二氧化硫气体，在加入的过程中还要对混合液进行不停的搅拌。当混合液的酸性PH值小于四时，就会慢慢地酸析出大量的沉淀，然后对沉淀进行过滤后，再经过钝化干燥处理就能获得不含任何杂质的木质素。酸析木质素的方法对提取造纸黑液中的木质素有很大的帮助，而且该方法还存在很多优点，例如整个工艺流程较短、操作过程也很简单便利、对造纸黑液中木质素的提取率很高等等。但是这种方法也存在一些弊端，除了木质素还有很多无机碱类使混合液酸性过大，导致提取工艺不能顺利的进行。

2. 喷雾干燥法提取木质素

通过喷雾干燥法来提取木质素的主要流程为：首先通过热风炉对空气进行加热形成热空气，然后热空气在通过干燥塔顶部蜗壳通道时，会被热风分配器形成一个均匀、旋转的气流，再进去到干燥塔中。以此同时，造纸黑液在被不断挤压和蒸发后形成浓黑液，然后将浓黑液放在干燥塔中进行干燥，在这个过程中会产生料雾，而且这种料雾分散的很细微。这个时候料雾就会与热空气在干燥塔中相互接触，然后在较短时间内将水分充分蒸发从而形成干粉，干粉再通过分离器将其与废气进行分离，而废气就会被回流风机送回到干燥塔中，而干粉则是被分离到过渡仓中，最后通过循环分离机进行多次分离后就能得到木质素硫酸盐。利用这种发法提取的木质素就能够被再次循环利用。

3. 结束语

综上所述，如果不对造纸黑液进行合适的处理，就会对环境造成严重的污染，同时也是对化学资源的浪费。造纸黑液中含有很多有用的化学物质，技术人员可以对其进行研究和探讨，利用化学知识原理对化学物质进行提取，实现对造纸黑液的循环利用。目前，研究人员已经陆续研发出很多新颖有效的化学方法，但仍然有很多工艺上的困难需要克服，因此需要对造纸黑液的循环利用技术进行提升，促进造纸行业的绿色发展。

参考文献:

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