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2019年度国家科学技术进步奖二等奖获得者房桂干

  2020年1月10日,2019年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行。由中国林业科学研究院林产化学工业研究所房桂干教授作为项目第一完成人的“混合材高得率清洁制浆关键技术及产业化”项目荣获国家科学技术进步奖二等奖。为了与业内同仁共同分享这一获奖项目的研究成果,中国造纸杂志社记者特对房桂干教授进行了专访。

  房桂干教授,中国林业科学研究院林产化学工业研究所二级研究员,博士生导师,国际木材科学院院士,国际杰出机械浆科学家协会ERGS会士。

  1989年获西北轻工业学院硕士学位;2000年获中国林业科学研究院博士学位。1990—1994年公派赴澳大利亚CSIRO、加拿大造纸研究所和加拿大魁北克大学开展国际合作研究,期间被聘为加拿大造纸学会会员、APPITA 会员;1997年至今任北京林业大学外聘研究生导师、陕西科技大学和南京林业大学外聘教授;1998—2000年任法国波尔多第一大学外聘教授;2002年公派赴瑞典林产工业培训中心开展国际合作研究;2002年3月至今,担任江苏省造纸学会常务副理事长,美国化学学会会员,中国林学会林产化学化工学会常务理事,中国造纸学会常务理事、学术交流委员会副主任委员。

  连续主持了国家“八五”至“十三五”科技支撑项目,主持了国家948项目、自然科学基金倾斜项目、国际合作项目30余项。获鉴定和评审成果15项,获授权发明专利12项。发表论文220多篇,参编专著5部。曾获得全国优秀科技工作者称号,入选国家林业局省部级百千万人才;多次获得中国专利优秀奖,获中国轻工业联合会科技进步二等奖1项,中国林业科学研究院科技奖一等奖和二等奖各1项,获梁希科技一等奖、二等奖各1项。

  房教授您好,非常感谢您能接受我们的采访!首先祝贺您带领的团队的“混合材高得率清洁制浆关键技术及产业化”项目荣获2019年度国家科学技术进步奖二等奖,这是近年来造纸行业为数不多的获奖项目之一,获此殊荣,不仅是对您的团队近几年取得的丰硕成果的肯定,也表明了国家对造纸行业的支持,以及对环保工作的重视。现在就请您介绍一下获奖项目的主要研究背景、 成果及对行业发展带来的重要意义。

  造纸产业在国民经济和社会发展中具有十分重要的地位,纸和纸板消费水平是衡量一个国家现代化程度和文明程度的重要标志之一。但是,现阶段我国化学机械浆产业发展面临很多问题,如核心装备依赖进口、原料来源杂、化学品消耗高、磨浆电耗高、纸浆质量不稳定、污染负荷高等,严重影响了产业发展。针对这些瓶颈问题,在国家基金和科技攻关等项目资助下,我们团队创新开展了混合材均质软化处理、纤维低温定向解离、化学品减量、废水高效处理等技术攻关和核心装备创制等研究工作。为拓展化学机械浆产品配抄范围和配比,提高产品等级和企业经济效益,实现低碳、绿色和可持续发展提供技术支撑。

  在项目进行过程中,的确遇到了很多棘手问题,主要有3个。第一,如何实现混合木片有效浸渍均质软化。混合材存在种类杂、材性差异大、化学品消耗高、纸浆品质差等问题,对此,我们通过进行木材微细结构、化学组成和分布特性的研究,阐明了化学预浸过程中木片药液渗透机理;开发了多级差速挤压揉搓浸渍和双功效反应塔等核心装备,开发了混合材多级变压浸渍均质软化技术,突破了传统技术无法利用混合材生产优质纸浆的技术瓶颈。木片吸液能力从1.0——1.8m3/t 提升到2.8m3/t 以上,制浆得率从75%——80% 提高到85%——92%。

  第二,如何降低磨浆电耗改善纸浆强度。高得率浆制浆过程一直存在磨浆能耗高、纸浆的结合强度差等难题,对此,我们项目组研究揭示了木质素迁移和纤维表面玻璃化机制,总结出纤维低温定向解离磨浆理论;从而开发了高能效磨浆关键技术,突破了传统磨浆无法实现细胞壁S2层定向解离的技术难题。通过以上技术措施,使磨浆节电32%——53%,纤维结合强度从10——15N · m/g 提高到28N · m/g 以上。

  第三,高得率清洁制浆核心装备的国产化和推广应用问题。目前主要使用的进口装备无法利用混合材制备高品质高得率浆,必须通过核心装备的国产化,才能使新技术得以推广应用。对此,项目组通过多方协作,研制了多级差速挤压揉搓浸渍装备、双功效反应塔、高能效磨浆单

  、新型厌氧反应器、多相效协同催化氧化反应器等高得率清洁制浆和废水高效处理核心设备等一系列关键装备,实现了混合材高效清洁制浆成套装备的国产化,同等规模下投资仅为进口装备的30%左右,中水回用率由40% 提高到65%。

  高得率制浆因其得率高、节约纤维资源、污染相对较少而优势明显,但也须承认,这一制浆过程中依然有一定量的污染排放,请问该项目如何处理高得率制浆过程的污染排放?特别是禾草类原料的高得率制浆规模相对较小,污染怎样解决?

  这个问题也很有意思。传统化学机械浆废水处理不是制约本技术发展的瓶颈。我国加强了环境保护力度,实行清水用量和处理后水污染物浓度双控,使得生产过程产生的废水浓度越来越高,传统的深化处理难以达到它们应有的去除效率。另外,由于原料品质的波动,为了确保纸浆品质,很多企业往往都采用高化学品添加的办法进行生产,导致出现制浆得率低、污染负荷高的现象。因此可以说,这个问题已成为我国化机浆生产过程的突出问题。解决以上问题可以采取的思路:①加强木片原料的管控,针对原材料品种和混合程度,适时提出对应的优化预浸条件和磨浆工艺组织生产;②混合材多级变压浸渍均质软化技术进行改造,降低化学品消耗,改善预浸软化效果,提高制浆得率,减少污染物发生量;③废水采取短流程预处理回用,减少废水中化学物质对化学预浸和漂白过程的干扰,可以显著降低化学品用量;④禾草类化学机械法制浆一定是未来重要的发展方向。对此,应该采取高、低浓废液分别处理的思路。高浓废液发生量4——5m3/t,固含量2%——4%,应采用MVR多效蒸发浓缩,浓缩后废液与备料和制浆产生的固体废弃物混合后进行资源化利用,冷凝水用作生产用水;低浓洗浆水发生量一般为10——12 m3/t,COD 浓度4000——5000mg/L,采用常规的“物理- 生化- 混凝”处理后可达标排放或部分循环回用。

  目前,通过这一项目的开展和这一先进技术的推广,利用低质混合材纤维原料制造的高品质纸浆已成功用于轻型纸、铜版纸、液体包装纸、防伪白卡纸等高档纸及纸板产品的生产,产生了显著的经济和环境生态效益。当前,农业秸秆无法高效利用和废纸进口限禁令等问题严重困扰造纸行业,国内包装用纸和纸板原料供应已面临严重短缺困境,我们这个项目的相关技术将进一步拓展用于稻麦草、玉米秸秆、棉秆等农业秸秆剩余物的清洁高效制浆领域,提高草类纤维原料利用价值,增强我国造纸工业应对纤维资源供应短缺困局的抗风险能力。

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点击次数:  更新时间:2020-11-14 01:00  作者:AG体育

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