生物有机复合肥料与纸浆联产新产业的探讨
文献类型：学位论文
| 作者 | 江启沛 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-08-10 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 李佐虎 |
| 关键词 | 生物有机肥 纸浆 |
| 其他题名 | An Investigation On New Industry of Bioorganic Compound Fertilizer And Pulp |
| 学位专业 | 生物化工 |
| 中文摘要 | 肥料是农作物的粮食，化肥的使用给农业生产带来革命，农作物产量大幅提高。但化肥生产不仅消耗大量的化石能源，而且过量使用还造成了土壤板结，环境污染，农产品品质下降等诸多新问题，从而制约了农业的可持续发展。秸秆这一农业废弃物作为造纸原料是理想的，但由于秸秆造纸产生的黑液硅含量高，碱回收率低，成为江河水质的第一大污染源，如何有效解除造纸黑液污染是当前环境科学家们亟待解决的难题。本研究是以中国科学院过程工程研究所李佐虎研究员创建的“酸碱联产与再生循环”原理为基础，以KOH－AQ法制浆所得黑液中的木质素为主原料，将生物质和无机肥料结合，探索一条生物有机复合肥料规模化生产的新路线，组建农业和生态工业紧密相依的乡镇循环经济新体系。这样既消除了秸秆造纸黑液污染这一老大难问题，又可创建生物有机复合肥料新产业，从而克服现行无机肥料过分使用的诸多弊端。 本文的主要研究内容和结论如下： ⑴ 用KOH替代NaOH进行秸秆碱法制浆是可行的。制浆工艺为，KOH碱用量麦草11%（Na2O），稻草10%；最高温度麦草160 oC，稻草155 oC；固液比麦草为1:7，稻草1:6；蒽醌用量0.2%；亚硫酸铵添加量2%。所得的麦草纸浆，卡伯值为18.8，粗浆得率58.8%，稻草纸浆卡伯值15.2，粗浆得率53.6%。其纸浆的性能优于传统的钠碱纸浆。 稻麦草蒸煮过程中的脱木素历程都明显呈现出大量脱木素、补充脱木素和残余脱木素三个阶段。动力学的研究发现KOH蒸煮麦草的活化能为38.0366 kJ.mol-1，蒸煮稻草的活化能为35.6715 kJ.mol-1。得到的动力学方程为： 麦草： 稻草： ⑵ 纸浆洗涤通常要消耗纸浆重量20倍左右的水，才能产生合格的纸浆。残留在原始黑液中的钾的含量是16.16 g/L(K2O)。黑液的磷酸酸析通常以pH值为衡量的，当pH值3.5左右时，酸的消耗和木质素酸析得率都达到较为合适的程度。此时木质素酸析得率达到85%。 ⑶ 黑液产生的木质素需要经过氧化氨解才能转化成生物有机缓释肥料。过氧化氢氧化氨化碱木素最佳工艺是：过氧化氢用量20%，反应温度120oC，反应时间90 min，氨水用量20%，木质素浓度10%，得到的氨化产物总氮11.62%，氨态氮4.12%。氨化产物经过磷酸酸化后总氮可以提高到16.02%。过氧化氢氧化氨解木质素可以用亚铁离子作为催化剂，亚铁离子虽然没能大幅增加总氮，但能有效缩短反应时间30 min到60 min，降低反应温度到90 oC，减少过氧化氢和氨水用量，都为15%。通过淋溶和脲酶实验验证了木质素对N、P、K都具有缓释作用。 ⑷ 用木质素和秸秆造纸的边角料固态发酵胶质芽孢杆菌制造生物肥料是对这两种制浆造纸厂的废物充分利用。用1:0.5秸秆和木质素的混合物发酵硅酸盐细菌，发酵温度32 oC，接种量10%，固液比1:5，料层厚度5cm和改良的亚氏培养基固态发酵72小时，可得到1.7×108 c.f.u·g-1芽孢的发酵产物。达到农业部对生物肥料的要求。 ⑸ 对上述技术进行集成，以改造一个年产一万吨纸浆厂为生物有机复合肥料联产纸浆的新企业为例，对其进行了成本核算。需要追加投资970万元，一年可产生2000万元以上的利润。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-13 |
| 页码 | 151 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1035]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 江启沛. 生物有机复合肥料与纸浆联产新产业的探讨[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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