硅肥的原料和工艺分哪些，有哪位专家知道，求告知

硅肥的原料和工艺分哪些，有哪位专家知道，求告知

目前国内生产和施用的硅肥主要有两类：一类是人工合成的，如硅酸二钙(2CaO·SiO2)、硅酸一钙(CaO·SiO2)、硅酸钙镁(CaO·MgO·SiO2)、偏硅酸钠和主要成分为硅酸钠和偏硅酸钠的高效硅肥等。其基本工艺为：以水玻璃为原料，运用高速离心喷雾干燥设备制造；先将原料水玻璃进行离心脱水，再送入高速离心机中脱水，然后喷雾热风(控制温度)干燥固化成粉状，即得高效硅肥制品。这种工艺生产出的硅肥有效硅含量大于 50%，但价格昂贵，推广难度大。

另一类则是利用各种工业固体废弃物加工而成的硅肥。其原料来自如下几方面：一是炼铁过程中产生的高炉水淬渣，总硅含量在 30%～35%；二是黄磷或磷酸生产过程中产生的废渣，总硅在18%～22%；三是电厂粉煤灰，总硅含量达 20%～30%；四是废玻璃。其中国内大部分小型硅肥厂都是利用上述原料中的磷渣或粉煤灰为原料生产硅肥的，只有少数几家硅肥厂是利用炼铁高炉渣为原料生产硅肥，如江宁钢铁厂，张店钢铁厂等。其工艺基本都是采用自然风干炉渣——球磨——过筛——干燥工艺流程。近来鞍钢矿渣开发公司研制的高炉渣硅肥在东北得到大面积施用，产品供不应求。其工艺为：将水淬渣沥水，自然风干，然后进入破碎机进行破碎和筛选除杂，再进入球磨机球磨，过筛，最后包装即得到商品硅肥。近年来宝钢集团企业开发总公司与上海市有关科研部门合作，利用炼铁高炉渣开发硅肥这一科研项目也取得了一定进展。目前也有使用造纸黑液生产硅肥的方法，如专利号为 90105832 中国专利《硅肥生产方法》，是利用钢铁三废的酸洗废液、水淬渣、镀锌废渣和造纸厂的废碱液为主要原料，生产超细氧化铁和高效中微量元素复合肥，其中造纸厂的废液为稳定剂。而专利号为 88104650 的中国专利《高效硅素化肥的生产方法》，是利用在预处理熔融生铁过程中产生并且具有较高可溶性氧化硅含量的炉渣的硅肥。但上述方法存在生产工艺复杂，加工温度较高，有效硅含量低的缺点。专利号 ZL 2003101054477《一种硅肥的生产方法》，克服了以上技术的不足，并且有热处理温度低、活性硅含量高、操作方便、工艺简单的优点，实现了废物再利用，且变二废为宝。其消耗造纸黑液量比较大，1 t 粉煤灰或煤矸石，可以消耗造纸黑液 1～40 t，得到1～3t 硅肥。另外，国内目前有利用淘汰的水泥立窑生产线生产硅肥的专利，所需原料与水泥

摘要：投加水处理药剂是水处理中一种常用的方法。本文以絮凝剂，杀生剂为主，介绍了它们的发展现状，使用的局限性，分析了各种主要药剂的应用前景。

1、前言

水处理剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中必需的化学药剂，通过使用这些化学药剂，可使水达到一定的质量要求。它的主要作用是控制水垢和污泥的形成、减少泡沫、减少与水接触的材料腐蚀、除去水中的悬浮固体和有毒物质、除臭脱色、软化水质等。目前由于世界各国用水量急剧增加，同时各种环保法规（水净化法）相继制定，而且要求日益严格，所以对于各类高效的水处理药剂增长很快。在我国，与日益严峻的水资源危机矛盾的是水处理药剂的生产能力很低，质量也得不到保证，所以加快我国水处理药剂这一环保材料产业的发展迫在眉睫。

水处理药剂包括絮凝剂、缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂、分散剂、清洗剂、预膜剂、消泡剂、脱色剂、螯合剂、除氧剂及离子交换树脂等。本文将对絮凝剂和杀生剂作系统地介绍。

2、絮凝剂

絮凝技术的关键是絮凝剂的选择。絮凝剂可分为无机、有机和微生物絮凝剂。

21、无机絮凝剂

无机低分子絮凝剂有氯化铝、硫酸铝、硫酸铁、氯化铁等。其聚集速度慢，形成的絮状物小，腐蚀性强，在水处理过程中存在较大的问题，而逐渐被无机高分子絮凝剂所取代。

无机高分子絮凝剂是在传统铝盐、铁盐的基础上发展起来的一种新型的水处理剂，价格较低廉，净水效果好。

聚合氯化铝(PAC)的混凝性能好，生成的矾花大，投药量少，效率高，沉降快，适合水质范围较宽。主要用于饮用水和工业给水的净化。同时还能用于去除水中所含的铁、锰、铬、铅等重金属，以及氟化物和水中含油等，故可用于处理多种工业废水。

聚合氯化铝铁（PAFC）是一种新型的无机高分子净水剂，产品中铝铁二者的配比是可调的，以适应不同水质的需求，已分别在石化、钢铁、煤炭工业等废水的净化处理中得到应用。结果表明，该药剂质优、价廉，是一种新型、高效、稳定的净水剂，具有广泛的应用前景。有人通过实验比较得出PAFC的净水效果稍好于PAC，但PAFC加药成本比PAC少得多。

聚合硫酸铁具有良好的絮凝和吸附作用，广泛应用于原水，饮用水、自来水、工业用水、工业废水及生活污水的处理。聚合硫酸铝(PAS)是一种使用最广的混凝剂，主要用于饮用水和工业用水的净化处理。

聚硅酸盐是在聚硅酸及传统的铝盐、铁盐基础上发展起来的。高度聚合的硅酸与金属离子一起可产生良好的混凝效果。通过把金属离子的电中和能力和聚硅酸的吸附架桥能力结合在一起，使复合产物具有较强的电中和与吸附架桥作用，达到更好的净水效果。它们的絮凝脱稳性能远超过聚硅酸和聚金属离子，同聚硅酸相比，不但提高了稳定性，且增加了电中和能力;同聚金属离子相比，则增强了粘结架桥性能。以聚合硅酸硫酸铝（PASS）、聚硅氯化铝（PASC）和硅铁复合无机高分子絮凝剂为代表的复合无机高分子絮凝剂，成功应用在给水、工业废水以及城市污水的各种流程中，现已成为主流絮凝剂。

但是，无机高分子絮凝剂的相对分子质量和粒度以及絮凝架桥能力仍比有机絮凝剂差很多，且存在对进一步水解反应的不稳定性问题。

22有机高分子絮凝剂

与无机絮凝剂相比，合成有机高分子絮凝剂用量少，絮凝速度快，受共存盐类、介质pH及环境温度影响小，生成污泥量也少;而且有机高分子絮凝剂分子可带—COO、—NH—、SO3、—OH等亲电基团，可具链状、环状等多种结构，利于污染物进入絮体，脱色性好。一般有机絮凝剂的色度去除较无机絮凝剂高20％左右目前应用较为广泛的是聚丙烯酰胺类。它能适应多种絮凝对象，用量少，效率高，生成的泥渣少，后处理容易。常与其它无机絮凝剂复配，如与氯化铝的复配使用。

但合成高分子絮凝剂其单体或水解、降解产物常常有毒，如聚丙烯酰胺(PAM)的单体，有神经毒性和致畸、致癌、致突变的“三致”效应。

23微生物絮凝剂

微生物絮凝剂是利用生物技术，从微生物或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全、高效、能自然降解的新型水处理剂，至今发现具有絮凝性的微生物已超过17种，包括霉菌、细菌、放线菌和酵母菌等。它分为：

(1)直接利用微生物细胞的絮凝剂，如某些细菌、霉菌、放线菌和酵母，他们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中；

(2)利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂，如酵母细胞壁的葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质和N-乙酰葡萄糖胺等成分；

(3)利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂，微生物细胞分泌到细胞外的代谢产物是细胞的荚膜和粘液质，除水外，其主要成分为多糖及少量多肽、蛋白质、脂类及其复合物。其中多糖在某种程度上可用做絮凝剂。

迄今为止，发现的絮凝效果最好的微生物絮凝剂是红平诺卡氏菌NOC-1。可用于畜产废水处理，膨胀污泥的沉降及纸浆废水(黑液)颜料废水等有色废水的脱色，效果显著。

虽然，对微生物絮凝剂的研究屡有报道，但大多处于实验室研究阶段，未走向工业应用。我国这方面的起步较晚，目前的研究仅限于菌种筛选。

成都生物研究所分离筛选初步获得6株微生物絮凝剂产生菌，用其发酵离心上清液对造纸黑液，皮革废水，偶氮染料废水，硫化染料废水，电镀废水，彩印制板废水，石油化工废水，造币废水及蓝黑水，碳素墨水等进行的絮凝试验表明，废水固液分离效果良好，COD去除率55％—98％，悬浮物，色度、浊度去除率90％以上。

上海大学环境科学系在污水处理厂的回流污泥及底泥中分离，筛选出3株絮凝剂产生菌该菌株所产培养液可使土壤悬液浊度去除率达99％以上，使碱性染料废水COD去除率为70％左右，色度去除为92％左右。

目前，絮凝剂正向价廉实用、无毒高效的方向发展。有机高分子絮凝剂将逐渐取代目前被广泛使用的无机絮凝剂，另一方面，微生物絮凝剂具有使用稳定性、安全性、高效性及低耗性。是当今最具发展前途的絮凝之一。所以，未来的发展不仅要开发新型廉价高效的微生物絮凝剂，还要研究微生物絮凝剂与其他絮凝剂的配合使用。已有试验表明，二者配合使用，可以互补， 不仅可以提高絮凝效率，而且还可降低投加量。

3、杀生剂

杀生剂是在循环冷却水系统中，用以杀死微生物（菌藻）以阻止其大量繁殖致使冷却水系统中的金属设备发生腐蚀及事故，影响正常运行的水处理药剂。根据杀生机制分为氧化性杀生剂和非氧化性杀生剂。

31氧化性杀生剂

氯气是一种强氧化性杀生剂，其杀菌力强，价格低廉，使用较简单，是当今应用最广泛的杀生剂之一。但不适于碱性水处理。另外，它可能与水中有机物生成致癌物三卤甲烷，因而限制了它的应用。于是溴类、臭氧、二氧化氯相继为人们所重视。

溴类杀生剂主要有溴化钠、溴化海因、活性溴、溴化丙酰胺等。溴化丙酰胺是近年来开发出的一类氧化性杀生剂，其中2，2-二溴-3-氮川丙酰胺是一种非常有效的广谱杀生剂。随着冷却水pH值和温度的升高，它的半衰期迅速变短，对环境污染小。

臭氧具有十分优良的杀菌活性，剥离粘泥作用较强，同时还兼具缓蚀阻垢作用，用它处理循环冷却水，其浓缩倍数可达30～50。但由于成本较高，目前还未被广泛采用。

二氧化氯对细胞壁有较强的吸引和穿透能力，它对冷却水中存在的主要危害菌种如异养菌、铁细菌、硫酸盐还原菌等都有很好的杀灭作用。它的特点是用量少、高效、快速、药效持续时间长。如2mg/L的二氧化氯作用30s后就能杀死近100％的微生物;在pH为86，活菌数达71万个/ml的水中投加05mg/L的二氧化氯作用12h后，对异养菌的杀菌率保持在99％以上。另外，它能不受pH的影响，不与水中氨、有机胺类及酚类反应；不仅能杀死微生物，而且能分解残留的细胞结构，具有杀孢子和杀病毒的作用；适用于碱性水处理，对环境没有威胁。在我国，以前由于它的不稳定性限制了其推广应用。近年来，一些厂家已先后批量生产稳定性二氧化氯，南京某公司还推出了化学法二氧化氯发生器，其设计独特，操作简便，安全可靠。用二氧化氯取代氯气作为工业循环冷却水的杀生剂具有很多的优越性，特别是对于合成氨厂，化工厂和炼油厂的冷却水系统，由于系统中有机物和氨的含量高，需氯量大，pH值偏碱性，用二氧化氯取代氯气可以取得更好的经济、环境效益。

32非氧化性杀生剂

非氧化性杀生剂种类较多，应用较早的氯酚类因毒性大，易污染水体，渐渐被弃之不用。有机胺类使用也极少。

二硫氰基甲烷是使用较早的有机硫化物杀生剂。对于抑制藻类、真菌和细菌，尤其是硫酸盐还原菌十分有效。但不适宜在碱性冷却水系统中使用。

异噻唑啉酮是一类较新的有机硫化物杀生剂。该类杀生剂是通过断开细菌和藻类蛋白质的键而起杀生作用的，浓度为05mg/L时，即能有效地抑制冷却水系统中的藻类、真菌和细菌，具有广谱高效、作用时间长(05mg/L的加入量，使用5周后仍有效)、低毒、pH使用范围广、配伍性混溶性好、不起泡沫，并能阻止粘泥生成等优点。国外已广泛应用于冷却水处理中。

季铵盐杀生剂因其成本低，毒性小，且兼具缓蚀性。故得到广泛的应用，但使用中还存在易产生抗药性、费用增加，起泡，加重腐蚀等问题。鉴于此，新合成的十六烷基辛基二甲基溴化铵(168)和十六烷基癸基二甲基溴化铵(1610)两种双烷基季铵盐，改变了季铵盐的表面活性和分子稳定性，它产生的泡沫少，杀生活性也得以提高。

戊二醛具有高效广谱的杀菌灭藻作用，对生物粘泥也有一定的剥离作用。美国联合碳化物公司生产了系列戊二醛水处理杀生剂A515、A525、A530等，试验证明，A515对异养菌等具有明显的杀生作用，且药效持续时间长，72h后杀菌率仍有90％以上;它适用于碱性水处理，与磷系药剂具有良好的配伍性。武汉某公司近年推出戊二醛系列用于循环冷却水系统，效果明显。在对冷却水的推荐使用浓度下，戊二醛几乎没有毒性，它的水溶液本身会发生生物降解。随着社会环保意识的加强，戊二醛类杀生剂将大有发展前途。

开发新型杀生剂，要考虑价格、毒性，使用安全性，贮存稳定性、微生物耐药性等因素外，还应考虑杀生剂的复配间的协同效应，复配在一起，既能增强杀生能力，又能降低加药量。

4、水处理药剂的发展方向

41专用水处理药剂的开发

为了满足不同废水系统(如造纸废水、印染废水、食品加工废水等)的需要，专用性强，针对某一类化学物质的品种的研制与开发势在必行。

42多功能水处理药剂的开发

多功能水处理剂是水处理药剂研究的一个重要方面，这类新型水处理技术的出现，将开拓水处理剂的生产和应用范围，对化学法处理工业水的发展有重大的促进作用。

这方面的研究主要有：缓蚀-阻垢剂、絮凝-缓蚀剂、絮凝-杀菌剂、絮凝-杀菌-缓蚀剂、絮凝-缓蚀-阻垢剂等。

43绿色水处理药剂的发展

水处理药剂绿色化发展中，无毒、无害、易生物降解都是方向。最典型的绿色水处理药剂是近年来国内外开发的分散阻垢剂聚天冬氨酸（PASP）。PASP是合成的一种生物高分子。有良好的生物相溶性和可生物降解性。毒理学的研究揭示出聚天冬氨酸（PASP）无毒、无敏感或无突变的效果。

44高性价比的水处理药剂的开发

目前高性能的药剂价格普遍偏高，可通过寻找价廉易得的原料研制出高性能产品，也可通过加强对复配技术的研究，即添加廉价辅助剂，减少药剂的实际用量，同时保持净水效能而达降低成本的目的。

发展养牛业。玉米秸秆含有糖、氨基酸等营养成分，可作养牛业氨化饲料的原料。栽培食用菌。玉米秸秆可用来栽培食用菌。将菌种植入发酵后的玉米秸秆，可繁育出优质食用菌。作工业原料。玉米秸秆属纤维类植物，也可用于造纸、板材加工等工业原料。制作沼气。玉米秸秆为碳水有机物，经过封密沤制，可生产沼气充当燃料，缓解目前农村电力、燃料紧张的局面，节约开支。作土壤肥料。即用作沤制农家肥的原料，可引进切秆粉碎机和与之配套的深耕农机具将玉米秸秆粉碎后翻耕还田，增加土壤有机质，提高地力。“桔秆焚烧”和燃煤烟气造成的污染，对环境造成了严重污染。为了寻求根本的解决途径，河北省环境科学研究院与中国科学院化工冶金研究所合作，完成了“利用玉米桔秆等生物质资源研制热解油和混合有机钙盐脱硫脱硝剂”技术研究课题。日前，该成果已通过专家技术鉴定，鉴定认为，此项技术为国内首创，具有领先水平。据了解，目前的大气环境污染，除秸秆焚烧造成的烟雾污染外，主要是煤烟型污染。煤炭燃烧产生的二氧化硫和氮氧化物，分别是形成酸雨和光化学烟雾的主要根源。烟气脱硫技术是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式。可是尚无一种是适合我国国情的、能够商业化应用的脱硫技术。另外，若想取得同时脱除二氧化硫和氮氧化物的效果，必须在低钙条件下，可有机钙的高生产成本却无法为市场所接受。因而利用含有有机质的各种废弃物，如农作物秸秆、枝叶、锯末、污泥、造纸黑液等高浓度有机废液，通过热裂解工艺制备热解油，再合成能够处理煤炭燃烧过程中排放的主要污染物的有机钙产品的工艺便应运而生。它具有“以废治污”、“以污治污”、价格低廉、原料易得的优点，是工农业结合治污的新思路，对可持续发展具有重要的现实意义。该技术将玉米秸秆处理以后得到了中热值煤气、热解油和生炭，没有任何废物。其中煤气的值与城市煤气相当；热解油可脱硫脱硝剂，实现废物资源化；物炭可用作绿色肥料、脱水剂、释剂。它具有在广大农村推广应的可行性；可大量消耗玉米秸秆从根本上解决秸秆焚烧问题；而具有农村建得起，农民用得起，易大面积推广应用的市场竞争势。

农业用矿石粉的主要成分是造纸黑液、10wt%硫酸溶液、5%甲醛溶液、亚硫酸钠、硒矿粉、磷矿粉、铁矿石粉、钾长石粉、10~15%盐酸溶液、农作物秸秆、沼池发酵液、糖渣、尿素、稻壳渣、草木灰、硝酸钾和适量的水。这种矿石粉是一种新型的土壤改良剂，其中的各种微量元素和氮、磷、钾等营养元素丰富，有助于增加土壤的肥力和保水性，改良土壤结构，提高土壤松软度和通气性。

请注意，使用农业用矿石粉时需要适量，过度使用可能会对土壤和植物产生不利影响。此外，它不适用于酸性土壤，此时可以使用石灰粉调节土壤酸碱度，再进行矿石粉的投放。最好与其他肥料一起使用，以达到更好的改良效果。

作者: 路 明收录来源: 中国新能源网

摘要农业是人类以固定、转化太阳能，获取农产品为目的的生产活动。种植业以固定太阳能为主，利用绿色植物进行光合作用，将无机物合成为葡萄糖、淀粉、脂肪和蛋白质等有机物,种植业又叫初级生产。

一、能源农业的概念和利用方式

农业是人类以固定、转化太阳能，获取农产品为目的的生产活动。种植业以固定太阳能为主，利用绿色植物进行光合作用，将无机物合成为葡萄糖、淀粉、脂肪和蛋白质等有机物,种植业又叫初级生产。在光合作用中，每固定1克分子CO2，大约吸收2093×104J的日光能，光合产物中有469×104J的能量以化学能的形式固定下来。其余的1624×104J的能量在固定CO2过程中,以热能的形式消耗掉了。由于人类培育了高产、高效、优质的农作物品种，为植物生长创造良好的生产条件，农业生产中植物固定太阳能的效率大幅度提高。植物光合作用效率，一般在肥沃地区可达到1％－2％，在贫瘠荒凉地区仅01%，人工精心管理的农田生态系统有过6%－8％的记录。[1]养殖业、农产品加工业则是以转化太阳能为主,又称次级生产。养殖业生产的动物产品（肉、奶、蛋、毛、皮等），在转化过程中大量的能被消耗掉了,一部分以粪便形式排出，一部分能量以尿和气体（甲烷、氢）能形式排出。在农产品加工中，除了提取主要产品外，还有大量的能量在排出的废水、废物中。农产品转化过程中的畜禽粪便，农产品加工排出的废水、废料都可作为生物质能源加以开发利用。

所谓能源农业，就是以生产能源为目的的农业。能源农业以生物质能源为主要开发对象，它包括四种能源利用方式〔2〕(图1)：

（一）直接燃烧方式

直接燃烧方式可分为炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾燃烧和固型燃料燃烧四种情况。其中，固形燃烧是新推广的技术，它把生物质固化成型后，再采取传统的燃煤设备燃用。其优点是充分利用生物质能源替代煤炭，可以削减大气CO2和SO2排放量。

（二）物化转换方式

物化转换方式包括三方面，一是干馏技术；二是气化制生物质燃气；三是热解制生物质油。其中，气化制生物质燃气技术推广面积较大，群众易于接受。

（三）生化转化方式

生化转化方式有两种，一是厌氧消化制取沼气；二是通过酶技术制取乙醇液体燃料。

（四）植物油利用方式

能源植物油是从油脂植物和芳香油（还原式烃）植物中提取的燃料油，经加工后，可以替代石油使用。

二、发展能源农业的重大意义

（一）拓宽农业服务领域，增加农民收入

恩格尔指出：在收入增加的时候，食品及生活必需品的支出占收入增加的比例递减。随着经济的增长，人们基本生活需求得到满足后，消费热点将转向享乐型的产品，从而市场将减少食品、衣服的消费份额。进入新世纪后，我国居民消费结构发生了很大变化，恩格尔系数降到38％。2002年城市居民收入增长2020元，人均食品消费只增长109元，占新增收入的5％，增加的因素主要是外出吃饭开支和烟、酒、茶的开支。对粮、油、肉、菜的消费开支下降，粮食人均消费金额下降83元。油101元，肉253元，菜124元。由于边际消费递减规律的作用，出现了农民收入增长难现象。 1997年以来，农民收入中来自农业的收入一直没有增长，农民增收主要靠工资性收入，2002年工资性收入占农民纯收入的345％，2003年增加到36％。这个经济规律告述我们：农业必须扩大服务领域，向农业的深度和广度进军。农业不仅提供食品和纤维，还应提供能源和其它化工、医药等产品。发展能源农业为农业拓宽了服务领域，同时也为农民增收开辟了新途径。〔3〕

（二）缓解我国能源短缺，保证能源安全

我国从1993年进口原油3000万t，成为原油净进口国，2000年进口达7000万t，2003年进口1亿t。预计到2020年，中国的GDP可能达到5万亿美元，能源需求25亿t到30亿t标煤，其中石油缺口16-22亿t。[4]开发生物质能源不但可行，而且非常紧迫。农业要抓住这个契机，提出能源农业的发展战略，并把它发展成为一个大产业。

（三）治理有机废弃物污染，保护生态环境

当前我国环境污染形势非常严峻。对环境污染最严重企业仍是养殖企业和农产品加工企业。2003年通报点名批评的十家排污大户，8家是农产品加工企业。据国家环保总局2004年第1周（2004年1月5日～2004年1月11日），全国主要水系73个重点断面水质自动监测站八项指标（水温、pH、浊度、溶解氧、电导率、高锰酸盐指数、氨氮和总有机碳）的监测结果表明：Ⅰ～Ⅲ类水质的断面为39个，占534%；Ⅳ类水质的断面为10个，占137%；Ⅴ类水质的断面为6个，占82%；劣Ⅴ类水质的断面为18个，占247%。Ⅳ类以上劣质污水河流占466％。水体污染中，农产品加工企业排出污染物的约占1／2。特别是，劣Ⅴ类水的河段，农产品加工企业污染贡献率更高。〔5〕全国人大2003年对《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》执法检查，对农村固体废物污染问题提出严厉批评。据调查我国畜禽养殖场的粪便产生量达173亿吨。80％的规模化畜禽养殖场缺乏必要的污染治理设施，畜禽粪便未经处理直接排入环境，严重污染空气和水体。〔6〕我国温室气体排放已严重影响我国气候变化。国家气象局局长秦大河介绍，中国科学家预估了未来中国气候的变化：第一，中国气候将继续变暖。到2020至203O年，全国平均气温将上升17℃；到2050年，全国平均气温将上升22℃；当大气中二氧化碳浓度加倍时，全国平均气温将上升29℃。第二，中国气候变暖的幅度由南向北增加。到2030年，中国西北地区气温可能上升19-23℃。第三，中国不少地区降水出现增加趋势，东南沿海增加值最大。长江中下游地区出现变干的趋势，华北和东北南部等一些地区出现继续变干的趋势。

（四）广泛应用生物技术，发展基因工程

生物技术在培育能源作物，培育高效酶微生物方面大有作为。国外用转基因方法获得柴油油菜新品种；用转基因技术获得分解秸秆纤维生产酒精的工程菌。转基因技术应用于能源作物和能源微生物上，不受基因标识的限制，而应用在食物方面要求标识，因而受到很大限制。为了促进学科发展，生物技术可选择能源作物和能源微生物方向大力研究和应用。

三、实施能源农业的重大工程

（一）沼气计划

沼气是有机物质在厌氧条件下，经过微生物发酵生成以甲烷为主的可燃气体。沼气发酵过程可分为两个阶段，即不产甲烷阶段和产甲烷阶段。沼气发酵产生的三种物质，一是沼气，以甲烷为主，是一种清洁能源；二是消化液（沼液），含可溶性N、P、K，是优质肥料；三是消化污泥（沼渣），主要成分是菌体、难分解的有机残渣和无机物，是一种优良有机肥，并有土壤改良功效。沼气的生成物有很高的应用价值。很多人称：“沼气百利，而无一害”。

沼气发酵有四个特点：

1、沼气微生物自身耗能少

沼气发酵过程中，沼气微生物自身繁殖需要的能量是好氧微生物的1／30－1／20。对于基质来说，大约90％的COD被转化为沼气。

2、沼气发酵能够处理高浓度的有机废物

好氧条件下，一般只能处理COD含量在1 000mg／L以下的废水，而沼气发酵处理废水COD含量可以高达10 000mg／L以上。如表1所示，各种农产品加工废水，都可作为沼气发酵的原料。

表1 农产品加工转化企业排放水质特性〔7〕原料名称

PH值 COD／mgL-1 BOD/mgL-1酒精醪液

白酒废水

黄酒废水

制革废水

柠檬酸废水

淀粉废水

豆制品废水

造纸黑液

制药废液

乳品加工废水

高浓度啤酒废水

味精废水

糖蜜酒精废水

猪粪水

鸡粪水

奶牛粪水

3－5

37－58

35－40

8－10

40－46

46－53

35－50

11－13

40－60

35－75

35－60

15－32

44

70－78

65－75

72－82 30 000－60 000

11 400－130 000

9 400－30 000

3 000－4 000

10 000－40 000

3 000－12 000

10 000－20 000

106 000－157 000

5 000－40 000

2 000－11 000

9 000－43 000

20 000－60 000

40 000－150 000

11 000－26 000

43 000－77 000

70 000－116 285 15 000－30 000

5 800－67 000

5 000－15 000

1 500－2 000

6 000－25 000

1 000－7 000

7 000－12 000

34 500－42 500

2 000－18 000

1 000－75 000

7 000－33 350

10 000－30 000

20 000－60 000

7 000－13 000

17 000－32 000

3、能处理的废物种类多

沼气发酵可以处理人、畜粪便，作物秸秆，农产品加工企业的废水、废渣等。沼气发酵除去了90％的有机质，余下的部分再经过耗氧处理，便可达到国家排放标准。

4、沼气发酵受温度影响较大

沼气发酵可分为高温（50－600C）、中温（30－350C）和常温（自然温度）。高温发酵处理能力最强，中温次之，但需要一定的热能来维持所需要的恒定温度。

沼气计划应包括农村户用小型沼气和大中型沼气两个部分。

农村户用小型沼气技术已比较成熟，目前主推的是埋地圆柱形水压式沼气池，并已制定出国家标准（GB 4750－84、GB 4751－84、GB4752－84）。这种沼气池解决了进料和出料的矛盾，可以连续生产。农民不需冒生命危险去掏出沼渣。北方在沼气池上加盖塑料大棚，使沼气与养猪种菜相结合，组装成“四位一体”模式，成功的解决了冬季沼气发酵问题。各地从当地实际出发，把沼气与农民致富奔小康结合起来，形成生态家园富民计划，大大推进了农村户用沼气的发展，国家已列入西部大开发计划。为了使农村户用小型沼气更符合国家经济建设和社会全面发展，建议：1、国家进一步加大投资力度，满足广大农民的需求；2、突出重点。一是解决生态脆弱区农民的燃料问题，巩固退耕还林成果，治理风沙危害。二是解决南方血吸虫高发区的虫卵处理问题。沼气发酵可以彻底处理血吸虫虫卵。据卫生防疫部门检测结果：在沼气池内，血吸虫卵秋季22天，冬季40天内，死亡100％。通过沼气池的建设把厕所、畜圈连接起来，人、畜粪便进入沼气池，经过沼气发酵，杀死虫卵，切断血吸虫传播链。

大中型沼气主要用来处理城市污水、高浓度工业有机废水、人畜粪便及生活垃圾。近20年，世界各国积极发展大中型沼气，创造出许多新的工艺，随着高效、常温厌氧消化工艺的开发，大中型沼气技术日臻成熟。我国不少企业兴办沼气，开展综合利用，取得了显著的经济效益和生态效益。如河南省南阳酒精总厂（天冠集团）先后建造了三座大型沼气池，集中处理了酒精醪液，形成了日供气4万m3的能力，满足了南阳市4万户的生活用气，污染排放接近于0，实现了社会效益、经济效益和生态效益三赢，形成了循环经济模式。北京市蟹岛度假村，建了一座的沼气池和一座150亩水面的污水处理系统，度假村内部生活垃圾和人畜粪便全部进行厌氧消化，产生的清洁能源供炊事用气，消化液和沼渣作优质肥料用于生产无公害农产品。生活污水处理后达到一级排放标准，回潅农田。整个度假村实现了污染0排放。当前我国环境污染日益严重，大中型沼气是消化有机污染物的最有效方式。国家要把发展大中型沼气列入发展计划，制定促进大中型沼气发展的优惠政策，调动企业建设沼气的积极性，使我国大中型沼气的发展出现一个良好发展的新局面。既生产可再生能源，又促进污染环境的治理。

（二）酒精计划

酒精学名乙醇，是由碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物，结构是C2H5OH。酒精生产方法有化学合成法和生物发酵法。化学合成法酒精含杂质较多，其应用受到限制。生产上主要采用生物发酵法。制造酒精的原料可以是淀粉质原料、糖蜜原料、纤维原料和亚硫酸造纸废液。

酒精是一种清洁能源。少量使用可代替四乙基铅和ETBE（乙基叔丁基醚）作汽油的防爆剂。大量使用则可与汽油混合制造汽油醇作汽车燃料。汽油醇作燃料可减少汽油燃烧对大气的污染，还可增加汽油辛烷值，提高燃烧效率。

2001年4月8日原国家计委和国家质量监督检验总局宣布我国将全面推广使用汽油醇。《变性染料乙醇》和《车用乙醇汽油》两项国家标准已于4月2日公布。2002年6月30日起，在河南省郑州、洛阳、南阳和黑龙江哈尔宾、肇东等5个城市开展试点，试用汽油醇获得成功。2004年2月10日国家发展和改革委员会继续扩大试点，黑龙江、吉林、河南、安徽四省除在全省范围内扩大试点，还调出燃料酒精销售到辽宁、河北、山东、江苏。2005年底上述省、市基本实现车用乙醇汽油替代其他汽油。从1903年算起，酒精作为汽车燃料已经有近百年的历史了。20世纪的前半期人们给予酒精两次关注， “一战”期间，参战双方都重视酒精的战略意义。“二战”期间，燃料酒精得到了较大规模的推广。到了20世纪50年代，随着石油的大规模开采利用，高成本的酒精逐渐被人们淡忘了，直至1973年的世界石油危机。巴西、美国率先推行了“汽油醇计划”。汽油醇来自英文“GASOHOL”，是指在汽油中加入一定比例的变性酒精形成的混合燃料。这是一种清洁实用的燃料。1975年，巴西政府在世界上首倡“汽油醇计划”，1977年正式以20％酒精比例在首府圣保罗市实行，1980年提高到22％的比例在全国推行。如今，巴西年产酒精1000万吨，其中97％用于汽车燃料。目前，巴西是世界上惟一不供应纯汽油的国家。25年来实施的“汽油醇计划”给巴西带来了3大收益：“形成了独立的经济能源运行系统，刺激了农业、酒精工业及相关行业大发展，大气和生态环境显著改善。”美国用法律来强制推行“汽油醇计划”，鼓励汽油醇的生产和消费。从1978年至今，美国已通过数十项法案，从能源、交通、税收、环保、农业等方面，对汽油醇予以支持。一些盛产玉米的州也自行立法，要求在州内必须使用汽油醇。目前，美国燃料酒精的年消费量约为500万吨，根据汽车发动机的类型将酒精加入汽油有两种比例，汽油发动机的加入量为5％～15％，专用发动机的酒精比例为85％～100％。据美国有关部门的调查，使用汽油醇作为燃料，可明显降低汽车废气的排放，一氧化碳排放量降低20％～30％，二氧化碳降低27％。除有利于环保外，汽油醇的推广也为美国带来了可观的综合效益。以1997年为例，全年美国汽车燃料共使用酒精512万吨，转化玉米1500万吨，占美国当年玉米总产量的7％，为社会提供了19．52万个就业机会，并使联邦政府多收入36亿元。美国国会还通过了一项法案，要求未来10年内大力发展酒精工业，将每年燃料酒精的使用量增加到1000万吨。从80年代起，德国、荷兰、加拿大、瑞典等发达国家也开始了汽油醇的推广。到1995年前后，英、法、南非、古巴、泰国等越来越多的国家也纷纷加入到这个行列中。

为什么要推广汽油醇，还有一个迫切的问题，就是汽油的添加剂问题。汽油在汽车发动机的汽缸内燃烧时由于汽缸内氧气不足，燃烧不完全，机器强烈震动，从而使输出功率下降，机件受损，这就是汽油的抗爆性。反映汽油抗爆性的数字指标叫辛烷值，就是人们通常说的汽油的标号，如“90＃”、“93＃”汽油，指的就是这些汽油的抗爆性，指数越高，抗爆性越好。改善汽油抗爆性的办法就是在汽油中添加其他化学制剂。过去普遍加入四基乙铅，结果生成的是含铅汽油，由于铅对人体的危害，四基乙铅从1997年在世界上被禁止使用。目前普遍使用的是MTBE（甲基叔丁基醚），由于它的生产难度大，包括我国在内的许多国家都是依赖进口。近年来，科学研究发现了MTBE的缺点：它不易分解，对地下水有一定污染；它有少量气味，使驾驶者不舒服，可引起恶心、眼睛疼、出现疱疹等反应。美国最近已通过一项“清洁燃料法案”，将在今后4年内禁用MTBE。目前，代替MTBE的“最佳化学品”就是酒精。酒精的作为一种添加剂，没有毒性、无污染，也无须进口。〔8〕

（三）秸秆能源利用计划

秸秆能源利用计划包括两个方面：一是秸秆气化：二是秸秆致密成型燃料。现分别介绍：

1、秸秆气化

秸秆气化广义上又称谓“生物质气化”，是指生物质在缺氧状态下燃烧，使生物质发生化学反应，生成高品位、易输送、利用效率高的气体燃料。生物质由碳氢化合物组成，在生物质气化的过程中经过热解、燃烧和还原反应，转化为一氧化碳和氢等可燃气体。我国每年可再生生物质约1145亿t，其中作物秸秆67亿t。因此，开发生物质气化燃料，应以农作物秸秆利用为重点。农业部已在全国几百个村进行了秸秆气化、集中供气的试点，取得了比较理想的效果。特别是农民致富奔小康，热切需要使用清洁能源，改变村庄卫生面貌，秸秆气化使农民由烧柴变为烧气，适应了农民的要求，因而受到农民的欢迎和肯定。〔9〕

2、秸秆致密成型燃料

秸秆致密成型燃料是将秸秆粉碎，送入成型器中，在外力作用下，压缩成需要的形状，然后作燃料直接燃烧。也有进一步加工制成生物碳。

国外如丹麦、德国、比利时、美国、日本等，改性技术已经成熟，实现工厂化生产，主要用于取暖炉、锅炉发电等。我国由河南农业大学、山西万发炉具厂联合开发的生物质成型机已用于生产。生产的致密成型燃料，用于取暖、小型锅炉。经测定，各种排放都大大低于煤，是一种洁净的可再生能源。〔9〕

（四）能源作物培育计划

能源作物是指以提供制取燃料原料或提供燃料油为目的的栽培植物总称。能源作物作原料制取的燃料油有很多优点：燃烧后比矿物能源对环境污染少，是一种低硫燃料，而且不增加CO2排放量；比核能使用安全；比风能、地热使用广泛；可进行降解等。因而成为国际上开发的热点，并称之为“绿色”能源。

能源作物可分为4类：①以制酒精为目的的一年生或多年生作物，如玉米、甘蔗、甜高粱、甘薯、木薯等；②以生产燃料油（如生物柴油、烃类物质）为目的的植物，如油菜、绿玉树等；③用于直接燃烧的植物；④可供厌氧发酵的藻类或其它植物。

促进能源作物发展的条件在我国已逐渐形成：①人类对资源无限制的开采与利用带来了资源枯竭和生态危机；②化石能源燃料燃烧使所产生的物质严重污染了环境，带来酸雨、温室气体、全球变暖等诸多问题；③农业服务领域过窄，农民增收乏力。作物科学工作者要抓住能源作物发展的机遇，大力研究和培育能源作物。

能源作物的培育方法，除常规技术之外，还应大力采用生物技术。充分利用能源作物无禁区的优势，使生物技术在能源作物的培育中大放异彩。生物技术培育转基因能源作物是把作物作为生物反应器，充分利用植物的生物合成能力，大规模生产廉价能源原料。在培育糖类物质方面，将细菌的ADP葡糖焦磷酸化酶基因转入马铃薯，可以使淀粉含量提高60％。

生物技术在酒精发酵工艺中显示了更大的作用。利用DNA重组技术改进酒精生产工艺，通过酶的改进，减低成本，提高效益。培育不同的工程菌以提高对木质素、半纤维素和纤维素的分解、糖化及合成酒精的能力。生物技术在这方面的进步，将进一步扩大生物质能源生产的原料来源，使能源农业成为现实。〔10〕

四、发展能源农业必须处理好的几个关系

（一）处理好粮食安全和能源安全的关系

用发展的眼光来看，从“黑色能源”走向“绿色能源”是大势所趋。 开发生物质能源，使用沼气和汽油醇，不仅能够有效地将地球上有限的石油资源的使用时间延长10％～20％。在未来的世界，沼气可能是天然气的替代物，酒精是汽油的替代物。有人会提出能源安全和粮食安全问题的矛盾问题。酒精是用粮食转化来的。在中国养活13亿人口已是一个巨大的压力，生产酒精土地在那里？水资源在那里？要破解这个问题需要从以下几个方面来研究。

粮食安全和能源安全有统一性。

近几年农民种粮的积极性不高，主要是粮食价格太低，甚至低到种粮亏损的地步。要提高农民种粮的积极性，必须有市场拉动。如果粮食只做食物，市场容量有限。如果粮食既作食物，又做能源，市场容量将开拓1／3以上。从这个意义上讲发展能源农业将是促进农民增收，调动农民种粮积极性的有效措施。

粮食作物和能源作物有很大的互补性

能源作物种类较多，主要是玉米、高梁、甘蔗、甜菜、马铃薯、甘薯木薯等。这些作物都是高产作物，既能满足粮食安全的需要，又是很好的能源作物。我国玉米每年大约有400－600万吨剩余。甘蔗、甜菜由于糖的销路不好，每年也有较大的剩余生产能力，2003年人为减少500万吨生产能力。马铃薯、甘薯可以种植在旱地，增产还有很大的潜力。如果粮食丰收，小麦、水稻的陈化粮可用作酒精。如果粮食歉收，可将玉米、甘薯、马铃薯等能源作物转为粮食作物。

能源农业开发的领域很广，可以做到不与或少与粮食争地。

能源农业开发的领域，大多是利用农业生产中的废弃物，如利用玉米秆、稻草、麦秸等纤维质原料生产酒精和沼气。1999年，美国已建起了世界上第一家用纤维质原料生产酒精的生产线，目前，我国也开展了这方面的研究工作，天冠企业集团实验中心与郑州工业大学、清华大学、无锡轻工业大学及国外研究机构合作进行的“用纤维质原料生产酒精”研究课题已经列入了国家“十五”攻关项目。利用养畜场粪便、农产品加工企业的废水、废物开发能源，既能增加农民收入，又为粮食生产提供优质肥料，是生产清洁能源，促进粮食生产，保证粮食安全和能源安全的双赢举措。

（二）处理好市场配制资源机制和国家扶植的关系

能源农业作为新型的、生产生物质能源的产业，在市场化发展中面临诸多障碍和问题。为了促进能源农业健康发展，国家给于必要的扶植是完全必要的。但是仅靠国家扶植，不依靠市场的力量和企业的积极参与，形不成能源农业的大产业。特别是要吸引民间资本进入能源农业，能源农业才能具有较大的活力。为此，建议政府制定能源农业产业政策，创造能源农业发展的环境。初步考虑能源农业产业政策应包括以下几个方面：

1、制定排放标准，对环境友好企业给予激励政策。减排污染气体的企业可以得到补偿，超排污染气体的企业应受到罚款。

2、投融资政策。生物质能源企业优先得到优惠贷款。对产业化龙头企业进行技术改造，生产清洁能源的技改项目，给与贴息贷款。

3、税收政策。对生产清洁能源企业给与税收优惠，以弥补较高的生产成本。

4、创建能源农业产业化科技园区，实行产供销一体化经营，创造良好的发展环境。

参考文献

1 伍光和，田连恕，胡双熙，王乃昂， 生态系统中的功能，自然地理学，北京，高等教育出版社，2000：311，

2 吴创之，马隆龙主编，生物质能现代化利用技术， 北京:化学工业出版社，2003：10-11

3路明，当前“三农”问题的分析和对策，作物杂志，2004：11-3

4 王涛，石油工业与可持续发展，世界石油工业，2003：6：9-13

5 中国环境监测总站， 全国主要流域重点断面水质自动监测周报，第2期， 国家环境保护总局网， 2004-01-12

6 全国人大执法检查报告，盛华人，2003，6

7 邓良伟，大中型沼气工程技术，生物质能现代化利用技术，北京，化学工业出版社，2003：40

8 庄向阳，郭启朝，汽油醇--新世纪的呼唤，河南报业网，2001年2月4日

9 张百良，杨世关，李刚，生物能源，现代生态农业，北京，农业出版社，2002：337-358

10 瞿礼嘉，顾红雅，胡苹，陈章良，现代生物技术导论，北京，高等教育出版社，1999：187-211

其实纸浆的废液，应该包括造纸黑液的，所谓“废”就是生产主产品过程中产生的不能用的产品。随着环保要求的不断提高，许多废液都在慢慢地尝试回收利用或者深加工填充。

纸浆废液可以指制浆造纸整个过程中伴随纸浆的过程产生的液体，如洗草水、中段水、黑液、红液、造纸白水、碱回收绿液等等。而造纸黑液仅仅是在制浆过程中反应后产生的废液。所以这两种液体不能简单地等同起来。

不同的纸浆废液有着不同的处理方法。需要具体化的。

关于造纸黑液主要的处理方法就是碱回收法，另外，小规模的也有做胶黏剂等等。

皂土也称膨润土，是一种含天然水硅酸铝的矿物石，遇水膨胀，可吸附8—15倍于自身的含水量，广泛用于粘合剂、吸附剂、乳化剂等。皂土微粒可用于书写印刷纸、新闻纸、与食物相接触的纸及纸板等高档纸品的生产。

膨润土在造纸工业中的应用与开发前景

陆赵情 张美云

摘要：膨润土矿资源储量在我国非常丰富，膨润土有着特殊的物理化学性能而在制浆造纸生产中有着多种用途。主要综述了膨润土在造纸工业领域中的应用现状与开发前景，重点论述膨润土作为制浆造纸生产中助留助滤、污水处理、树脂控制、纸张显色及废纸脱墨等过程助剂的应用。

关键词：膨润土；造纸工业；应用；前景

膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的细粒粘土。中国膨润土矿资源非常丰富，全国23个省(区)皆有膨润土矿产出。预测资源量在70亿t以上，到2005年底全国探明保有储量近50亿t，居世界第l位。种类齐全，既有钙基膨润土，又有钠基膨润土。虽然我国的膨润土储量丰富，但有关膨润土开发应用的研究还不够广泛和深入，这在一定程度上制约了我国膨润上的资源优势向经济优势的转化。制浆造纸是一个工艺过程复杂的行业，其中涉及到许多的物理化学反应，也需要添加多种无机、有机助剂，以达到优化工艺的目的。膨润土作为一种性能优良的助剂在制浆造纸生产中有着多种用途的应用，本文主要介绍膨润土在助留助滤、污水处理、树脂控制、废纸脱墨及加工纸等方面的应用。

1、膨润土的组成和物理化学特性

膨润土矿的主要矿物蒙脱石是一种含水的层状铝硅酸矿物。蒙脱石的晶体是由很多互相平行的晶层构成，每个晶层都是由顶、底的硅氧四面体和中间的铝氧八面体层构成，其化学分子式为A12O3·4SiO2·nH2O，晶层间含有水分子和可交换性阳离子。在八面体空隙中的Al3+常被低价的Mg2+、Fe2+置换；四面体空隙中的Si4+被A13+置换。由于低价阳离子替代了高价阳离子，使得蒙脱土结构中产生了多余的负电价。为了保持电中性在蒙脱土片层之间，除水分子外，存在较大半径的阳离子Na+、Ca2+、Mg2+，等。这些阳离子是可交换的，从而使蒙脱石具有离子交换性、吸水性、膨胀性、触变性、粘结性、吸附性等一系列对于造纸工业而言很有价值的特性。

2、膨润土在制浆造纸工业中的应用

21膨润土在助留助滤中的应用

随着更高速、更复杂纸机以及多种化学添加剂的出现，封闭白水循环，填料负荷增加及二次纤维用量上升，使造纸技术有了很大的进展。增加细小纤维和填料的留着；同时改善纸机的滤水状况，可以大大提高经济效益。并可改善纸张的某些性能。另外，纸机车速的提高必然引起纸页成形时受到更大的剪切力．这就要求所形成的絮聚体必须有一定的耐剪切性，传统的工艺改进以及机械方法已不能适应这种要求。为了达到这些目的我们必须开发更多清洁、有效而又经济的助留助滤剂。

海德罗科尔(Hydrocol)系统是由英国联合胶体公司开发的一种由改性的膨润土和高分子阳离子型聚合物组成的新型多元微粒助留助滤系统。助留机理是添加高分子量聚合物在浆料中，所形成的絮聚体被混合泵和筛浆机剪断，改性膨润土在浆料中使其凝聚，结果就形成了独特的凝聚体结构。即使在白水中也能看到极强的再凝聚效果。

助留助滤系统膨润土的典型粒子为层厚09nm，层叠5～7层，表面约为300nm×l00nm的层片状结构。其水化时的比表面积较大，约为700～800m2／g。膨润土片层有负电性表面和正电性边缘，易于吸附胶体物质。当膨润土在水中被水解，阳离子以钠离子形式形成带负电荷的粒子。这种带负电荷的粒子，不受pH值的影响，在酸性和碱性中同样显示良好的性能。适合在机制纸和纸板的所有领域中的酸性和中性抄纸，可获得以往的单一聚合物所不能收到的高留着率和高滤水效果。膨润土的上述特性，被广泛地用于助留助滤剂和白水回收处理等造纸工艺中。

下面为采用Hydrocol的微粒子助留体系用于白水封闭系统的生产实例：加拿大蒙大拿的一家用GCC生产瓦楞纸板的工厂，在白水封闭后使用Hydrocol膨润土助留助滤系统，使造纸废水的排放量从6000m3／d减少为零，留着率从85％提高到92％，且白水回用后节省能源5％。

22膨润土在施胶中的应用

膨润土由于在水相中能形成分散良好的悬浮液，因而可以用作一些助剂在水相中的稳定剂。最近的美国专利报道了膨润土在施胶中的应用，其将反应性施胶剂加入膨润土的悬浮液中，从而可以少用甚至不用表面活性剂，施胶剂受分散在水中的膨润土的影响，具有较好的分散性和稳定性。这种胶料悬浮液可用作造纸过程内部或外部的施胶。以膨润土代替表面活性剂有好的物理性能，改善了化学稳定性，减少了水解作用的发生，同时也降低了表面活性剂对造纸过程的不良影响，当用作内部施胶时，膨润土还可在微粒助留助滤体系中起到助留助滤的作用。所用膨润土为钠基、锂基或经钠盐活化后的膨润土。

23膨润土在废水处理中的应用

膨润土在制浆造纸工业废水处理中的应用优势在于吸附性能和脱色能力较强，通过对废水中污染物的吸附来达到降低COD和脱色的目的。用于废水处理的膨润土通常要进行有机改性以增强其对有机污染物的吸附能力。常用的有机改性剂为有机胺阳离子表面活性剂，如氯化十六烷基吡啶(CPC)、溴化十六烷基三甲铵(CTMBA)、氯化十四烷基吡啶(TPC)等。改性膨润土对有机质有很强的亲合力，有机质不仅可以被吸附于颗粒表面，而且也可以进入到膨润土的层间，形成膨润土——有机物复合体，另外改性膨润土对重金属离子都有良好的吸附作用。

在碱法造纸或硫酸盐造纸制浆过程中，产生的蒸煮废水称为黑液，其颜色深黑，有臭味，生产1t纸浆产生的黑液为15～20m3，全国水污染总量的30％来自造纸黑液，污染严重。用膨润土处理造纸黑液在国外早有报道，国内在这方面的应用及相关文献为数不多。武汉化工学院的孙家寿等经硅交联和有机物改性制成有机交联膨润土(TBC)，探讨了TBC对黑液经酸化絮凝处理后的水中COD的吸附性能。研究发现，当pH值=45，TBC用量为24g／LH2O时，在常温下搅拌吸附60min后，其对COD的吸附效率为615％，吸附容量为5493mgCOD／g。此外，膨润土可与高分子絮聚剂连用，用于脱墨废水的处理及污泥脱水。杨久义等介绍了一种采用膨润土制备处理造纸黑液废水用的絮凝剂的方法，经正交试验，选择出优化的工艺条件，色度、COD去除率分别达90％和70％。邵红等以钠基膨润土为原料，合成了镍锆－无机柱撑、镍锆－有机柱撑系列改性膨润土，比较了不同改性膨润土对造纸废水的处理效果，研究结果表明，有机柱撑膨润土对造纸废水的处理效果最好，COD、色度、浊度去除率分别为77．8％、94％、97．4％。

24膨润土在树脂控制中的应用

在制浆过程中，大量的水溶性聚合物和胶体物释放至生产过程的水中，木材的胶体物和树脂物有沉积在设备和产品表面的趋向，会引起生产问题和纸页缺陷。树脂控制的方法主要可分为物理控制法和化学控制法。其中化学控制法是目前最为常用和比较有效的树脂控制方法，它是利用一些树脂控制剂使树脂附着在纤维表面或稳定地分散在浆料系统中，从而避免树脂在设备表面的沉积。经改性处理的有机膨润土由于具有较大的比表面积和有机物亲和力，因而也是一种有效的树脂控制剂。它可以吸附系统中憎水性的胶状树脂，降低树脂的表面能量，使树脂失去其特有的粘性，从而抑制了树脂的粘附、聚结和沉积，将05％～1％的膨润土加入纸浆悬浮液中，可以有效地吸附这些杂质及防止它们聚集。膨润土除了能吸附胶状树脂外，也可以附着在已聚结的树脂颗粒上，从而降低树脂的粘性。然而当系统中存在剪切力时，已聚结的树脂颗粒可能会重新暴露出新鲜的表面，而又具有聚结与沉积的趋势，因此合理选择膨润土加入的位置非常重要。

25膨润土在废纸脱墨中的应用

在废纸回收系统中，膨润土（单独用或和滑石粉组合使用）可以通过将油墨和胶粘物吸附和系缚到纤维上，从而使油墨和胶粘物沉积到纸机各部件的趋势减到最小程度。废纸循环使用中，成纸中有用裸眼可见的斑点，这些斑点是由于油墨粒子具有“难于分散性质”而分散得差的结果。粒子通常是片状，厚度值从几微米(小粒子)到10μm(较大粒子)，在废纸制浆过程中用机械分散的方法控制斑点，粒子被机械破碎，减小粒子尺寸使斑点成为不可见的。这些粒子不被除去而留于浆料中，故纸浆成为灰色，使白度大大降低。若加入膨润土到废纸配料中，可防止斑点形成，膨润土能减小油墨粒子尺寸，使其能通过洗涤从浆中除去，或者聚集小油墨粒子成大尺寸的粒子，可以通过浮选或离心净化达到有效的除去，从而提高纸浆的白度。膨润土在整个过程中起到了吸附、分散、沉积物控制、抗再沉淀等多种作用。

26膨润土在颜料涂布加工中的应用

用于生产涂布加工纸的涂料主要由颜料、胶粘剂和助剂所组成。在所使用的助剂中有一类流变控制剂，其作用是调节涂料的流变性能，使其符合生产工艺的要求，避免由于涂料流变性能不佳而产生的产品质量问题。当蒙脱土分散于水相中时，表面水合作用和层间双电层的排斥作用会造成膨润土层间距的增大和体积的膨胀，这一作用可使膨润土在水相体系中起到增稠的效果，因而在纸张涂料中可使用膨润土来作为流变控制剂。同时由于膨润土具有规整的片层结构，也有利于提高涂料的遮盖性能以及涂层的平整性，从而起到一定的颜料的作用。

有专利报道了以膨润土作为部分颜料生产涂布加工纸的工艺，其产品经压光后特别适合于相片打印和胶印。

27膨润土作为填料的应用

前面提到膨润土具有强烈的水化作用，因而能够形成更细微的片状结构，呈胶体状态，大量吸附带正电荷的电解质，可与带负电荷的纤维结合，从而使膨润土留着在纤维上。在助留助滤的同时，膨润土也起到了造纸填料的作用。另外膨润土具有“物美价廉”的特点，可应用于低定量纸的生产，能够获得高加填量但不降低成纸强度，尤其是撕裂度。杭州某研究所应用研究表明，改性膨润土可作为低白度纸和纸板的填料(膨润土本身白度不高)，表现出强烈的吸附性和高度的分散性，高留着率，对成纸强度影响小。同时，由于改性膨润土能吸附细小纤维和其他细小物质，降低了纸厂排放白水的浓度，能够减小排放污水对水域造成的污染。

28膨润土在纸张显色中的应用

用盐酸、硫酸或磷酸处理过的天然膨润土被称为酸性白土。酸性白土与膨润土原矿物相比，比表面积显著增加，具有很高的吸附性能和触媒活性。传真纸、发票和计算机记录用的压敏复写纸就是应用了酸性白土与白色(无色)染料接触发生的化学反应来实现化学显色的。

膨润土在无碳复写纸中作为力敏色素的显色剂，用于无碳复写纸的酸活化处理膨润土产品，在英国、德国、日本早已生产使用。浙江省地质矿产研究所利用仇山优质膨润土，制成无碳复写纸用特种漂土，产品经北京造纸研究所等单位使用，认为完全可以替代进口产品。

以三层的无碳复写纸为例，在上层纸和中层纸背面所用的粘结剂中包有含色素的明胶、阿拉伯树胶微胶囊在中层纸和下层纸的表面粘有酸性白土作为显色剂。纸中的色素受微胶囊保护，重叠后不自行显色。但当用笔尖或打字机针头对纸面施加压力时，微胶囊就会破裂，染料外溢后与涂层面接触，酸性白土显色剂具有吸附力并能提供质子，无色染料获得质子后内酯环断裂形成极化离子结构而实现显色。

3小结

总之，膨润土除了作为微粒助留助滤体系方面的研究与应用较为广泛之外，在其他方面的研究与应用都还不多，有待进一步地开展。膨润土性能优越，从膨润土的物理化学特性进行分析，其在制浆造纸的多个工段中都有着巨大的潜在应用价值。随着有关膨润土的开发、改性及深加工等工作的深入开展，其应用领域必将进一步扩大。国内目前许多企业还依赖于进口膨润土，我国膨润土储量居世界第一位，分布地区广，充分利用这得天独厚的优越条件，自行开发高质量的膨润土产品，对于造纸工业提高产品质量和经济效益都有着非常重要的意义。

造纸黑液起泡的原因一般有以下几个方面：

1在造纸洗浆的过程中加入漂白剂等化学助剂，与黑液中的化学成分发生反应，将会产生泡沫；

2黑液中含有的脂肪酸盐、半纤维素等污染物粘度大、不易降解，本身就是表面活性剂的基本成分物质，降低水溶液表面张力，容易起泡；

3由于过量碱的存在、沉淀不完全的浆料发酵等原因，导致黑液产生泡沫；

4 打浆机等机器的振动搅拌使黑液产生泡沫问题。

以上原因产生的泡沫成分较为复杂，多为细小微泡，难以消除。因此使用黑液消泡剂是一个不错的选择，黑液消泡剂是以脂肪醇、聚醚、消泡物特别设计而成新型消泡剂，分散性好，消泡、抑泡效果显著；以特殊硅聚醚为主体材料，耐高温耐强碱，能够在高温强碱的环境下消泡抑泡；具有良好的稳定性，不易对设备和网布产生粘附，提高了设备的运行效率及产品的上浆率和洗净度，大大节约了企业的生产成本和能源能耗。