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中国纸业网造纸厂设备:2018-8-30 22:49:35 造纸机械|卫生纸机|铜版纸|瓦楞纸|造纸助剂
  离子液体作为一类新型的环境友好的“绿色溶剂”,具有很多独特的性质,在很多领域有着诱人的应用前景。本文简单介绍了离子液体的发展和特点,对离子液体在制浆造纸中的应用及前景做了综述。

 

离子液体的特点

离子液体,即在室温或室温附近温度下呈液态的由离子构成的物质,又称为室温离子液体(room temperature ionic liquid)、室温熔融盐(roomtemperature molten salts)、有机离子液体等,目前还无统一的名称但倾向于简称离子液体。

离子液体之所以能迅速崛起并引起世界各国的重视,这与其特有的特性有关。与传统溶剂相比,离子液体具有如下特点:

(1) 液体状态温度范围宽,其熔点在– 96℃~300℃之间,且具有良好的物理和化学稳定性;

(2) 通常无色无臭,蒸汽压低,不易挥发,消除了有机物质挥发而导致的环境污染问题;

(3) 对大量的无机和有机物质具有良好的溶解能力,并具有溶剂和催化剂的双重功能,可作为许多化学反应的溶剂或催化活性载体;

(4) 具有较大的极性可调控性,可以形成两相或多相体系,适合用作分离溶剂或构成反应分离耦合新体系;

(5) 电化学稳定性高,具有较高的电导率和较宽的电化学窗口,可用作电化学反应介质和电池溶液;

(6) 具有可设计性,离子液体性质可以通过调节阴阳离子的种类进行组合,被称之为“绿色可设计溶剂”,理论上可根据需要,设计出满足不同体系需求种类的离子液体。

由于具有这些特殊性质,离子液体被公认为是继超临界流体和双水相之后的第三种绿色溶剂。



2  离子液体在制浆造纸中的应用

Myllymake将离子液体用于制浆造纸,能有效地脱除植物纤维原料中的木质素和半纤维素。相比于传统的制浆造纸技术,该工艺条件温和,而且更加绿色环保。

胡湛波教授提出了以制浆造纸为平台的生物炼制新模式。并对该思路的可操作性做了详细的分析。技术路线如图1所示,该模式在传统制浆方法的原料分切预处理后和蒸煮前,增加水溶液抽提预处理工艺。植物纤维原料或其加工废弃物在蒸煮制浆前,经过水溶液抽提溶出半纤维素等糖类物质,抽提液经过分离后采用微生物发酵生产乙醇和(或)其他化工化学品;水溶液抽提残渣用传统方法制成纸浆。

          

图1  结合生物炼制的制浆造纸模式

 

该工艺具有如下优点:(1)可提取半纤维素等糖类用于炼制发酵生产乙醇和其他化学品;(2)经过抽提半纤维素等糖类后的植物纤维原料,具有良好的渗透扩散性能,为制浆过程中深层木素的迅速溶出提供了通道,提高蒸煮药剂对木质素的选择性,在蒸煮过程木质素容易溶出,缩短蒸煮时间,减少化学品消耗,降低黑液的污染负荷和碱回收的处理成本;(3)大幅度减少有机溶剂制浆过程降解于蒸煮残液中的半纤维素等糖类比例,降低了分离蒸煮残液中糖类和有机溶剂的难度。

参照此模式,笔者认为可以将离子液体与制浆造纸的原料相结合,为制浆造纸业的发展提供新的思路。如可以利用离子液体预处理制浆原料(如木材、草类等)再进入下一步的制浆过程,因为离子液体可以使纤维原料发生润涨,结构变得更疏松,使化学药品更容易渗透进纤维原料内部;也可以在蒸煮前预处理提取半纤维素,提高资源的综合利用。可以说离子液体作为第三代绿色溶剂,也可以为纸浆造纸的生产及原料的综合利用提供了一种强有力的技术手段,而所有这些都等待着相关的造纸工作者做进一步的研究。


展望

(1)作为一种新型溶剂,离子液体以其不挥发、溶解能力强、可循环再利用等诸多优点,在现代工业应用方面显示出较强的优势,并对造纸行业提供了改革和创新的思路。但是,离子液体离真正工业化应用还有很长一段距离,这主要是由于离子液体本身的一些性质决定的:离子液体黏度高;离子液体生产成本高;离子液体制备过程复杂。

(2)面对当前的环境危机、能源危机,生物质废弃物的能源转化已成为国内外研究的热点。而离子液体对生物质预处理的特殊作用,为生物炼制工业提供了新的思路和方法。间接地为以制浆造纸为平台的生物炼制新模式注入了新的活力。

(3)开展制浆造纸与生物质精炼相结合的研究,对我国植物纤维资源的高效利用、环境保护以及提高制浆造纸工业和林产业的经济效益都具有现实和长远的意义。而离子液体的引入,无疑可以起到桥梁作用,有力促进两者的结合。

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