《中国造纸》2015年发表文章述评
2016-03-10刘振华董凤霞
马 忻 常 青 刘振华 董凤霞
(中国制浆造纸研究院,北京,100102)
·文章述评·
《中国造纸》2015年发表文章述评
马忻常青刘振华董凤霞
(中国制浆造纸研究院,北京,100102)
摘要:对《中国造纸》2015年发表的文章进行了分类,并对一些论文进行了简要的分析、述评,同时介绍了2015年度获得优秀论文奖各奖项的文章。
关键词:中国造纸;分类;优秀论文
据中国造纸协会调查资料表明,2014年全国纸及纸板生产企业约3000家,全国纸及纸板生产量10470万t,较上年增长3.56%。消费量10071万t,较上年增长2.95%,人均年消费量为74 kg(13.68亿人),比上年增加2 kg。与2013年相比,生产企业数量约减少400家,但生产量、消费量以及人均消费量均有所提高。2005—2014年,纸及纸板生产量年均增长7.20%,消费量年均增长6.06%。另据国家统计局统计数据,2015年1—9月份,全国纸及纸板累计生产量8782.21万t,较上年同期产量减少164.89万t,下降1.84%;纸及纸板累计进口217.46万t,同比增长1.53%,用汇25.42亿美元,较上年同期下降6.51%;纸及纸板累计出口485.64万t,同比下降4.78%,出口额66.74亿美元,比上年同期增长1.14%。从利润方面看,全国造纸行业累计完成利润总额483.78亿元,同比增加8.57%,其中纸浆制造业累计亏损1.85亿元,同比下降65.29%,造纸业累计完成利润总额236.26亿元,同比增加8.33%,纸制品制造业累计完成利润总额249.36亿元,同比增长7.11%。从国家统计局统计数据可以看出,2015年1—9月制浆造纸及纸制品业生产经营运行基本稳定,主要的经济指标完成情况较上年同期趋好,造纸行业适应市场变化能力逐步增强。
目前我国造纸工业正处在深度调整和转型时期,《中国造纸》期刊杂志也面临着从传统平面媒体向数字化新媒体的转型,作为我国造纸行业中文学术期刊的核心期刊,无论外部条件如何变化,《中国造纸》服务于作者和读者的宗旨不会变,始终会与行业的发展、行业的兴荣息息相关,做好行业成果展示平台的同时,对推动造纸工业的科技创新和进步起到引领作用。2015年《中国造纸》各期刊登的文章对造纸行业在生产、科研、管理等方面的研究成果及发生的变化进行了记载及报道,客观上实时体现了行业生产、科研、管理等的现状,现述评如下。
1文章概况
1.1投稿概况
2015年《中国造纸》收到的投稿数量与往年持平,共收到各类投稿文章450余篇,稿件收录率达到42.9%。其中大专院校投稿约290篇,占比64.4%,科研院所投稿约70篇,占比15.6%,造纸及相关企业投稿约50篇,占比11.1%,其他投稿数量约40篇。
1.2稿件刊登概况
2015年《中国造纸》全年共刊出193篇文章,按刊登的栏目进行分类,其中研究论文90篇(占全部刊出文章的46.6%)、技术报告44篇、专题论坛29篇、生产实践14篇、简报9篇、专栏7篇、刊登消息115条、与Tappi杂志互换2015年各期目次页、与Appita杂志互换2015年各期中英文摘要。《中国造纸》刊登的这些文章涉及到了我国造纸工业从原料、制浆、造纸到最终产品的使用各个过程的内容,反映了我国造纸行业研究领域及工业生产中一年来的状况。研究论文类文章涉及的面较广;技术报告类文章大多体现了国产设备的研发和使用,表明了国内造纸装备的进步和发展;专题论坛类文章把握当前的热点、焦点,提出研发方向、合理的建议以及解决问题的方法,并就业内关注的问题进行专门的讨论,对行业发展具有重要的指导意义;生产实践类文章则介绍了生产中遇到问题的解决办法及实践经验,内容实用,对具有相同或相似工艺的生产过程的生产企业具有一定的启发作用。与国外期刊交换版面互登各期的目次页及研究论文的摘要,有助于宣传《中国造纸》、扩大《中国造纸》在国外的影响、吸引高质量的稿源。
2015年的《中国造纸》真实地反映了整个造纸行业所共同遇到的问题,自2013年以来,整个造纸工业处于困难时期,制浆造纸科学技术研究也基本处于低潮,国外许多造纸科学研究者已不再进行制浆造纸工艺研究,转而进行制浆造纸相关方面的研究,如生物质精炼、纳米纤维素等方面的研究。国内制浆造纸科学技术研究也出现同样的趋势,各大专院校、科研院所正在探索新的思路和新的研究课题,产、学、研相结合,也逐渐出现一些创新性成果,但就研究论文的深度来看还有待于进一步加强,论文的写作水平也有待于进一步提高。
2文章分类及述评
2015年《中国造纸》总共刊登了193篇文章,按研究涉及的具体内容分包括造纸原料与备料(6篇)、制浆技术及其设备(28篇)、纸和纸板生产(36篇)、湿部化学及造纸化学品(22篇)、废水处理碱回收设备与环保综合利用(24篇)、纸机及其辅助设备(19篇)、自动控制及传动控制(21篇)、洗涤筛选漂白(7篇)、废纸脱墨(4篇)、分析检测(7篇)、专题论坛(13篇)、其他(6篇)。
2.1造纸原料与备料
2015年《中国造纸》上发表的造纸原料与备料类文章有6篇。涉及的原料有杨木废弃物、麦草备料废渣、玻璃棉纤维、粉煤灰纤维、芳纶纤维等。
利用生物质生产液化燃油或生物乙醇,是当今世界生物质高值化利用的主要途径,而开发经济高效的木质纤维素类生物质预处理技术,是生物质高值化利用过程中的重点和难点。房桂干等人的“杨木废弃物湿氧化预处理提高酶解效率的工艺研究”,以杨木废弃物为原料,对影响湿氧化预处理效果的影响因素(初始pH值、温度、保温时间和氧压)进行优化实验,得出湿氧化预处理的最佳工艺条件,并在此基础上进行了酶水解工艺优化实验。研究结果表明,可以较高程度地溶出木素,降解半纤维素,从而提高预处理后杨木废弃物的酶解性,得到较高的还原糖得率。湿氧化预处理方法在提高杨木废弃物酶解效率方面具有一定的优势,该研究结果为进一步利用杨木废弃物、开发生物质液化油或生物乙醇的工业生产技术提供参考。并对实现产业化应用提出问题和建议,如能在提高预水解得率、降低投资成本和生产成本等方面取得突破,湿氧化预处理工艺将具有一定的产业化应用前景。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文二等奖。
吕佳青等人的“亚硫酸铵预处理提高麦草备料废渣的酶水解效率”,以麦草制浆厂的备料废渣为原料,实验研究了采用亚硫酸铵预处理对麦草备料废渣主要化学成分及酶水解糖化效率的影响,探讨了麦草制浆备料废渣的利用途径,实验结果表明,麦草备料废渣经过亚硫酸铵预处理、酶水解、发酵生产生物乙醇,水解废液经过处理生产有机肥料,实现麦草制浆造纸废料的全值利用,变废为宝。如能通过共享制浆造纸厂现有的蒸汽、电力和备料的基础实施,开发制浆与生物质精炼协同发展的模式,则对降低生产成本、消除废渣污染的同时取得一定的经济效益和社会效益有重要意义,研究结果可为麦草备料废渣多元化高效利用提供参考和技术支持。
对玻璃棉纤维、粉煤灰纤维、芳纶纤维的研究均集中在其应用性能上,对这些纤维的应用及成纸性能进行了相应的实验探讨。
2.2制浆技术及其设备
2015年《中国造纸》上发表的制浆技术类文章共28篇,集中在对纤维素及其衍生物的制备、溶解浆的制备、非木浆制浆过程的控制、制浆臭气的治理等方面的研究,以及制浆和浆料处理设备的改造、制备等方面。
纤维素微纤丝具有机械强度高、隔声性能好和导热系数低等性能,可用于食品、化妆品、医药和造纸等复合材料领域,市场前景广阔。王转等人的“内切纤维素酶预处理对漂白马尾松纤维形态和结构的影响”,针对制备纤维素微纤丝高能耗的问题,采用内切纤维素酶对漂白马尾松纤维进行预处理,实验研究了漂白马尾松纤维经内切纤维素酶处理后,对纤维形态、纤维素聚集态和纤维性能发生的变化。实验结果表明,内切纤维素酶优先作用于纤维表面,未对纤维产生明显起皮、剥皮现象,但切断作用较强,纤维平均长度逐渐减小,保水值和Zeta电位逐渐降低,纤维结晶度增大等,研究成果具有一定的学术价值,可为酶预处理制备纤维素微纤丝的实际应用提供参考。高碘酸钠氧化纤维可作为一种制备微化纤维素前期的预处理方法,可有效降低后续机械处理的能耗,目前国内利用高碘酸钠氧化预处理方法制备微纤化纤维素的研究尚未见相关报道。杨扬等人的“利用高碘酸钠选择性氧化阔叶木浆”的研究,采用正交实验的方法分析了反应时间、反应温度、氧化剂用量和浆浓对高碘酸钠选择性氧化阔叶木浆的影响,探讨了打浆预处理以及体系pH值对氧化反应的影响,得到了高碘酸钠氧化阔叶木浆的优化条件,对于后续制备微纤化纤维素提供了有利条件。实验设计合理,分析深入,实验结果具有一定的实用性。纤维素氧化过程复杂,氧化反应通常会伴随着纤维素的降解,造成纤维素强度损失,合理选择氧化条件,控制纤维素的氧化程度成为研究的重点,黄小雷等人的“过氧化氢氧化纤维素的研究”,尝试开展Fenton试剂用于氧化纤维素的实验,探索了一种经济可行的氧化纤维素的制备方法,对纤维素的功能化应用提供了技术参考,具有一定的实用价值。高取代度纤维素季铵盐是一类纤维素水溶性衍生物,在基因转载、药物传递等高附加值领域有潜在的应用价值,目前的纤维素季铵盐衍生物常用制备途径为非均相过程,反应难以控制,产物取代度较低和质量难以检测。王水众等人“NaOH-尿素体系中纤维素季铵盐衍生物的均相合成与表征”,实验按照纤维素醚化反应需以强碱为催化剂的特点,采用新型绿色NaOH-尿素水溶液体系为反应介质,以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为醚化剂,以纤维素本体为原料,均相合成纤维素季铵盐衍生物,并采用傅里叶红外光谱、氢核磁共振光谱、X射线衍射、热重分析对所合成的纤维素季铵盐结构表征和分析,优化了合成的最佳工艺条件。研究成果在高取代度纤维素季铵盐制备技术上具有创新性和科学价值。
过去的3年,我国溶解浆进口量逐年增加,国产溶解浆的性能与进口溶解浆的存在差异,如纯度不高等。田超等人的“采用冷碱抽提工艺改善溶解浆纤维素纯度的研究”,针对溶解浆纯度不高的问题采用低温冷碱处理,通过与聚木糖酶处理工艺进行对比实验,发现低温冷碱抽提在提高溶解浆纤维素纯度方面的作用明显优于聚木糖酶处理。且冷碱处理工艺简单,成本较低,效果显著。实验方法科学,实验设计合理,研究成果对随后的研究工作有较好的指导意义。
竹子在我国储量丰富,被誉为第二森林,竹材制浆对我国制浆造纸工业发展具有重要意义。但非木材原料灰分高且60%以上是二氧化硅,在碱法制浆的碱回收中,由于“硅干扰”引发系列问题而成为竹材制浆过程中的瓶颈,“硅干扰”是非木材原料制浆过程中的一个传统技术难题。徐永建等人的“竹材蒸煮同步除硅研究及黑液结垢性能初步评价”,实验尝试了使用偏铝酸钠作为竹材蒸煮的同步除硅剂,重点分析氧化钙和偏铝酸钠在竹浆蒸煮过程中的除硅效果,通过分析黑液中残留钙离子和铝离子浓度,评价可溶性钙离子和铝离子对黑液结垢性能的影响。实验结果表明,蒸煮同步除硅是非木浆碱回收的一项很好的配套技术,能有效改善黑液的结垢性能,具有较好的社会、经济效益。研究成果对于非木材纤维制浆黑液碱回收具有一定学术价值和应用价值。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文优秀奖。棉秆用于制浆造纸历史悠久,但棉秆制浆始终没有发展起来,主要原因是棉秆原料中果胶含量相对较高,对棉秆浆的白度和尘埃度造成严重影响,限制了棉秆浆的使用。赵雨萌等人的“全棉秆脱果胶动力学研究”,实验研究、分析了全棉秆氢氧化钠和草酸钠脱果胶动力学,研究结果表明,氢氧化钠和草酸钠的脱果胶反应均属于一级反应,与反应时间呈良好的线性关系。实验方案设计合理,实验结果对棉秆制浆有一定的参考价值。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文优秀奖。
肖贵华等人的“桦木蒸煮黑液的处理条件对甲醇产生量的影响”,抓住在制浆造纸工业生产中的多种有毒且挥发性物质对环境的影响难题,以木材为例,探讨木材碱法制浆黑液在不同条件下进行加热处理后甲醇产生量的变化情况,实验结果为控制黑液处理过程中甲醇的产生量,继而减少环境中醇类大气污染物提供了新的思路,题材独特,具有一定的实际指导意义。
木质纤维素作为地球上储量最丰富的可再生资源之一,可用于生产生物质燃料乙醇,以减少人类对化石资源的依赖。柳咪等人的“木质纤维素酶水解分形动力学的研究进展”,介绍了木质纤维素酶水解分形动力学的研究进展,概述了分形动力学理论,由于酶水解是一个复杂的异相反应过程,很难用一个简单的模型对其进行表征,传统的动力学方程无法描述其整个动力学过程,而分形动力学的提出,为酶水解中发生的异相反应提供了一种新思路,本文的观点对生物质利用具有一定的参考价值。
硫酸盐浆厂制浆臭气对厂区周边大气造成污染。李乾金等人的“制浆臭气治理实践”,介绍了四川永丰余浆纸有限公司通过对厂区工艺过程排放的高浓臭气和制浆、碱回收各槽罐散排的低浓臭气进行收集处理,全部送入碱回收炉燃烧,解决了厂区臭气处理不彻底、臭气泄漏污染空气问题的生产实践,可为硫酸盐浆厂解决臭气问题提供参考。
循环、低碳、绿色是当代造纸业的发展主题,制浆过程的洗浆是实现这个主题的重要环节之一,洗浆设备是一个现代化浆厂的关键设备,技术复杂、投资大、种类繁多,对项目建设时洗浆设备的选择带来了难度。陈永林等人的“现代浆厂洗浆设备的综合评价及应用选择”,根据多年的实际工作经验,介绍了现代浆厂的主要洗浆设备,在调研了大量国内外浆厂、查阅了不同国家洗浆机资料基础上,对不同形式洗浆机、用于不同原料、设备投资、能耗、废水排放等分别进行了分析,总结了近些年来国内外所用各种洗浆机的功能、洗浆设备的配置,对现代浆厂洗浆机的选择和优化组合进行了讨论并提出建议。文章对新建项目和旧厂改造中选择和配置洗浆设备有一定的指导意义。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文三等奖。
2.3纸及纸板的生产
2015年《中国造纸》上发表的纸及纸板生产类文章共36篇。文章涉及造纸工艺技术、填料技术及应用、特种纸的研发及生产等,围绕着采用适宜的工艺技术以降低生产成本进行研究。
目前我国铜版纸生产量大、消耗量大,而铜版纸多以高岭土与研磨碳酸钙为主要颜料,优质高岭土价格高,为了降低成本,提高研磨碳酸钙的用量是当今铜版纸生产中的趋势。张凤山等人的“铜版纸全研磨碳酸钙面涂涂料配方的优化研究”,通过在面涂涂料中采用小粒径丁苯胶乳,对比分析了铜版纸全研磨碳酸钙面涂涂料配方与山东华泰纸业75万t/a铜版纸车间的含高岭土涂料配方对涂料性能及所生产的铜版纸的物理性能和印刷适性的影响。研究结果表明,小粒径丁苯胶乳的全研磨碳酸钙面涂涂料配方,在涂料高固含量下,维持了涂料较低的高剪切黏度,使铜版纸获得了理想的光泽度和印刷适性。优化的全研磨碳酸钙面涂涂料配方,减少了胶乳用量,降低了生产成本,具有实用价值和应用前景。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文三等奖。铜版纸损纸回用是生产中的一个难题,崔志平等人的“铜版纸损纸回用对浆料留着和滤水性能的影响”,系统地研究了铜版纸损纸回用对浆料留着和滤水性能的影响,具有科学性和实用性,并具有一定的经济效益,研究结果可供同类生产企业参考借鉴。尹超的“ASA中性施胶剂在文化用纸生产中的应用”,结合ASA施胶剂在大型文化纸机中的应用案例,对ASA现场乳化、施胶稳定性及控制水解等方面进行了深入探讨,在生产实践中做到如此细致的研究,难能可贵,实用性强,具有很好的实用参考价值。刘国栋等人的“研磨碳酸钙涂层材料的渗吸特性与分析”,针对研磨碳酸钙纸张涂层材料的渗吸特性及经典的Lucas-Washburn渗吸模型,揭示了材料的渗吸性能,研究成果对研磨碳酸钙在纸张涂布领域应用有较好的理论指导意义。
铝硅粉煤灰是火力发电厂的固体废弃物,每年排放量大,造成空气污染和场地占用问题。郝宁等人的“多孔硅酸钙与纤维共磨加填对纸张性能的影响”,以粉煤灰氧化铝提取氧化铝过程中形成多孔结构合成硅酸钙副产品用于造纸填料为研究对象,实验对比研究了常规磨浆、加填与纤维共磨的处理方式对纸浆滤水性、加填纸松厚度、纸张抗张指数及光学性能的影响。SEM分析表明,与传统加填方式相比,采用多孔硅酸钙与纤维共磨方式加填的纸张中均存在细小纤维包裹缠绕的复合结构。研究成果对工业废弃物的资源化开发利用有重要的参考价值。采用高加填技术提高纸张填料含量是造纸技术的重要发展方向。纸张高加填可节省植物纤维原料、降低纸幅干燥过程的蒸汽消耗,提高纸张光学特性,赋予纸张优良的印刷性能,但在生产过程增加填料用量,会造成纸张强度和施胶度的降低以及首程留着率下降,并使生产过程中化学品用量增加、成形网磨损加大。朱宏伟等人的“阳离子淀粉与碳酸钙预絮聚加填技术研究及生产应用”,在加填之前,将新型阳离子淀粉与碳酸钙进行预絮聚,然后在文化用纸生产中添加经预絮聚技术处理的填料,通过小试及中试试验研究发现,通过控制预絮聚体的粒径,获得良好稳定性的预絮聚体,淀粉在碳酸钙表面覆盖,增加了其结合性能,纸张表面强度及填料留着率均得到一定程度改善,填料留着率平均提高24.2个百分点。该技术的提出和研究成果在纸张高加填技术研究领域具有实用性。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文优秀奖。
特种功能纸的研究、开发、生产近年来备受关注。摩擦材料的性能对各种动力机械的制动至关重要,我国对纸基摩擦材料的研究起步晚,在纸基摩擦材料方面的研究和生产与发达国家差距较大。王贝贝等人的“纸基摩擦材料摩擦磨损性能的研究”,对纸基手抄片采用丁腈乳胶浸渍、酚醛树脂浸渍、热压成型,制备纸基摩擦材料,实验研究了浸渍量、热压压力对纸基摩擦材料性能的影响。实验结果表明,当酚醛浸渍量为24%、成型热压压力15 MPa、丁腈乳胶固含量为4%时,得到的纸基摩擦材料的动摩擦因数稳定而且较高,磨损率较低。研究成果有一定的实用意义和社会效益。李厦等人的“纤维密封材料生产中助滤体系的应用研究”,系统研究了阳离子聚丙烯酰胺单元助滤体系、阳离子聚丙烯酰胺-膨润土微粒体系和聚氧化乙烯-木素磺酸钙体系在纤维密封材料生产中的应用,对综合效果最佳的阳离子聚丙烯酰胺-膨润土微粒体系进行了进一步优化研究,考察了pH值、电导率、阴离子垃圾含量等环境因素对助滤体系使用效果的影响。对纤维密封材料的实际生产有一定的指导意义。唐爱民等人的“对位芳纶纸浸渍增强作用的研究”,采用红外光谱、热性能分析手段对4种聚酰亚胺树脂的结构和稳定性进行分析,用聚酰亚胺树脂浸渍对位芳纶原纸,考察浸渍量对对位芳纶纸强度性能的影响及对位芳纶纸与浸渍树脂的相容性。制备的对位芳纶纸具有密度小、比强度大、比刚度高、抗冲击、突出的耐腐蚀和自熄性、良好的高温稳定性和透电磁波性能等优点,研究成果在高温绝缘材料、航空航天等领域有较强的应用价值。壳聚糖是研究较多的抗菌剂,胡芳等人的“壳聚糖-蒙脱土复合抗菌涂布纸的制备及性能研究”,采用壳聚糖与蒙脱土制备复合涂布液,并对纸张进行涂布,制得壳聚糖-蒙脱土复合抗菌涂布纸,实验研究了复合涂布液的制备工艺对抗菌纸抗张指数和对金黄色葡萄球菌抑菌性能的影响,具有实用价值,可为相关研究和开发提供参考。
浆渣主要成分是短纤维、细小纤维、木素、树脂或多种杂质,作为废弃物进行填埋、焚烧处理,或重新蒸煮磨浆作为纤维原料再利用,但都会带来一些问题,一种新的方法是模仿造纸过程纸幅成形将浆渣与丙烯酸乳液进行复配,制成具备抗水性、耐候性的材料,喷涂在扬尘污染源上,替代喷水和帆布覆盖防治矿堆、建筑垃圾等飞尘。陈夫山等人的“纤维基抗水材料的制备”,以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯作为单体,在不同单体配比下,用核壳乳液聚合法合成了4种丙烯酸乳液,将制得的丙烯酸乳液分别与浆渣经共同分散、涂膜、干燥制得纤维基抗水材料。有效地利用了废弃物,研究具有一定的创新性,该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文优秀奖。
在欧美等造纸发达国家和地区,碳足迹评价系统已经非常成熟,而我国造纸行业碳足迹的评价工作尚处于起步阶段,在造纸行业开展碳足迹评价,明确造纸行业温室气体排放水平,向社会公布造纸产品碳足迹是造纸企业展示社会责任的一个重要方式,也是降低产品碳足迹的一个重要举措,有助于造纸企业掌握减排机会。张清文等人的“100%OCC生产的箱纸板碳足迹评价”,以100%OCC生产的箱纸板作为典型产品,评价了其在全生命周期中温室气体排放,研究成果对促进造纸行业碳足迹评价工作的开展,为我国造纸工业向绿色造纸、低碳造纸方向发展提供有力的支持,符合时代发展要求,有利于推动造纸行业节能减排,实现低碳经济。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文三等奖。
2.4湿部化学及化学品
2015年《中国造纸》上发表的关于湿部化学及化学品方面的文章共22篇。研究内容涉及各种助剂的合成、制备及应用效果研究、分析和探讨,用以改善纸张的施胶性能、强度性能和稳定性能等。
为了克服废纸回用后强度等指标劣化明显且多变,单一干强剂难以适应其增强要求的难题,开发不同电荷的增强剂体系,提高高剪切力下浆料的留着和滤水性是解决这一问题的关键。袁明昆等人的“CMC-CSPI二元增强体系在废纸造纸中的应用研究”,探讨了自制阳离子大豆分离蛋白与CMC组成的二元体系,对纸张增强的协同效果及浆料滤水性能、细小组分留着效果影响,对比分析了单独使用CSPI和CMC效果,研究结果表明,CMC-CSPI二元增强体系以混合方式加入,CMC用量为0.5%、CSPI用量为2.5%,增强效果比单独使用CMC或CSPI效果都好,对浆料滤水性能、细小组分留着率的改善优于CMC,但不如CSPI改善效果好。该研究成果在废纸浆增强体系和大豆分离蛋白的资源化开发领域有所创新。碳纤维功能纸可用作发热材料,电磁屏蔽材料,防静电包装材料及燃料电池用气体扩散层材料,应用领域十分广阔,但碳纤维间无结合强度,难以成形和抄纸。胡志军等人的“增强剂对碳纤维纸性能影响的研究”,研究了三聚氰胺甲醛树脂、聚酰胺环氧氯丙烷、聚乙烯醇和阳离子聚丙烯酰胺4种典型增强剂的浆内添加和表面涂覆对碳纤维纸强度、透气度和导电性的影响,并分析了压榨对碳纤维纸性能的影响,实验结果表明,增强剂在提高碳纤维纸物理强度的同时降低了碳纤维纸的导电性和透气性。压榨可以明显提高碳纤维纸的抗张指数,可强化增强剂的效果,研究成果可为新型碳纤维材料的开发应用提供有意义的参考。制浆碱回收过程产生大量白泥,煅烧后可用于苛化工序或作造纸填料。草浆或竹浆白泥中含有一定量的硅和其他杂质,在白泥回收加填中引起很多问题,虽然许多研究阐述硅对草浆白泥碳酸钙及成纸性能影响,但硅对白泥碳酸钙结构影响的研究却鲜有报道。夏新兴等人的“硅对白泥碳酸钙孔结构的影响研究”,用Na2SiO3配制出不同硅含量模拟滤液,苛化反应生成不同硅含量的碳酸钙,探讨硅对碳酸钙结构的影响,研究发现,白泥碳酸钙比表面积随着硅含量的提高逐渐增大;孔体积随硅含量增加而增加,且硅含量越大越有利于形成较小尺寸的孔。采用FHH模型计算分型特征,随着硅含量的增加,碳酸钙表面分形维数增大,随着硅含量增加,碳酸钙表面形状逐渐由规则谷粒状或方形变成不规则片形。该研究成果在草浆碱回收白泥回收资源化利用领域有显著的实用价值和理论价值。
谢清萍等人的“纳米CaCO3在淀粉液中分散技术研究”,探讨了纳米级CaCO3在表面施胶液中的分散,建立了纳米CaCO3分散效果的表征方法,研究具有创新性,研究成果对于利用纳米级CaCO3表面施胶液的特性开发新型纸基材料具有指导作用。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文优秀奖。刘士亮等人的“一种新型阳离子复合表面施胶剂的研制及应用”,采用创新发明的专用生产反应器装备,研制合成了一种新型的阳离子复合表面施胶剂,实验表明,新研制的复合表面施胶剂与市场上目前常用的相比,不仅增强效果好,而且制备工艺更简单,熟化时间缩短,使用成本降低,研究成果具有较好的实用性。
微生物危害是纸质文物最主要的病害之一,为保护古旧字画、典籍等类纸载资料,开展霉菌对纸张的破坏形式研究,有利于纸质文物的保护研究工作的开展。张慧等人的“霉菌对纸张化学性能影响的研究”,针对纸质文物保存中的霉菌病害问题,实验研究中将分离的7种霉菌分别接种于宣纸上进行培养,通过测定霉菌生产后纸张样品的α-纤维素含量、木素含量、羧基含量和聚合度,定量衡量霉菌对纸张化学成分的影响,对文物纸张的保护及应用有实际意义。
裴继诚等人的“造纸系统环境对胶黏物沉积性能的影响”,通过检测添加胶黏物模型物纸浆中大胶黏物的含量、个数、平均面积,分析滤液的阳离子需求量、浊度和制浆滤水性来确定造纸系统环境的变化对胶黏物沉积的影响,研究结果可为胶黏物的控制提供参考和指导。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文优秀奖。
随着涂布纸和纸板生产量的增长,原本就短缺的优质水洗高岭土供应也变得更加紧张,寻找一种质优价廉的水洗高岭土替代品来满足涂布纸和纸板正常生产的需要显得格外重要。苏艳群等人的“滑石粉在涂布白纸板面涂涂料中的应用研究”,以滑石粉取代涂布白纸板面涂涂料中的高岭土,对比分析了滑石粉不同用量对面涂涂料流变性能及涂布白纸板成纸性能的影响。通过实验室实验和纸机生产试验结果表明,滑石粉取代高岭土是可行的,涂布白纸板的白度、平滑度、表面吸水未发生明显变化,但印刷光泽度与光泽度的差值以及印刷表面强度明显提高,研究立意新颖,内容充实,具有理论意义和实用价值,可为滑石粉在涂布白纸板面涂涂料中的应用提供参考。
王磊等人的“彩色卷烟纸色素微胶囊制备的研究”,以聚乙烯醇为囊壁材料,色素为芯材,硫酸钠溶液为凝聚液,研究了色素微胶囊的制备条件,研究成果对开发新型的彩色纸产品,具有一定的实用性。
岳小鹏等人的“解键剂用于PBS-CTMP复合材料界面改性的研究”,以解键剂对化学热磨机械浆(CTMP)进行预处理,并制备PBS-CTMP复合材料,实验结果表明,解键剂在复合材料体系中起到了润滑剂的作用,对其加工制备有较好的效果。
2.5废水处理、碱回收设备与环保综合利用
2015年《中国造纸》上发表的关于环保与综合利用方面的文章共24篇。
制浆造纸的环境污染问题较为突出,废水污染物浓度高,成分复杂,含有难生物降解的可吸附有机卤化物(AOX)、残余木素、重金属等,造纸废水的处理一直都是制浆造纸企业减少环境污染的重要环节,若处理不当将严重威胁生态环境安全及人类健康。AOX具有致癌性、致畸性和致突变性,欧美等发达国家和地区及我国均为造纸工业AOX排放制定了严格的控制和排放标准,并投入巨资开发控制AOX产生和排放的清洁技术和治理技术。但目前造纸行业对AOX危害的研究和污染控制基本上是针对水环境和漂白废水而进行的,对纸张产品中AOX含量及原辅材料中AOX含量的关注和研究较少。张升友等人的“我国制浆造纸AOX的来源分析及其减量化建议”,采用微库仑滴定法测定了常见的纸张、常用的纸浆原料和辅料、制浆造纸企业生产用水中AOX含量,首次系统研究和分析了造纸原辅材料等输入端和纸张产品AOX含量的规律及输入端材料中检测出高含量AOX的原因,填补了我国造纸工业AOX研究的空白。研究结果揭示了造纸企业生产系统输入端带入的AOX不容忽视及输出端纸产品中AOX含量同样应引起重视的重要事实。在制浆造纸输入端方面,自然环境污染造成了木材等天然纤维原料AOX检出,且含量较高,芦苇和麦草的AOX明显高于木材和竹子,生产用水也同样存在AOX污染问题;废纸原料中AOX含量普遍较高,说明纤维和辅料对AOX的吸附较强及纸张中AOX不易降解,具有一定的可持续性,废纸进入环境后AOX的污染需引起重视;含氯漂白的纸张产品AOX含量普遍较高,且含元素氯漂白的纸张产品AOX更高,而某些生活用纸AOX含量很高,对人体健康的危害值得研究。研究结果表明,造纸企业不仅要采取ECF和TCF漂白技术以控制AOX的产生,还要关注原辅材料中带来的AOX输入问题,必要时停止高AOX含量原辅材料的使用,并对原辅材料和水源进行处理。研究成果对科学、全面控制我国造纸工业AOX污染有重要意义,为造纸工业AOX生命周期研究和人体健康研究奠定了基础,同时为我国造纸工业AOX污染控制提供了新方向和新思路,具有实用性、科学性和导向性,可作为我国AOX污染控制标准和产品标准及相关政策制定的依据,对促进造纸行业的可持续发展有指导作用。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文一等奖。
制浆造纸废水处理是造纸工业节能减排的重要措施之一,对造纸行业意义重大,也是当今节能减排的头等大事,造纸废水的深度处理技术是废水达标排放以及回用的关键技术。近年来,基于硫酸根游离基高级氧化废水深度水处理技术得到迅速发展,硫酸根游离基的氧化能力远比氢氧游离基高得多。目前我国制浆造纸废水广泛采用Fenton氧化法深度处理,但Fenton法必须在pH值2~3条件下才能有效降解废水中有机物,具有碱性的制浆造纸废水必须首先消耗大量酸进行酸化后才能添加Fenton试剂;反应后还要再用碱将废水中和至中性排放;需要消耗大量酸、碱。也有人为了简化,尝试将废水只酸化至pH值为6左右再补加大量过氧化氢,以达到同样效果,但这样使出水中含有大量残余过氧化氢,造成排放水体二次污染。万金泉等人的“SR-AOPs深度处理制浆造纸废水的研究”,提出了用比氢氧游离基具有更强氧化能力的硫酸根自由基替代Fenton法深度处理废水的新方法,废水不需调节pH值,直接获得有效的氧化效果,克服了Fenton法的许多缺点(如pH值必须强酸性),可简化操作,节省操作成本,是一种有前途的废水处理方法。研究内容新颖,有学术意义和实用价值。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文二等奖。
造纸行业是高耗水行业的代表,目前随着生态环境压力的增大,造纸企业已经越来越向集中化和大型化发展,这样才有能力进行环保设施的投资;当然大型化运行过程中也发现了一些问题,例如在广泛采用的高效厌氧反应器(IC、UASB和EGSB)出现的颗粒污泥钙化问题,钙化现象不仅在反应器内壁和管道中结垢,更重要的导致颗粒污泥趋向无机化,明显降低颗粒污泥的生物活性。因此,对于原水钙离子较高的废水,找到一个维持颗粒污泥稳定和钙化的平衡点,是个现实的理论问题。薛方勤等人的“废纸造纸废水厌氧处理中降低反应器颗粒污泥钙化的研究”,对废纸造纸废水厌氧处理反应器颗粒污泥钙化的危害和原因进行分析,通过在废纸造纸废水中补加适量Na2CO3的方法来降低厌氧反应器颗粒污泥钙化的问题,这样不会带来pH值的明显上升,能够提高厌氧反应器的去除效果,从根本上降低厌氧系统颗粒污泥钙化的程度,技术上不需要对厌氧反应器进行实质性改造,仅在现有的初沉池或气浮单元的基础上,通过简单增加加药设备和在线的pH值监测设备即可,易于实现,操作方便,对废水处理中颗粒污泥理论和实践提供参考。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文三等奖。刘玉等人的“纳米零价铁-微纤化纤维素复合材料的制备及在造纸废水深度处理中的应用”,通过将废水深度处理-砂滤后得到的纳米零价铁-微纤化纤维素复合材料回用于造纸废水的前絮凝段,探讨纳米零价铁-微化纤维素复合材料深度处理造纸废水的最佳工艺条件及废水初始pH值对处理效果的影响,研究发现,采用微纤化纤维素作为载体,既可以保持纳米零价铁较好的絮聚、吸附特性和还原废水中有害物质的高反应活性,促进有机物的降解,同时又能使纳米零价铁-微纤化纤维素复合材料具备微纤化纤维素的物理结构和力学性能,使得复合材料易与水分离,避免二次污染,为废水深度处理提供了一种新的思路,研究成果具有较高的创新性和实用性,对实际生产具有较好的指导作用和经济效益。杨硕等人的“复合铁铝絮凝剂的制备、表征及在造纸废水处理中的应用”,以盐酸酸洗废液为原料制备了一种复合絮凝剂——聚合氯化硫酸铁铝(PAFSC),并将其用于造纸废水的深度处理,达到以废治废的目的,实现双赢。莫广付等人的“吸附技术在造纸废水深度处理中的应用”,实验设计的电吸附装置工艺流程简单、运行维护方便、无二次污染,不仅可以除去水中的离子,还可以除去部分COD,解决了超滤膜产水带来的离子积累问题,也解决了反渗透膜处理浓水难题,为电吸附技术在造纸废水深度处理中的应用做了有益的探索。
刘琳等人的“造纸固体废弃物的性质与资源化利用”,对国内外造纸固体废弃物的来源、种类、性质、成分、危害、资源化利用技术进行系统的综述,对我国绿色造纸和造纸循环经济的发展具有良好的指导意义。韩卿等人的“造纸污泥酶改性及其对制备LMG复合材料性能影响的研究”,采用酶改性之后的造纸污泥作为填料制备PVC复合材料,可以很有效达到减排、固碳作用,创新、实用、导向性好。该文章为解决造纸污泥的出路问题提供了新思路,为复合材料制备提供廉价的原料资源,研究成果具有环境和经济效益及实用价值。
目前生产浆粕的黑液中由于含有较多的糖组分,导致黑液的黏度增加,蒸发结垢和燃烧值降低。因此探讨如何对溶解浆的黑液进行处理对于企业来说尤其关注。苏振华等人的“棉浆粕黑液固形物与苇浆黑液固形物混合燃烧性能的研究”,以棉浆黑液固形物和苇浆黑液固形物为研究对象,分析了其物化性能,测定了两种固形物以不同比例混合样品的膨胀体积和发热量,研究了其热解性能,并进一步采用Coats-Redfern法对混合固形物样品燃烧过程的活化能和频率因子进行了求解,对混合黑液进行拟合,求得不同比例混合黑液的活化能E和频率因子A均优于单纯的棉浆粕黑液,为燃烧法处理棉浆粕黑液提供了理论指导和实际可能,从而显著降低棉浆企业制浆废水处理的难度,也为处理不同种类黑液提供了处理的途径和方法,是一种有益社会的探索和创新。王鑫宇等人的“杨木APMP制浆化学预处理废液中有机物的分析”,研究了不同化学预处理条件对APMP废液中的木素及糖类的影响,研究题材新颖,抓住现今制浆造纸领域的热点问题进行研究,并且取得了一定的研究成果,为改善APMP制浆废液浓度高、水温高、降低APMP制浆化学预处理废液中难降解有机物及有毒物质含量做出了有意义的探索。
2.6纸机及其辅助设备、自动控制及传动控制
2015年在《中国造纸》上发表的关于纸机及其辅助设备、自动控制及传动控制方面的文章共40篇。其中纸机及其辅助设备19篇,自动控制及传动控制21篇。
造纸工业在经历了高速发展30多年之后的今天,造纸工作者所面临的挑战是开发、制造国产化、现代化的造纸机及辅助设备。胡连华等人的“基于工业机器人的纸卷自动包装系统设计”,对造纸企业现有的纸卷包装系统进行设计,给出了一种工业机器人替代人工放置内外封头实现纸卷自动包装的方案,实现自动化包装操作,提高工作效率,符合目前比较流行的工业4.0的要求,文章就整个设计过程进行了详细的介绍,对纸卷包装自动化具有实用参考。
石先城等人的“基于CAN总线和OPC技术的分布式横向控制系统”,通过以太网与CAN总线两层网络设计的分布式系统易于扩展、适合横向控制过程的多组大规模执行器协调控制的结构特点,设计的基于CAN总线的智能执行器和底层通信软件有效完成了局部信息处理一底层控制,基于OPC通信的主节点满足了系统的实际需求和控制要求。应用于生产实践表明,控制系统可行、有效。汤伟等人的“基于OPC技术卡伯值软测量的实现”,解决了不同监控系统间实时数据交换难题,实现先进控制算法的无缝传输和实验测试,较好地满足软件测量系统对数据实时高效的要求,过去类似文献报道不多,尤其在国外卡伯值测量仪器垄断的情况下,文中所描述采用软测量的方法能从实际上节约用户投资,论述比较全面详实,对生产企业有较好的借鉴作用,该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文三等奖。
2.7废纸脱墨、浆料的洗涤、筛选及漂白
2015年《中国造纸》上发表的关于废纸脱墨、浆料的洗涤、筛选及漂白类的文章共11篇,其中废纸脱墨类文章4篇,浆料的洗涤、筛选及漂白类文章有7篇。
困扰废纸浆利用的最大问题就是胶黏物问题。赵晨等人的“膨化法、附聚-磁选法脱除OCC浆中DCS的研究”,对比了膨化法和附聚-磁选法去除OCC浆中的DCS物质的效果,附聚-磁选法效果较好,可以明显降低OCC浆中DCS的含量,提高DCS的稳定性,降低了废水中的金属离子含量。具有一定的应用前景。
氧脱木素被广泛用于ECF和TCF漂白的首段,环境污染小。秦景焘的“氧脱木素在蔗渣浆ECF漂白中的应用”,介绍了广西永鑫纸业13万t/a漂白蔗渣浆中,ECF漂白工艺的首段增加氧脱木素的技改项目的工艺流程、设备选型、技术参数以及使用效果,技改完成后,提高蔗渣浆的白度、降低漂白成本和降低废水的处理费用,给企业带来了良好的经济效益和社会效益。可为相关企业提供实用参考。
2.8专题论坛
2015年《中国造纸》刊登的专题论坛类文章有13篇,这类文章涉及面很广,分别对我国造纸行业的焦点和热点问题进行了全面的分析论述,并对未来的发展进行展望,对造纸行业的发展指导性强。
生物质精炼是将生物质资源转化为能源和多元化、高附加值生物质产品的一种有效途径,是实现高值化利用原料和资源化利用三废的有效方法,制浆造纸的特点使得造纸企业成为生物质精炼不可多得的发展平台。陈安江的“生物质精炼技术及在造纸行业的应用及趋势”,介绍了传统制浆造纸工业与生物质精炼相结合的几种可行模式和相关技术的应用情况以及发展趋势,符合当前制浆造纸行业的发展热点,对利用秸秆资源的造纸企业考虑在秸秆生物质精炼的综合利用方面提供参考。
郭彩云的“基于生物经济产业链的芬兰造纸工业新技术和新产品”,通过对芬兰造纸及相关企业的参观考察,介绍了芬兰正在实施的生物经济战略及生物经济发展概况、基于生物经济产业链的领先造纸企业、领先设备供应商的新技术和新产品,可为我国造纸业借鉴芬兰等国的先进经验、开拓发展思路、优化产品结构和技术结构、发展绿色供应链提供一定的参考。
节能减排是造纸工业可持续发展的必由之路,而提高原料利用率、节能降耗、污染控制和调整产品结构是企业发展关键,但对纤维浆料过程流源污染的实质缺乏深刻认知,导致制浆造纸过程污染控制与治理不理想。李友明的“对纤维浆料过程流源污染的再认知”,通过对制浆蒸煮过程环保压力及浆料过程流污染物质流程分析,揭示制浆造纸过程流源污染的实质因素,文章以独特的视角提出一些新观念,具有科学性和导向性,并具有一定的社会效益或经济效益,能够引发业界的更多关注与思考,对学术界和行业内进一步认知制浆造纸工业的环境实质,调整研究思路和相关措施有参考价值。该文获得《中国造纸》2015年度优秀论文优秀奖。
2.9其他文章
2015年《中国造纸》上发表的文章还有关于分析检测类(7篇)、专访类(4篇)等文章。这些文章分别对各自类别所涉及的问题进行了研究、分析和陈述。
分析检测类文章分别为采用分光光度法法、红外光谱法、近红外光谱法、液相色谱法-质谱法等检测方法对纸张、纸浆及原料各组分的测定及分析,测定方法和结果对实际生产及实验研究有一定的参考作用。
近红外光谱可通过化学计量方法在近红外光谱图与样品物化性质之间建立数学模型,实现样品的快速、高效、无损地预测样品相应的信息数据。吴珽等人的“近红外光谱法快速测定制浆杨木的材性”,用常规方法测定4种常用杨木原料的化学成分和基本密度,采集样品的近红外光谱,运用最小二乘法和交互验证方法,分别确定最佳主成分数并建立样品综纤维素、木素、苯-醇抽出物和基本密度的校正模型,预测均方根误差和绝对偏差基本符合对误差的要求,研究成果可实现制浆造纸常用杨木材性的快速测定,具有使用价值,该方法的建立也为其他造纸纤维原料的快速材性测定提供理论指导。
专访类文章“日本造纸业调整结构进一步推进行业发展——废纸回收和能源利用发展战略”,详细介绍了日本造纸业调整时期产业结构的变化和造纸行业的发展、日本废纸利用现状和利用率、造纸行业的发电业务,并介绍了日本造纸行业支撑机械、材料、化学品制造商。对目前我国大型造纸公司的中长期发展战略有着重要的借鉴作用。
3结语
《中国造纸》为了适应期刊网络化和数字化发展的需要,促进编辑工作现代化,缩短稿件处理周期,引入期刊采编系统,并于2015年8月开始试运行,《中国造纸》期刊采编系统包含网刊发布系统、作者在线投稿系统、专家在线审稿系统、编辑在线采编系统、在线订阅系统、期刊发行系统等。可实现作者投稿、专家审稿、编辑处理来稿的网络化。并可方便编辑与作者、读者的沟通。
(责任编辑:常青)
Published Articles in 2015 of China Pulp & Paper: a Review
MA Xin*CHANG QingLIU Zhen-huaDONG Feng-xia
(ChinaNationalPulpandPaperResearchInstitute,Beijing, 100102)
(*E-mail: cpp2108@vip.163.com)
Abstract:Published articles in 2015 of China Pulp & Paper were classified. Some papers were briefly analyzed and reviewed, and best papers award of 2015 were also introduced.
Key words:China Pulp & Paper; classification; best paper award
收稿日期:2015-10- 09(修改稿)
中图分类号:TS7
文献标识码:A
DOI:10.11980/j.issn.0254- 508X.2016.02.012
作者简介:马忻女士,教授级高工;《中国造纸》执行主编。