造紙黑液的資源化利用發(fā)展

摘要：造紙黑液是造紙工業(yè)產(chǎn)生的主要污染物，污染危害大，治理困難，本文通過(guò)對(duì)黑液資源化利用途徑的總結(jié)，提出從黑液中提取木質(zhì)素和木聚糖生產(chǎn)活性土壤改良劑的資源化利用新途徑。

關(guān)鍵詞：造紙黑液；資源化利用；木聚糖；活性土壤改良劑

1、造紙黑液的污染

造紙工業(yè)對(duì)環(huán)境特別是對(duì)水環(huán)境的污染已是舉世矚目的問(wèn)題，目前造紙工業(yè)廢水的污染已是全世界公認(rèn)的“六大”公害之一。美國(guó)將造紙工業(yè)廢水列為“六大”工業(yè)公害之一，日本列為“五大”公害之一。而我國(guó)造紙廢水的污染程度僅次于冶金、石化居第三位。一個(gè)造紙廠可污染一條河流，嚴(yán)重地危害著人們的生活和身體健康，嚴(yán)重地破壞自然生態(tài)環(huán)境的平衡。造紙工業(yè)廢水中蒸煮黑液的環(huán)境污染最為嚴(yán)重，占整個(gè)造紙工業(yè)污染的90％左右。而黑液所含的污染雜質(zhì)中，約有1/3為無(wú)機(jī)物，主要是NaOH和SiO2等；約2/3為有機(jī)物，主要是木質(zhì)素、半纖維素、糖類和有機(jī)酸等。黑液含有松香酸和不飽和脂肪酸等許多有毒物質(zhì)，排入水體造成水體發(fā)黑、變臭，水生生物銳減，魚(yú)類大量死亡。因此，黑液的治理是解決造紙工業(yè)污染中首要和丞待解決的問(wèn)題。

2、造紙黑液的資源化

造紙黑液中含有大量有用物質(zhì)如木質(zhì)素、鈉鹽、還原糖類以及一些經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高含量較低的色素和生物堿等，具有非常高的回收價(jià)值。黑液的資源化技術(shù)一直以來(lái)都倍受關(guān)注，國(guó)內(nèi)外很多專家都對(duì)黑液的資源化治理技術(shù)進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)，發(fā)展到現(xiàn)在比較完善、在實(shí)際生產(chǎn)中較常采用的有：堿回收，將黑液蒸發(fā)濃縮后燃燒，產(chǎn)物主要為碳酸鈉、硫化物等，苛化后便可得到氫氧化鈉，其回收率可達(dá)50％；之后又出現(xiàn)了電滲析法回收堿，該法具有電耗低，回收率高達(dá)70～75％左右；隨著堿回收技術(shù)的不斷改進(jìn)，生物酶催化氧化堿回收法應(yīng)運(yùn)而生，在常溫下用生物酶催化氧化黑液，將造紙黑液中所含35％左右的有機(jī)物鈉鹽轉(zhuǎn)化為碳酸鈉再苛化便可制得氫氧化鈉；提取木質(zhì)素。目前應(yīng)用得最廣的方法是加酸沉降分離出木質(zhì)素，pH值3～4溫度75℃條件下可使酸析顆粒極細(xì)的木素凝聚為顆粒較大的木素，分離效率高達(dá)70～90％，加助凝劑酸析，黑液絮凝分層過(guò)濾后即得到木素，對(duì)加酸沉淀回收木素的工藝條件進(jìn)行了探討，得出結(jié)論，當(dāng)硫酸濃度為50％、溫度為40～60℃的，pH為3.0左右。加酸速度以控制不使產(chǎn)生大量泡沫為準(zhǔn)；資源化聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是向酸析提取木素后的廢液中加入石灰，沉淀過(guò)濾后得到鈣鹽，再向經(jīng)過(guò)二次過(guò)濾的廢液中加入藥劑經(jīng)調(diào)配濃縮后得到糖礦漿或進(jìn)一步干燥后得到糖礦粉產(chǎn)品的一項(xiàng)綜合性技術(shù)，提取木糖，將從蒸煮后的原始漿中分離出來(lái)的高濃度黑液凈化后濃縮至預(yù)定濃度，加入定量配比的外加劑使其成均勻液，直接干燥后可得木糖粉。

黑液中含有大量有機(jī)物質(zhì)，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有著非常大的應(yīng)用空間。含硫酸鹽木素的制漿黑液和氯化銨、氯化鉀混合后研磨制粒，可制成含氮含鉀顆粒有機(jī)復(fù)合肥，用含有大量羥基的蛋白多糖類物質(zhì)和某聚合物作膠凝劑在短時(shí)間內(nèi)將黑液由液態(tài)固化成固態(tài)，制成NPK復(fù)合肥，肥效要優(yōu)于一般的復(fù)合肥。利用從造紙黑液中分離出的木素氧化氨解導(dǎo)入氮素制成控釋氮肥相比于一般的氮肥具有明顯的增肥效果，氮的利用率也明顯提高。研究表明，黑液中含量最多的木素可用來(lái)生產(chǎn)農(nóng)藥緩釋劑。以木素為主要原料對(duì)高溶磷肥進(jìn)行改性，可以延緩磷肥的釋放時(shí)間。施用木素改性磷肥能提高土壤有效磷含量，提高作物的產(chǎn)量。利用從黑液中得到的氯化硫酸鹽木素做土壤改良劑改良緊密、含鹽和被腐蝕土壤，可以明顯地改進(jìn)緊密土壤的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性并增加總碳含量。

3、造紙黑液生產(chǎn)廉價(jià)、具生物活性的土壤改良劑

土壤改良劑可以改善土壤結(jié)構(gòu)。促使分散的土壤顆粒團(tuán)聚，形成團(tuán)粒，增加土壤中水穩(wěn)定性團(tuán)粒的含量和穩(wěn)定性，改善通氣透水性。試驗(yàn)表明施用土壤改良劑能調(diào)節(jié)pH值，增加土壤體積，使土壤疏松，利于植物根系的發(fā)育；能提高土壤的交換性能，促進(jìn)土壤養(yǎng)分的有效化，有明顯的增產(chǎn)作用。施用聚丙烯酰胺PAM能顯著增加土壤水溶性團(tuán)粒的數(shù)量，可增加40～50％左右，同時(shí)土壤容重減少6～10％，透氣性增加0.2～3.53倍。張宏偉等的研究表明腐殖酸共聚物能明顯改善土壤的化學(xué)性能，土壤比表面積、電荷量和陽(yáng)離子交換量隨共聚物施加量的增加而增加。土壤改良劑能夠加強(qiáng)表層土壤的穩(wěn)固性，使土壤不易被水、風(fēng)沖走和吹走，從而起到保土、固土的作用。80年代用PAM防土壤侵蝕的研究表明，對(duì)大多數(shù)土壤來(lái)說(shuō)土壤結(jié)構(gòu)改良劑用量為10～100mk/kg就能明顯提高土壤穩(wěn)定性，在風(fēng)蝕地區(qū)，土表噴施土壤改良劑后，在土表結(jié)構(gòu)被破壞之前，能有效地控制風(fēng)蝕，減輕土壤侵蝕對(duì)土壤環(huán)境的危害，土壤表層經(jīng)過(guò)改良劑的處理，水分燕發(fā)強(qiáng)度減弱，鹽分降低，可以防治土壤的鹽漬化，灌耕鹽化灰漠土經(jīng)改良劑處理表層土壤總鹽量較對(duì)照下降了37.5％。土壤改良劑不但能改善土壤的物理，化學(xué)性狀，而且還能調(diào)節(jié)土壤的生物活性，恢復(fù)被污染破壞土壤的健康。

黑液中除了木質(zhì)素，含量?jī)H次于它的木糖及其衍生物是高效廉價(jià)具生物活性土壤改良劑的原料。已經(jīng)有很多利用結(jié)構(gòu)與木糖及其衍生物相似物質(zhì)生產(chǎn)土壤改良劑并取得非常好的改良效果的報(bào)道。天然聚合物甲殼素及其衍生物制成的土壤改良劑施用到土壤中可改變土壤的微生物區(qū)系，促進(jìn)土壤中放線菌及其它一些有益微生物的生長(zhǎng)，抑制土壤中以絲狀菌為中心病原菌的生長(zhǎng)和繁殖。施用甲殼素衍生物如殼聚糖后，土壤中放線菌數(shù)量增加，真菌數(shù)量減少，能分解幾丁質(zhì)的細(xì)菌數(shù)量也增加3～5倍，這些細(xì)菌產(chǎn)生的幾丁質(zhì)酶又抑制了部分真菌的生長(zhǎng)或殺死線蟲(chóng)的卵。

從資源豐富的造紙工業(yè)廢物——黑液中分離制取具生物活性的低聚木糖粗提物，用于研制廉價(jià)高效的土壤改良劑，不僅可以防治黑液污染環(huán)境，低聚木糖作土壤改良劑，還對(duì)土壤的生物活性有較大的促進(jìn)作用，能夠減少土壤土傳病害對(duì)作物的危害，促進(jìn)作物的健康生長(zhǎng)，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)。造紙工業(yè)大量植物源廢棄物的資源化可促進(jìn)造紙工業(yè)的清潔生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的良性生態(tài)循環(huán)，使黑液污染不再成為制約造紙工業(yè)發(fā)展的主要因素，對(duì)我國(guó)工農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)以及人民生活水平的提高具有深遠(yuǎn)的意義。