造纸专科毕业论文(精选5篇)

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造纸专科毕业论文 第1篇

1.1漆酶在制浆中的应用

造纸厂的蒸煮制浆过程就是用化学药品溶出、脱除木素的过程,一般的化学制浆,不但成本高、能耗大,而且对环境污染也较为严重。而使用由白腐菌生产的漆酶将原料的木素降解成低分子木素,增加了木素的溶出和被抽提的能力,从而实现木素与纤维素、半纤维素的分离。用漆酶和介体HBT在蒸煮前对麦草进行预处理,可降低纸浆的Kappa值,提高纸浆的白度和强度。Jujop的研究表明,在20%~90%,pH值2~10条件下用漆酶进行预处理,可以对原料中的木素进行改性,磨浆能耗明显降低,每吨浆能耗由1300kW•h降至850kW•h,节省动力约30%,且机械浆的物理性能得到改善,纸浆质量达到化学热磨机械浆的水平。

1.2纤维素酶在制浆中的应用

在机械制浆前加化学预处理,除去或改变一部分木素结构,可以改善纸浆的强度,但降低了纸浆的得率,损害了纸浆的光学特性,废水的排放量和污染负荷也相应增加,而经由木霉所产出的纤维素和半纤维素酶处理则结合了机械法制浆和化学机械法制浆的优点,克服其缺点,除了可以增加纸浆的强度性能之外,还能显著降低机械磨浆时的能量消耗。

2、微生物酶用于纸浆漂白

传统的含氯漂白产生大量有毒和强致癌性物质对环境和人类造成极大危害,已逐渐被无氯漂白所取代,而以某些真菌产生的漆酶不仅能氧化非酚结构,而且能使硫酸盐浆脱木素和脱甲氧基。佐治亚大学的研究者发现一株漆酶产菌———朱红密孔菌(P),以产生自己的氧化还原中介物3-羟基邻氨基苯甲酸(3-,3-HAA)。漆酶加3-HAA系统不仅能氧化非酚模式化合物,而且能降解合成的木素。通过筛选或诱变培育出假单胞菌(Pseudoznonassp.)G6-2,枯草杆菌(Bacillussp.)A-30等木聚糖酶高产菌株进行了分离纯化的酶学研究,其所产木聚糖酶运用于生物漂白技术,其结果表明木聚糖酶在多种浆种的不同漂白工艺中都有明显的助漂作用。用于桦木浆CEH三段漂和ECF漂白,在保持白度,得率,强度基本不变的情况下,可减少近50%氯或二氧化氯用量,漂白浆的白度稳定性也有所提高。

3微生物酶用于造纸废水处理

在制浆和造纸生产过程中,造纸废水可分为黑液、中段废水和纸机白水。黑液是整个造纸过程中污染最为严重的废水,木素是造成造纸工业排放黑液COD和色度形成的主要原因。白腐菌具有能降解木素和变性木素的酶活系统,能将漂白废水中的有机氯化物转变成无机氯和CO2,并破坏发色基团组织和结构,降低漂白废水中的TOCl、BOD、COD和色度。范伟平等利用微电解-白腐菌生物降解-絮凝沉降联合处理系统对活性染料生产废水进行处理,在最佳pH和温度及接触停留时间下,其COD去除率达90%以上,色度去除率在95%以上。另有研究表明,使用坚强芽孢杆菌产生的絮凝剂处理印染废水和酵母废水,可取得良好的絮凝效果,由李云鹏等从剩余污泥中制得微生物絮凝剂LBF经实验相比于PAC效果更好,其COD、SS、色度去除率都高于PAC处理的废水样。

4微生物酶用于造纸工业中的其他用途

造纸专科毕业论文 第2篇

进行试验的制浆企业产能100万t/a,商品浆产能40万t/a。制浆原料主要为木材、废纸和芦苇。废水处理系统的运行工艺流程为:废水→初沉池→冷却塔→选择池→厌氧池→好氧池→二沉池→深度处理(超效浅层气浮系统)→达标排放。该企业好氧系统长期稳定运行时,二沉池出水CODCr稳定在250mg/L以下。废水处理系统进水CODCr保持在1250mg/L,BOD/COD为,每天进水量为45000m3,进水总氮值为2mg/L,需要补充氮磷营养,经计算每天需要投加1012kg氮源,换算成尿素为2154kg,实际每天尿素用量为2100kg。在废水处理不同时期,SN可发挥不同形态氮的协同效应,显著提高氮的利用率。为了确定SN能够高效地替代尿素,在产品开发阶段,以废水处理系统为研究对象,使用SN替代尿素,在废水中含有相同量的BOD时,尿素用量按照理论营养需求m(BOD)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1计算,经计算,最终确定本试验的SN总用量为原尿素用量的1/3(以尿素质量计),即SN总用量为2100kg×1/3=700kg。试验中使用SN时,采取逐步替代尿素的方法,即分三个阶段在选择池投加SN和尿素,最终使SN完全替代尿素。由于SN是液态,可直接泵入选择池;尿素则需要先在尿素罐中溶解,再泵入选择池。表1为三个阶段中SN和尿素的用量。

2检测方法

SN作为一类新型氮源药剂,无毒无害,能够高效少量地替代传统氮源。目前评判SN的高效性和安全性主要为二沉池出水的氨氮浓度、二沉池出水CODCr、好氧池末端SV30(污泥沉降比)和生物相。本试验取样地点为初沉池出口、选择池出口、好氧池出口、二沉池。水质检测项目、检测频次和检测方法。

3结果与讨论

氨氮浓度

氨氮是指水中以游离氨(NH3)和铵离子(NH4+)形式存在的氮,是微生物和水体生态植物等最易吸收利用的氮源。当水体中氨氮浓度过高时,会导致水体富营养化,对鱼类及某些水生生物有害,所以工业废水处理后需要达到一定的限值才能排放。该制浆造纸企业废水处理氨氮浓度排放标准依据GB/T3544—2008中现有企业排放限值为10mg/L[8],结合当地环保部门的规范,实际排放限值为8mg/L。图1为在使用SN期间废水处理生化系统进、出水的氨氮浓度。从图1可以看出,SN逐步替代尿素时,在不同替代阶段,其氨氮浓度呈现不同的规律。第一阶段,用233kg的SN替代中试前尿素用量中的1/3(即700kg尿素),其他氮源仍为尿素,在此阶段,选择池出水氨氮浓度比较低,平均为,二沉池出水氨氮浓度波动较大。出现此类规律的原因主要为:①此阶段SN仅替代了中试前尿素用量中的1/3尿素,而SN中含有部分氨态氮,剩下的为其他形态的氮,再加上初沉池废水中的氨氮含量,导致选择池出水氨氮浓度较初沉池废水更高,随着SN逐步替代尿素,选择池出水氨氮也逐渐增大,最终趋于稳定。②SN为液体氮源,其中氮形态丰富,使用它替代尿素时,系统需要短暂的适应期,从而导致二沉池出水氨氮浓度波动较大。第二阶段,用466kg的SN替代中试前尿素用量中的2/3(即1400kg尿素),其他氮源仍为尿素,在此阶段,选择池出水氨氮浓度均值为,二沉池出水氨氮浓度波动较小,呈下降的趋势,主要原因在于系统逐步适应了SN作为氮源。第三阶段,用700kgSN完全替代中试前尿素用量(即2100kg尿素),在此阶段,选择池出水氨氮浓度均值高达,高氨氮含量的主要来源为SN中的氨态氮及初沉池废水中的氨态氮。但在此阶段,二沉池出水氨氮浓度平稳,均值仅为,远远低于排放限值标准。其结果表明,SN能够安全地替代尿素,用量仅为原尿素用量的1/3时,二沉池出水达到排放标准。系统出水氨氮浓度稳定,即SN能够很好地被微生物利用。

去除效率

CODCr是废水处理厂运行管理中一个重要的有机物污染指标。为使用SN中试期间,废水处理系统CODCr的去除情况。该制浆企业废水处理系统初沉池CODCr在1100~1350mg/L,波动不大,说明该企业废水处理系统废水水质比较稳定,系统不会受到水力负荷冲击,在此情况下使用SN,避免了水力负荷冲击的影响。从二沉池出水CODCr曲线可以看出,使用SN逐步替代尿素的过程中,第一阶段和第二阶段系统CODCr稍有偏高,但总体趋于稳定。当系统外加氮源全部为生物活性氮时,废水处理系统CODCr完全低于250mg/L,期间最高为248mg/L,最低为220mg/L,平均值为。就CODCr去除效果而言,第三阶段,即系统外加氮源全部为SN时,CODCr去除率为,高于第一阶段的和第二阶段的,说明外加SN作为废水处理系统的氮源,能够安全地替代尿素,且能够提高系统的处理效率。

30是分析活性污泥沉降性最简便的方法,SV30值越小,污泥沉降性能越好,SV30值越大,沉降性能越差,以致出现活性污泥膨胀现象。废水处理系统中营养比例相当重要,一般细菌营养比例为m(BOD5)∶m(N)∶(P)=100∶5∶1。如果氮营养缺乏时,可能会产生膨胀现象。因为若缺氮,微生物新陈代谢过程中,不能充分利用碳源合成细胞物质,过量的碳源将被转化为多糖类胞外贮存物,这种贮存物是高度亲水型化合物,易形成结合水,从而影响污泥的沉降性能,产生高黏性的污泥膨胀[9]。当用SN替代尿素,用量仅为尿素用量的1/3时,从总氮含量上,SN总氮含量低于尿素总氮含量;但从吸收效率上看,SN更加容易被利用。图3为逐步使用SN过程中,好氧池活性污泥的SV30变化情况。从图3中可以看出,在第一阶段,SV30与中试前的SV30(为33%)相当;当进行第二阶段时,SV30偏高,但没有出现活性污泥膨胀现象。出现SV30偏高的原因主要是活性污泥处于适应SN作为氮营养的一个过程,数据显示,第二阶段末期,SV30恢复为35%。当SN完全替代尿素时,SV30一直稳定在30%~35%,与只用尿素时相比,SV30没有发生太大的变化。总之,尿素和SN这两类氮营养物质,作为微生物营养时,都能够满足微生物的营养需求,只是SN能够高效少量地替代尿素。图3使用SN期间好氧池SV30的变化

生物相

在使用SN逐步替代尿素期间,每天观察好氧池活性污泥的生物相,结果为:菌胶团结构较密实,没有发现太多从菌胶团中伸出的丝状菌;能够观察到活跃的原生动物和后生动物,其中数量较多的原生动物为钟虫、累枝虫和楯纤虫,数量较多的后生动物为轮虫。由生物相可以反映出生物处理系统运行正常,即说明SN能够安全稳定地替代尿素。

4结论

选用生物活性氮(SN)部分替代尿素作为氮营养,应用于某制浆造纸企业的废水处理系统,分析和总结了SN与尿素的应用特点。

作为一种新的液态氮源

完全能够替代传统氮源尿素。当SN用量仅为尿素用量的1/3(质量计)时,CODCr去除效果良好,二沉池出水氨氮浓度低于标准限值排放,SV30波动不大。

能够高效地替代尿素

主要归结于SN中携带的有机酸小分子片段,这些有机酸小分子片段充当运输载体,运送氮源至细胞体内,促进氮源的高效吸收。

为液态氮源

造纸专科毕业论文 第3篇

纸浆和纸张的生产通常是由若干单元过程组成的。无论生产要达到什么样的要求(质量和数量),都需要消耗大量的包括电和热在内的能源。2005年,全球制浆造纸工业的电力消耗量为400TWa。自此以后,对于许多高能耗产品(印刷纸种)来说其产量巳经开始下降,但整体生产水平的提高抵消了整体下降。所有公共设施供应的消耗(如电力、水、蒸汽)通常根据产量(吨、立方米等)进行对比来监控,以便更容易地提供生产一定数量的产品所需的水、电、汽等的基准。这里强调了为了监控全球范围工业的效率,要有一个“通用工具盒”的重要性。此外,从能源效率的角度来看,许多当前单元过程包含的解决方案,不代表现代的最佳可用技术(BAT)。本文总结了全球范围内制浆造纸厂生产实践中可持续性的基准、欧洲指导指令的主要特点及其对产业的影响。贝利(Payiy)提出了提高能源效率的观点,即制浆造纸厂可以从哪方面提高能源效率。

2可持续性的测量和标杆管理

随着环境问题意识的逐渐普及,可持续发展战略面临着高要求的挑战。可持续性发展已成为制定主要政治决策的考量标准之一,这个星球的未来是一些地区几乎所有政治舞台上的战略计划的核心。谋求将可持续发展与经济发展相结合是很不容易的,因为它以一种非常复杂的方式将政治和技术结合在一起。从行业的角度来说,可持续性发展的主要关注点是策划实现社会、环境和经济之间的平衡。换句话说,通过这种方法提出解决方案来提高能源、水、材料和供应链的效率,使得我们的社会经济和子孙后代可以以一种更经济的方式从技术发展上受益。许多机构都试图引导企业家通过引人生态标签和环境管理体系来促进环境友好技术的应用、标准化的单一属性和多属性的认证制度已被用来评估不同的产品和服务。除此之外,标杆管理的工具,如常用的碳足迹和水足迹,在此仅仅只是举了几个例子。然而,这两种方法都不能衡量真正的可持续性,而只能进行互相之间的性能比较。贝利已经开发了一个工具来评价可持续性、强调从实际生产数据和不集中的只有单一的意见或一个因素中寻找整个或一部分生产单元多重属性的复杂性。这些属性包括可持续发展概念的所有核心层面,即社会、经济和环境方面的问题。该方法涵盖整个制浆造纸工业的产品组合。所使用的基准数据已收集了超过50年的时间,收集的范围为全球执行的不同项目(新建和改建)。该方法由8个主要指标和超过50个子指标组成,将其完美结合以建立绿色造纸厂指标(GreenMillIndex?),如图1所示。该指标分析大规模运行的可持续性,如向水、空气和土壤中的排放以及原材料的需求、位置和运输的影响。其结果是对产品从森林到出版商的全生命周期都进行了分析,而不是仅仅只考虑到生物质转化为纸浆和纸产品的直接生产指标。从长远来看,可持续性的方法将在行业中更加引人注目,将高度重视经济、环境和社会方面的平衡。

3指令的主要特点和对制浆造纸工业的影响

欧洲能源效率和碳排放的所有主要目标都是根据欧盟(EU)协议而制定的。目标被普遍认同,以推动欧盟各成员国在欧盟范围平等地发展。所规定的目标则留待国家层面的行动。通常,每个成员国都建立了自己的内部规则和办公室来执行并跟踪所有必要的改进行动(在芬兰,该工作是由就业和经济部来指导的)。欧盟采用若干产业指令和地方法规。在这样的背景下,来讨论能源效率和排放指令。就欧洲的能源效率发展而言,原有的计划和协议规定到2020年,初级能源消耗减少20%。然而,这个目标似乎并不能得到实现,主要是由于在欧洲要首先应付经济的挑战。此外,又提出来欧盟水平更新、更具体的国家目标,这在一定程度上延迟预定目标的实现。采用国家手段来落实行动计划以实现这些目标。实践中,根据该指令,所有成员国都需要报告每年的发展以及保持该发展。还应该注意到,这个指令不仅仅只是针对大型企业制订的,因为它包括能源效率的方方面面(如运输指标、热电联产(CHP)的数量、GDP、能源消耗明细等)。除了能源效率,扩大的环境许可也是与履行指令相关的国家机制的一个要素。从制浆造纸工业来看,排放指令是一个更具挑战性和“更严格”的指令。就该指令而言,它是一种多功能的指令,可用于多个不同的行业,它作为一个高级指导文件,引用的是特定行业的排放临界值。除了排放水平,文件还定义了诸如测量方法、在决策过程中公众参与的要求、定义和描述了必要的许可程序。

4BATBREF

上面介绍的排放指令是通过一个称为BAT的参考文件(被称为BATBREF)为不同的行业而提出的。具体而言,就制浆造纸工业而论,制浆和造纸的BREF文件是与欧盟代表们、受托人(工业界和法律界)、私营企业(纸浆和纸张生产商、设备供应商、生物技术部门)和环保主管部门合作编制的,它描述了将现代解决方案与合理的长期环境目标相结合的行业最佳实践。因此,BREF文件的目的对各方来说都是可持续的,且支持该行业的整体发展。另一个BREF文件是与过程/子过程、系统和设备能源效率相关的。这个参考文件假定公司有他们自己的、能覆盖上述各项目的能源管理结构。BAT文件主要内容如下:?可应用过程的主要特征?与行业环境和操作性能相关的信息?对用于减少环境影响(被业界所定义的)和相关的排放和消耗水平的最佳可用技术的描述?建议事项该文件关于制浆造纸工业的最终版本目前正在由欧洲委员会作为“最终草案”进行审查,批准通过后它将被采纳使用。BREF对行业的主要影响将涉及到即将到来的投资。行业将面临更严苟的评估过程以确定是拆除、改造还是投资新的生产装置。为了遵循BAT指南,“快速修复”和不可持续的解决方案是无论如何都不能接受了。预计将在不久的未来,文件中定义的BAT将与环境许可程序紧密相连。BRET的内容是强制性的,不仅仅是建议或指导性文件。这样的话,一个真正的改变是可能的。

5制浆造纸行业提高效率的潜力

等式是相当简单的,要么是输人相同的能源量生产得更多,要么是少用能源而生产量372014C1PTE国际造纸技术报告会论文集不变。然而,这个等式又不再是那么简单的,因为可持续发展的目标需要同时从环境责任方面得到满足。在这种情况下,主要重点放在技术开发潜力的评价上。操作和/或管理的发展不包括在内。由于欧洲和北美的绝大多数造纸厂都在采用现代化的、具有更髙能源效率的技术进行改造,不论是否出于战略上的考虑(升级产品组合或生产水平),现代新建工厂主要位于远东及南美。通常情况下,制浆造纸工业能源效率改进措施与以下的工作有关:?二次热的利用(烟气、废水流、最小化溢出热流)和平衡变化?传动和电机的变频控制?单一生产线的生产概念?泵送距离的优化?蒸汽透平机的平衡优化?蒸汽管网压力降低?纸机/纸板机热回收、蒸汽和冷凝水系统优化?新鲜水泵送?造纸机真空系统?工艺稳定(泵送、详细的平衡分析)?压缩空气的消耗?纤维打浆优化?尽早采用现代化技术通常情况下,采用上述措施,蒸汽消耗可能降低的范围为10%~20%。对于电力能源方面,相同的降低潜力通常为3%~7%左右。在这几十年里,贝利进行了包括能源效率在内的审核和改进策略。应当指出,提高能源效率并不会影响最终产品的质量,并且计划的行动不仅仅只是达到BAT水平。相反,总是寻求超越所有需求水平的最好的可能解决方案。特别是对于运行中的造纸厂,降低操作成本和具有高得率的工艺是典型的结果,而实施行动的回报时间通常较短(1~2年)。为了分阶段满足可持续发展的目标,许多规模更大的投资可以分阶段逐步实施,但同时保持年度资本支出在一个合理的水平上。然而,计划执行后首先实现的主要是节约。此外,还可以看到,经过若干年之后如果不采取进一步的行动,那么造纸厂的能源效率就会降低。这种降低不仅仅只与技术方面的问题有关,而且生产方案的变化也会影响能源效率。因此,建议每5年进行一次能源审计。

造纸专科毕业论文 第4篇

实验仪器

德国耶拿MultiX2500AOX分析仪。

主要试剂

NaNO3储备溶液:称取17g烘干的NaNO3,溶于800mL水中,加入浓HNO314mL,用超纯水稀释至1000mL。NaNO3洗涤溶液:量取50mLNaNO3储备液至1000mL容量瓶中,用超纯水定容。盐酸标准溶液:对氯苯酚标准溶液:浓度为

水样采集和保存

使用玻璃器皿进行采样和贮存。采样时尽量使样品充满整个采样容器,以避免气泡的存在。采集的水样若含有余氯则应立即在每100mL水样中加入的Na2SO3溶液5mL,并尽快进行分析。

水样分析流程

使用耶拿公司配备的DF3U压力过滤器进行水样的吸附和洗涤。石英柱由该公司提供,石英柱两端用适量陶瓷棉封口,向柱中填充大约50mg活性炭。将两根相同规格的石英柱串联,100mL水样+5mLNaNO3储备溶液以3mL/min的流速通过石英柱进行吸附,然后加入25mLNaNO3洗涤溶液去除活性炭中的无机氯,将吸附以及洗脱后的石英柱转移至自动进样器,上机分析。

2结果与分析

方法检测限的测定

按规范调试、优化仪器后,全程序空白平行测定7次。根据《环境监测分析方法标准制修订技术导则》HJ168-2010,AOX检出限用100ml的超纯水按照样品处理和测试步骤所得结果计算。方法检测限按照公式MDL=t(n-1,)s(其中t=,S为标准偏差)计算。由于AOX采用微库伦法(GB/T15959-1995)作为标准,该国标方法并未对检测限做出明确规定,仅要求测定范围为10~400μg/L。实验表明,AOX分析仪进行空白测试,检测限为μg/L,满足测定下限10μgCl/L的要求,也可采用作为该方法的检出限。

准确度和精密度分析

以对氯苯酚储备液作为标准样品,分别配置低、中、高三种浓度的标准溶液,对上述溶液分别平行测定数次,并计算测定结果的标准偏差、相对标准偏差和相对误差。低、中、高三种浓度样品的精密度和准确度均满足实验要求,而且浓度越高,精密度和准确度越好。

标准曲线相关系数以及最佳测试范围

为了解仪器性能以及最佳测试范围,配制一系列标准溶液,将样品浓度和相对应的电荷迁移量积分做线性回归。结果表明,在浓度为0~,样品浓度与电荷迁移量有良好的相关性(R2=),表明样品浓度在此范围内可以准确测定。根据库伦法原理,AOX分析仪具有一定的测量范围,否则电解液失效。因仪器推荐的有效测试范围为1~100μgCl,所以每吸附100mL样品中的AOX含量应在此范围内。推荐样品浓度在~,浓度超过此范围需要酌情稀释,低于检测限需要适量增加样品体积吸附。

实样测试及加标回收率实验

选取2个正在生产的纸浆企业排放污水做实样测试以及加标回收。2个纸浆厂污水样品加标回收率均大于95%,满足计量要求。

3结语

造纸专科毕业论文 第5篇

玻璃纤维纸

玻璃纤维的概况

玻璃纤维不仅是一种性能优异的无机非金属材料,也是高新技术发展不可或缺的配套基础材料。玻璃纤维产品一般根据需求不同,将硅砂、石英、硼酸及黏土等原料按不同配比混合,送入高温炉中,在1100~1300℃将混合原料融制成玻璃熔融体,然后从喷丝板的小孔中通过自重流出、外力控制喷吹或凭借离心力甩制而成。与其他材料相比,玻璃纤维具有耐高温、不燃烧、电绝缘、拉伸强度大、尺寸稳定和耐化学试剂性强等优良性能。因而玻璃纤维产品己被广泛应用于航空航天、兵器、核能、交通运输及国防高新技术领域及传统工业生产中。

玻璃纤维的性能

玻璃纤维截面呈圆形,表面光滑,纤维笔直且直径不变,对气体和液体的阻力小,是制备过滤产品的良好材料。其次,玻璃纤维的电绝缘性良好,可用于制作电气绝缘材料。再次,玻璃纤维还具有良好的耐化学试剂性,能有效抵抗各种介质的侵蚀。据研究可知,石英玻璃纤维的耐酸性良好,耐碱玻璃纤维(AR)的耐碱性良好,中碱玻璃纤维(C玻璃纤维)的耐水性较好。最后,玻璃纤维的耐热性、隔音性也比较优良。这是因为玻璃纤维有较高的软化温度(550~750℃)和较大的吸声系数,因此宜于制作隔热材料及应用于各种声学设备中。正是由于玻璃纤维具有如此之多的优良性能,因此不论是在传统的工业生产领域还是在高新技术的开发领域玻璃纤维都得到了更广泛的应用。在造纸工业中,玻璃纤维较其他纤维相比具有以下优势:(1)阻燃、耐高温、耐腐蚀、吸湿小;(2)强度大、伸长小,抗拉伸强度和抗冲击强度大;(3)绝热性良好,耐化学试剂性强;(4)电绝缘性良好。玻璃纤维的可用温度范围较大,且具有一定的耐化学试剂性和非吸湿性,是制备过滤产品的良好材料。因此,采用玻璃纤维抄制成的玻璃纤维纸将会继承纤维所具有的全部优良性能,使玻璃纤维纸更适用于特种工业生产条件的需要。

玻璃纤维在造纸工业中的应用

随着造纸工艺的不断优化,我们已经可以使用纯玻璃纤维进行抄纸。但受到玻璃纤维质脆、扭转性差、抗张模量低、表面光滑、纤维间结合力差等因素的影响,致使抄制成的玻璃纤维纸强度很低,难以适应后加工及使用过程中力的作用。针对这些问题,廖合等人通过打浆、热处理、酸处理、热酸处理及添加CPAM、丙烯酸丁酯两种增强剂的方法对玻璃纤维进行表面改性,并采用添加不同质量百分比的针叶木浆的方法对改性后的玻璃纤维纸进行增强。该研究改善了玻璃纤维纸强度低的问题,推动了玻璃纤维纸应用领域的不断扩大。玻璃纤维表面具有大量的SiO-和AlO-,易吸附水溶液中的H+使水分子发生极化,而使玻璃纤维表面带负电,纤维间互相缠绕,导致玻璃纤维在水中难以均匀分散。为解决这一问题,张素风等人通过对玻璃纤维表面电学性能的研究,发现有效降低纤维表面的Zeta电位可以使纤维在溶剂中良好分散。并针对玻璃纤维的该表面性能,选取不同溶剂和溶液对玻璃纤维进行处理,破坏玻璃纤维间的分子间作用力,以达到良好分散的目的。研究结果对比发现,经苯酚-四氯乙烷溶液处理后的玻璃纤维分散效果最好。该研究为解决玻璃纤维在造纸工业中的分散问题打下了良好的基础。

碳纤维

碳纤维的概况

碳纤维是指化学组成主要为碳元素,且分子结构介于石墨与金刚石之间,含碳体积分数一般在以上的无机合成纤维材料。碳纤维具有许多优于其他纤维的机械性能和物理性能,作为一种新型功能碳材料,近年来发展迅速。碳纤维是由有机纤维原丝在1000℃以上的高温下碳化形成的,具有密度小、强度大、刚度好的显著优点,同时还具有一般碳材料的特性,即耐高温、耐摩擦、抗化学腐蚀、抗辐射、抗疲劳、高导电、高导热、耐烧蚀、膨胀系数小、生理相容性好等性能。由于碳纤维具有这些优异的综合性能,使其在现代工业中得到了广泛应用。

碳纤维纸的概况

碳纤维很少能被直接应用,大多都需要经深加工制成复合材料或中间产物后才能应用,碳纤维纸就是其中的一种。碳纤维纸一般由碳纤维或活性碳纤维及碳纤维或活性碳纤维与植物或非植物纤维混合抄造成的特种功能纸。由于碳纤维在水中易絮聚成团,且纤维间无氢键等化学作用力存在,自身结合能力差,所以在抄造过程中必须加入分散剂和粘合剂,以提高成纸匀度和强度。目前,碳纤维纸的抄造方法有干法和湿法两种,其中湿法工艺已实现工业规模生产,用该法可以成功抄制出碳纤维含量在5%~60%的碳纤维纸。随着现代造纸工艺和设备的不断发展,采用干法制造碳纤维纸的技术也开始备受关注。干法造纸具有无需将碳纤维切短,成纸强度性能较好和易规模化生产等优点。使用该法抄成的纸,其中碳纤维的含量理论上可以实现0~100%范围间的变化,主要被应用于制造高性能碳纤维纸。

碳纤维纸的性能及应用

使用碳纤维抄造成的碳纤维纸继承了碳纤维的优良性能,具有优异的电热性能和导电性能。当碳纤维纸中碳纤维的含量在1%~5%的范围时,碳纤维纸的表面电阻减少且释放电荷,具有抗静电的性能,常用于制造抗静电产品。当碳纤维纸中碳纤维的含量在6%~30%的范围时,碳纤维纸的电阻很少,通电时可将电能转化成热能,可用于制造发热装置。同时,由于碳纤维具有多孔的特点,所以制成的碳纤维纸也是一种均匀多孔性材料,且其比表面积较大易吸附杂质,因此非常适于制造过滤性材料。而随着复合技术的不断提高,碳纤维纸的应用领域将会进一步拓宽。

碳纤维在造纸工业中的应用

周兆云等人将丙烯腈基碳纤维经聚乙烯酰胺分散,聚乙烯醇黏合剂处理后,采用常规湿法造纸技术,对纸张进行憎水处理,抄造出了用于燃料电池的碳纤维纸,并使用扫描电子显微镜(SEM)对抄成的碳纤维纸的结构进行了检测,通过纸张电导率、空隙率、亲/疏水等性能的测试结果对由该工艺制备出的碳纤维纸的整体性能做出评估,结果显示性能指标达到国外制造水平。该高性能碳纤维纸不仅可用于燃料电池方面,在环保、航天、冶金、能源和建材等诸多行业都存在着巨大的潜在市场。气体扩散层用碳纤维纸是质子交换膜燃料电池中十分重要的组件。裴浩等人利用国产碳纤维毡制备了碳纤维纸,研究了短切碳纤维和树脂碳含量对碳纤维纸性能的影响,并采用分形维数的方法表征了碳纤维纸的结构。在此之后,梁云等人使用硅烷偶联剂对碳纤维进行处理,制备成的燃料电池用碳纤维纸经厚度、孔隙率、面电阻率、抗张强度、透气度、表面形貌等性能的测试改性结果良好。进一步促进了燃料电池用碳纤维纸的发展和进步。

粉煤灰纤维

粉煤灰纤维的概况

粉煤灰是火力发电厂和供热厂产生的主要固体废弃物,是煤粉在锅炉中经过1100~1150℃高温悬浮燃烧后生成的细颗粒粉末。粉煤灰纤维以粉煤灰、氧化钙为主要原料,经高温熔融、甩/喷丝、冷却等工序制成的无机纤维。我国以火力发电为主,燃煤电厂每年都会排放近亿吨粉煤灰,成为当前我国排量较大的工业废渣之一。粉煤灰可引起很多危害,如堆积占地,污染土壤;粉尘飘浮,污染大气;湿法排灰,污染水体;甚至含有的微量铀、镭等还会造成放射性污染。因此将粉煤灰及粉煤灰纤维用于造纸,既节约了造纸成本又有利于环境保护,对解决环境污染、资源浪费等诸多问题意义重大。

粉煤灰纤维的性能

粉煤灰纤维具有密度小、导热系数低、耐腐烛、化学稳定性强、吸声性能好、无毒、无污染、防蛀等特点。粉煤灰纤维经处理后具有较好的亲和力,可用于制造特种用途纸张,如包装用纸、耐热纸、防火纸、防潮纸、档案用纸等,被广泛应用于造纸行业。

粉煤灰纤维在造纸工业中的应用

粉煤灰纤维脆性大,刚性强,表面极性基团少,与植物纤维结合困难,并且粉煤灰纤维中的渣球,在造纸时都会极大地影响纸品质量,需要对其加以严格控制。苏芳等人针对粉煤灰纤维存在的这些缺点,使用实验室自制的氧化阳离子聚乙烯醇改性剂对粉煤灰纤维进行改性,然后将改性后的粉煤灰纤维与植物纤维混合抄纸,通过电子显微镜(SEM)进行测试,发现改性后纸张性能良好。耿杰等人也采用低取代度的季铵型阳离子淀粉对造纸用粉煤灰纤维进行表面阳离子化改性。除此之外,王金山等人对粉煤灰纤维复合纸的增强方法进行了研究,景元琳对粉煤灰纤维的分散、软化及应用方面做了相关研究。目前,有关粉煤灰纤维在造纸等各领域的应用报道较多,这表明我国在粉煤灰纤维的综合利用方面已取得了长足发展。因此,解决粉煤灰及粉煤灰纤维的综合利用问题对解决环境污染及资源浪费等问题具有重大意义。

白泥纤维

白泥纤维的概述

白泥纤维是将制浆造纸厂在碱回收过程中产生的大量副产物白泥、粉煤灰和煤矸石等工业废料以适当组分配比,经高温熔融、喷丝、冷却等工艺制成的以无机矿物为基本成分的无机质纤维,是一种原料成本极低的新型特种纤维材料。其主要化学成分为CaCO3,此外还有CaSiO3和残余的NaOH,以及由于纤维原料不同而含有的不同无机化合物,如Na2S、Al、Fe、Mg及尘埃杂质等。将白泥纤维应用在造纸工业中不仅能替代和节约植物纤维,而且能在降低造纸成本的同时减少制浆过程的环境污染,同时还解决了由造纸白泥固体废弃物堆积而引起的环境污染及资源浪费等问题。

白泥纤维的性能

白泥纤维属于无机纤维,不能细纤维化,脆性大,刚性强,纤维短,在制浆过程中经打浆、分散,输送较易发生断裂。且表面极性基团少,与植物纤维结合困难,使成纸强度大幅下降,同时在抄纸过程中易出现小段纤维交织、堵塞设备等问题。由于受到上述诸多问题的制约,因此白泥纤维在造纸工业中的应用还需进一步地研究和探索。

白泥纤维在造纸工业中的应用

近年来,国外对碱回收白泥的应用研究已经发展得较为深入,而国内对碱回收白泥的研究和应用尚处于起步阶段,尤其是对由碱回收白泥制成的白泥纤维的综合利用方面报道少之又少。毛敏等人针对白泥纤维脆性大,刚性强的特征,通过化学接枝法合成了聚乙烯醇-γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷软化剂对白泥纤维进行改性。改性后的纤维性能增强,与植物纤维配抄出的纸张性能也有所改善。这一研究推动了我国白泥纤维在造纸工业领域的应用研究和发展。除此之外,为使白泥纤维能够更适用于大工业化的造纸生产要求,王楠等人进一步对白泥纤维的表面改性进行了研究。研究选用改性后的聚乙烯醇对白泥纤维进行表面处理。经改性处理后的纤维成纸效果良好,纸张性能增强。该研究进一步推动了造纸用白泥纤维的发展。

2结语

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