科技賦能造紙工藝
——記制漿造紙工程國家重點實驗室

2023年11月，首屆文獻保護與文化傳承學術研討會在華南理工大學五山校區(qū)舉辦。會議通過多視角、深層次、跨領域的互動交流，充分展示了紙質(zhì)文獻搶救性保護、整理研究和出版利用等的新近研究成果和實踐經(jīng)驗，共同探索新時代下文獻保護與文化傳承新路徑、新模式，以更高站位、更大格局、更實舉措，推動文獻保護與文化傳承事業(yè)多領域融合、高質(zhì)量發(fā)展，推動中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新性發(fā)展。會議由廣州市社會科學界聯(lián)合會、華南理工大學聯(lián)合主辦，而在眾多文化領域的承辦方中，制漿造紙工程國家重點實驗室的名字令人眼前一亮。

讓古籍“延年益壽”

紙是中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的重要載體，紙質(zhì)文獻保護是文化傳承的重要基礎。制漿造紙工程國家重點實驗室（以下簡稱“實驗室”）是我國輕工業(yè)領域唯一的國家重點實驗室，在全球造紙科技創(chuàng)新競爭力排行榜中一直穩(wěn)居前三。實驗室自建室起，就組建了由80%黨員組成的古籍保護與利用研究團隊，面向我國文獻保護創(chuàng)新技術需求，主攻紙質(zhì)文獻原生性保護對策、紙質(zhì)文獻利用技術服務、當代重要文獻預防性保護對策三大方向，持續(xù)推動古籍保護關鍵技術突破和修復設備研發(fā)。

經(jīng)過多年的發(fā)展，實驗室古籍保護與利用研究團隊創(chuàng)新了文獻保護新方法，開發(fā)了多種脫酸與增強材料、紙質(zhì)文獻脫酸增強系列智能化批量化裝備和多種耐保存專用紙，為我國的紙質(zhì)文獻保護提供了強有力的技術支撐、政策建議和人才儲備，也為紅色黨史文獻的保護利用提供科技支撐。科研成果應用于《廣州大典》、孫中山大元帥府等文獻保護，服務于紅色甲工等黨史重要文獻保護修復，讓古籍“重獲新生”；特別是自主研制的整本書超聲霧化法式脫酸增強裝置，實現(xiàn)了紙質(zhì)文獻快速批量智能化修復保護處理，為國家文獻保護與文化傳承事業(yè)增彩添輝貢獻了智慧和力量。

以植物纖維分離、轉(zhuǎn)化和利用為特色

實驗室于1989年6月經(jīng)原國家計委批準建設，1995年11月建成并通過國家驗收，1996年2月正式向國內(nèi)外開放運行。在國家科技部、教育部的領導和支持下，實驗室依托華南理工大學“輕工技術與工程”國家重點一級學科和“制漿造紙工程”及“化學工程”兩個國家重點二級學科，圍繞制漿造紙學科前沿及我國制漿造紙工業(yè)當前環(huán)境、資源、效率等問題的重大需求，以植物纖維分離、轉(zhuǎn)化和利用為特色，以應用基礎研究為重點，強調(diào)學科交叉與滲透，不斷凝練研究方向，形成了生物質(zhì)資源利用分子工程、綠色造紙關鍵技術與智能化、高性能紙基與生物質(zhì)材料3個研究方向。

其中，生物質(zhì)資源利用分子工程方向的主要研究內(nèi)容是植物纖維原料數(shù)據(jù)庫、生物質(zhì)資源分子利用機制、生物質(zhì)分子高效定向轉(zhuǎn)化；綠色造紙關鍵技術與智能化方向的主要研究內(nèi)容是制漿造紙清潔生產(chǎn)關鍵技術與裝備、造紙生物工程與裝備、造紙過程智能化與工業(yè)4.0；高性能紙基與生物質(zhì)材料方向的主要研究內(nèi)容是高性能纖維紙基過濾吸附材料、紙基蜂窩輕量化材料、生物質(zhì)高分子材料、票證用特殊紙膜材料、生物質(zhì)基綠色包裝材料。

實驗室旨在解決制約我國制漿造紙工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的節(jié)能理論與途徑、水循環(huán)利用和節(jié)水理論與技術、循環(huán)經(jīng)濟理論與模式、生物質(zhì)組分綜合轉(zhuǎn)化高附加值化學品、新能源和新材料的化學化工基礎、造紙工業(yè)關鍵裝備研制及系統(tǒng)信息化、高性能紙基功能材料制備等領域的重要科學技術問題，實現(xiàn)植物纖維資源高效利用，以及工業(yè)利用過程中的綠色制造。

高水平隊伍和平臺

實驗室十分重視優(yōu)秀中青年的培養(yǎng)，主要措施包括：學術帶頭人熱情傳授、嚴格要求、重點培養(yǎng)；提供良好工作條件、營造濃厚學術氛圍；工作中賦予重任、經(jīng)費優(yōu)先重點支持；創(chuàng)造學習機會，支持參加國際會議及出國進修；特聘教授崗位、骨干教授崗位向中青年傾斜。培養(yǎng)了一批包括國家杰出青年基金獲得者、國家自然科學基金優(yōu)秀青年科學基金獲得者、教育部新世紀優(yōu)秀人才支持計劃入選者、科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才等在內(nèi)的優(yōu)秀中青年骨干。

實驗室依托單位——華南理工大學

實驗室擁有國內(nèi)一流的制漿造紙實驗與檢測平臺，實驗室建筑面積超15 000平方米。實驗儀器涵蓋制漿、洗篩、漂白、打漿、抄紙、壓榨、涂布、烘干、微納米纖維制備等制漿造紙全過程，以及延伸發(fā)展的紙基功能材料、生物質(zhì)材料制備過程；實驗室配備國際先進的各類制程品、成品質(zhì)量性能檢測分析儀器，滿足國際標準化組織（ISO）等各類標準的檢測需求。實驗室對所有儀器設備進行統(tǒng)一管理、專管共用，對國內(nèi)外所有研究機構(gòu)、高校及大型企業(yè)全面開放，為制漿造紙及相關學科的教學和高水平科學研究提供了強有力的平臺支撐。

實驗室堅持“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的運行機制和“科學、規(guī)范、公平、公開”的運行宗旨。經(jīng)過30多年的建設和發(fā)展，實驗室已擁有一支結(jié)構(gòu)合理、在國際學術界具有較強競爭力的高水平學術梯隊，擁有先進的儀器設備和管理科學規(guī)范的開放共享平臺，成為我國制漿造紙領域科學研究、人才培養(yǎng)和高水平學術交流的國家級重要基地。

創(chuàng)新科技助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在2023年，實驗室研究團隊主持、參與的4項研究成果獲得了2022年度中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技獎。“基于短程低耗的造紙工業(yè)廢水處理及資源化全套技術與裝備”獲技術發(fā)明獎一等獎；“基于低碳理念的多層共擠吹塑薄膜自增強制造技術及應用”獲技術發(fā)明獎一等獎；“生物質(zhì)基綠色化學品及其產(chǎn)業(yè)化應用關鍵技術”獲技術發(fā)明獎二等獎；“林木廢棄纖維綠色高效高值利用關鍵技術及產(chǎn)業(yè)化”獲科技進步獎二等獎。

其中，“基于短程低耗的造紙工業(yè)廢水處理及資源化全套技術與裝備”項目為實驗室研究團隊主持，向我國環(huán)境保護技術的重點和難點——造紙工業(yè)廢水的低碳處理技術發(fā)起了挑戰(zhàn)。

造紙廢水處理技術流程長、費用高，廢水中的細小纖維在廢水處理時形成的大量廢渣無法有效利用。廢水處理過程主要采用人工或比例積分微分控制（PID控制），不適用于造紙廢水的水質(zhì)水量非線性和時變性的要求，導致處理系統(tǒng)穩(wěn)定性差、效率低。針對這些問題，項目團隊圍繞造紙工業(yè)廢水中難降解有機污染物深度處理、造紙固廢資源化利用和處理過程的智能化控制等科學技術問題，開展了持續(xù)系統(tǒng)的理論和技術創(chuàng)新性研究。集成構(gòu)建了以“乙醇型厭氧-共氧化-PS無酸高級氧化-廢渣利用”為核心的造紙廢水處理全套智能化技術與裝備，實現(xiàn)了造紙污染短程低耗控制技術的升級換代，部分技術成果填補國內(nèi)外技術空白，達到國際領先水平，實現(xiàn)造紙工業(yè)廢水短程低耗處理和資源化利用，大大提高了消除造紙廢水污染的效率。目前，項目技術已在全國十多個省的大中型造紙企業(yè)推廣應用，創(chuàng)造了我國造紙工業(yè)污染控制技術的多個第一，產(chǎn)生了顯著的社會經(jīng)濟和環(huán)境效益，為支撐我國造紙工業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展、保護流域的水環(huán)境安全作出了重要貢獻。