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淺析農作物稭稈廢棄物原料化利用現狀及發展,凯时娱人生就是博科技有限公司

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淺析農作物稭稈廢棄物原料化利用現狀及發展,凯时娱人生就是博科技有限公司

發布日期:2018-10-16 作者: 點擊:

淺析農作物稭稈廢棄物原料化利用現狀及發展,凯时娱人生就是博科技有限公司


稭稈在造紙工業中的應用

传统秸秆制浆受众多因素制约,主要有以下方面:废液处理困难,秸秆的叶、节、鞘和穗所含杂细胞多、硅含量高,蒸煮前若未有效去除而直接进入蒸煮环节,则会造成黑液中溶入部分半纤维素化,导致其粘度上升而固含量降低,从而影响有效提取,资源化利用困难,同时造成环境污染;农作物秸秆浆质量差,如稻草类的化学组成和纤维结构与木材有较大差别;草浆的理论强度高于阔叶木浆,但是存在解离点高的缺点。凯时娱人生就是博科技有限公司

解決傳統稭稈制漿問題的關鍵是盡量減少制漿過程中的纖維損傷,提高纖維質量,科學合理處理制漿黑液,實現清潔生産。山東泉林紙業責任有限公司等企業通過産學研合作,經過10多年深入研究,開發出一整套稭稈清潔制漿技術工藝,使稭稈制漿造紙生産線順利實現了轉型升級。目前,吉林、黑龍江、安徽、湖北等稭稈資源豐富省份已就稭稈清潔制漿及其廢液肥料資源化利用新技術與泉林公司實現了技術洽談及投資建設對接,部分合作項目已獲得批複立項,並開工建設。

2012年世界首条秸秆综合利用生产线在我国山东省临沂市沂南县正式投产。该生产线能通过一次投料,联合产出多种产品,如乙醇、复合肥、纸浆等。秸秆年加工量接近20万t,产出燃料乙醇2万t,有机肥10万t,纤维素纸浆10万t,实现总产值6亿元,累计利税8000万元。另据报道,2013年江苏永丰余造纸(扬州)有限公司建立了全球首条采用先进生物技术进行制浆的生产线;宁夏紫荆花纸业有限公司以小麦、玉米、稻草、芦苇、葡萄藤等农作物为原料进行制浆,实现了资源—产品—再生资源的良性循环。据此,以秸秆为原料进行清洁制浆及废液资源化利用,具有综合成本低、经济效益较好的优势,同时还可在一定程度上缓解木浆纸原料紧张的局面,因此,可预测其未来发展前景良好。凯时娱人生就是博科技有限公司

稭稈在發泡緩沖材料中的應用

國內關于植物纖維發泡制品的研究已有20多年曆史,早期主要集中在添加化學發泡劑進行化學發泡工藝的優化研究,哈爾濱商業大學高德等在此領域的研究較早。此外,山東大學、天津科技大學、華南理工大學、大連工業學院、福建農林大學、南通工學院、陝西科技大學、江南大學等高校也有較多的成果積累。劉鵬等研究了加工過程、原料配方、加工參數對稭稈纖維緩沖材料性能的影響。王立元以針葉木漂白硫酸鹽漿和馬鈴薯澱粉共混物爲主料,以滑石粉爲無機增強劑,以聚乙烯醇等常規醇類爲增塑及交聯劑,共混後模壓成型,制得綜合強度及環境降解性良好的包裝件和片材。張紹應等[8]進行了輕質包裝材料的幹法紙漿模塑制備技術的研究,研究內容包括廢紙原料的粉碎、膠黏劑澱粉糊的制備、粒子的膨化發泡及模塑成型等。其中膠黏劑的制備和基礎粒子的膨化發泡是整個工藝研究的關鍵,原因是此幹法工藝大大減少了生産過程中水分的蒸發,與傳統濕法模塑工藝相比,大幅度減少了此環節的生産能耗。

景曉輝等以NaHCO3,NH4HCO3爲無機發泡劑,以植物稭稈爲原料,添加膠粘劑及其它添加劑,采用整體澆注一步法制備出一種環境友好型緩沖包裝材料。丁毅等采用稭稈、果皮和澱粉爲基料,加入少量助劑,采用先膨化發泡再模壓成型制備出綠色環保的緩沖材料。制品性能試驗表明,該制品的回彈性能基本滿足運輸包裝要求,其抵抗沖擊和振動的能量吸收性也表現不俗。張秀梅等以高梁稭稈爲原料,以聚乙烯醇爲增塑劑,以可溶性澱粉和水共混爲粘結劑,經共混交聯發泡制得一種結構疏松的發泡包裝材料。黃君等以稭稈爲原料,經烘幹、粉碎、過篩,並經NaOH預處理後,加入玉米澱粉、甘油、不同膠黏劑(如明膠、羧甲基纖維素及瓜爾膠)、不同填充劑(如澱粉和碳酸鈣)和交聯劑(十水四硼酸鈉)後烘焙發泡,制得複合發泡體。研究結果表明,NaOH濃度、澱粉、膠黏劑和交聯劑添加量對發泡體密度的交互影響顯著;發泡體爲黃褐色,表面光潔,氣孔均密。

周谋志以稻草、麦秸、玉米秸秆等为原料,以聚乙烯醇、可溶性淀粉与水混合物为增塑剂和胶黏剂,以甲醛为交联剂,以HCl或HNO3为催化剂,以NaHCO3或NH4HCO3为发泡剂,发明了一种秸秆纤维发泡减震缓冲包装材料,并成功获得专利。该制品制备工艺简单,综合成本低,制品吸能抗震性能佳,具有良好的市场应用前景,更有望替代传统聚合物发泡泡沫缓冲材料。凯时娱人生就是博科技有限公司

稭稈等農業廢棄物還可作爲發泡混凝土增強材,制備強度、保溫隔音效果等綜合性能更優的新型輕質建築材料。孔令鵬等利用正交實驗法,在陶粒泡沫混凝土中摻入大量的稻草稭稈纖維,研制出新型環保輕質保溫牆體材料,並研究了水泥摻量、水膠比、纖維率和氣泡摻量對摻入大量稭稈纖維的泡沫混凝土的幹表觀密度、抗壓強度、吸水率和導熱系數的影響,確定了摻入大量稭稈纖維的泡沫混凝土的最佳配合比。何國情等研發出一種凹凸對接的植物纖維增強發泡水泥保溫吸隔音屏障板,並獲得了專利。

對于農作物稭稈制備發泡材料或作爲發泡增強組分的實驗研究已非常普遍,主料來源爲不同稭稈,種類分布十分廣泛,各機構研究重點主要集中在主料的改性、助劑的種類及用量、發泡工藝及參數等方面。此外,熱發泡加工過程中纖維的熱降解,制品的綜合性能,如發泡倍率、表觀密度、力學強度、緩沖吸能特性等問題均需進一步解決。

稭稈板(瓦)人造板材的應用

隨著建築行業節能環保需求日益增多和汽車等行業的快速發展,利用稭稈等農林廢棄物開發具有絕熱、隔音、減震等功能的力學性能優良的人造板材,可實現節能環保工業設計和生産目的。這類應用主要是將農業廢棄植物纖維加工成高壓板、纖維密度板等輕質人造板材,用于建築板材、家居裝飾、汽車裝飾、汽車吸音、減震等場合。農作物稭稈板産業的發展,不但可以緩解我國木材供應不足的現狀,同時由于其突出的環境友好特點,一方面可成爲國家可再生資料戰略的有力推進力量,另一方面對促進農村清潔發展,防止稭稈焚燒汙染等有重要的意義。

早在20世紀40年代,上海就利用麥稭制造了軟質纖維板,作爲吸聲材料,但終因原料收集、運輸及工藝設備等問題一直未發展起來。國內稭稈人造板一般以稻草等禾生植物纖維爲主料,采用錘式粉碎機獲得粉碎狀或刨花狀原料後,采用異氰酸酯(PMDI)等粘合劑,經熱壓成型而成。目前,采用PMDI作爲粘合劑的稭稈板總設計産能約270000m3/a,涉及8家稭稈人造板生産企業。由于實際市場消費習慣、産品質量等問題,實際産能遠低于該值。鄭鳳山指出,對待稭稈板産業投資不可盲目跟風,應客觀著重從稭稈板的設備制造、工藝技術如脫模、施膠、鋪裝、熱壓等方面發現問題和尋找解決措施。近年來,部分高校和相關企業積極開展綜合性能更優良的稭稈制品實驗及應用研究。

趙一兵對玉米稭稈采用皮穰分離技術將其去穰取皮後,經工藝設計制得滿足國標要求的稭稈板材。史宇亮將玉米稭和豆稭一起整稈粉碎,經風選及篩選後充分共混,采用環保單甯樹脂膠,利用刨花板加工工藝,以預設密度、施膠量、熱壓溫度和熱壓壓力爲主要因素,得出了豆稭最小用量的最佳配比,優化出最佳工藝參數。文全興等研發了一種新型結構的複合稭稈人造板,具有輕質、環保、低成本的特點。

該複合增強稭稈板采用了稭稈段和牛皮紙及織物的複合方案:中間層爲稭稈段層,主要用于增加板材的厚度,同時承受壓力,充分發揮稭稈抗壓比抗拉強度好的優點。上下兩層內側爲一層牛皮紙,外側爲一層織物層,用以獲得好的外觀和必要的抗拉強度。牛皮紙層的作用是增加織物層和稭稈層的粘合度,紙和稭稈性質相近,有一定柔性,容易粘合,而織物與稭稈性質相差較大,不容易粘合。華亮等研究了用可再生資源稻草稭稈板替代汽車用吸聲泡沫塑料,通過測試發現相同厚度的稻草稭稈板平均吸聲系數大于泡沫塑料,當用稻草稭稈板替代XMQ6608客車原發動機隔聲罩內的泡沫塑料時,新罩的降噪效果優于原罩。

張洪濤開展了基于稭稈類材料的稭稈瓦應用研究,設計出一種稭稈瓦主瓦的形狀和規格,制定了稭稈瓦的生産工藝參數,並制作了稭稈瓦樣瓦。樣品測試結果顯示,稭稈瓦制品的抗彎強度、吸水率、抗凍防裂性能等均類似或者優于傳統屋面覆蓋材。此外,該制品還具有較明顯的成本優勢,其價格較常規混凝土瓦、瀝青瓦等低10%~50%。此外,南京林業大學在稭稈板領域投入了大量科研精力,由南京林業大學開發、萬華生態板業有限公司生産的零甲醛生態稭稈板已經實現産業化推廣。隨著設備制造、工藝技術的迅猛發展,稭稈板(瓦)産業必將迎來嶄新的發展空間。

利用稭稈制備納米纖維素

稭稈等農林廢棄物富含纖維素,纖維素功能材料等高附加值産品的精深加工與低碳制造是目前的研究熱點。稭稈纖維素在強酸條件下水解,可獲得截面尺寸爲5~20nm,長度爲10~1000nm,長徑比爲1∶1~100∶1的納米纖維素晶體。由于納米纖維素具有純度高、結晶性好、彈性模量大、強度高等特點,因而在材料合成上顯示出極高的物理強度。

由于納米纖維素晶具有體質輕、降解容易、生物相容性好及易于再生等優勢,因而常被用作納米增強材料,在高性能複合産品制備上具有非常廣闊的前景。薛棟傑等進行了酸解納米纖維素爲增強劑制備植物纖維緩沖包裝材料的研究,結果表明納米纖維素在緩沖材料中主要通過含有的大量羟基增強纖維間的膠粘效果,同時因其具有小分子的結構特點,使其較陽離子澱粉具有更好的分散性和粘結作用,且納米纖維素能顯著改善緩沖材料的性能

稭稈在餐飲具、包裝容器具及其他領域應用

目前我国植物纤维包装材料相关专利一共有249项,其中植物纤维餐饮具就有100项。如将稻草、玉米秸杆、甘蔗渣等植物纤维原料与聚丙烯充分混炼,添加光敏剂后通过模制工艺生产快餐盒、净菜盘等,更换模具则可生产超市环保托盘、豆腐盒、冰淇淋杯、果蔬包装盒、鸡蛋托、育秧盘等环保制品,相关技术已较为成熟,并实现了产业化。更有不少纯植物纤维原料餐饮具及包装制品见于中高端消费市场,但价格偏高。国内主要生产企业及消费市场集中分布在珠三角、长三角地区。随着环境问题的日益显著,经济发展及老百姓生活水平的不断提高,以及环保意识的增强,植物纤维餐具市场逐年稳步增长。目前主要问题在于较于发泡塑料类餐饮具,纯植物纤维餐饮具成本较高,如何开发出性能更好、成本更低的环保餐饮具及包装制品是未来该类产品研发的方向。凯时娱人生就是博科技有限公司

此外,稭稈等農業廢棄物材料利用還包括編織品利用,如草編成各種用具、地方特色旅遊工藝品等,部分區域已經形成産業鏈,大大促進了當地經濟發展,增加了老百姓收入。這些産品均具有綠色環保、可降解性能好、綜合利用價值較高等共同特性。


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