造纸工业中的生物技术 生物漂白机理及拓展 汇报人：张宗佳 时间：2019年7月13日
——生物漂白机理及拓展 汇报人：张宗佳 时间：2019年7月13 日 造纸工业中的生物技术 1
目录 01 生物漂白的目的和意义 The purpose and significance of biobleaching 生物漂白原理和应用 Biobleaching Principles and 02 Applications 03 生物技术在造纸产业其他应用 Other applications of biotechnology 【延伸】 in the paper industry 生物技术帮助解决人类面临的问题 04 Biotechnology helps solve the problems facing humanity 2
目录 01 生物漂白的目的和意义 The purpose and significance of biobleaching 03 生物技术在造纸产业其他应用 Other applications of biotechnology in the paper industry 02 生物漂白 原理和应用 Biobleaching Principles and Applications 04 【延伸】 生物技术帮助解决人类面临的问题 Biotechnology helps solve the problems facing humanity 2
第一部分 生物漂白目的、意义 3
第一部分 生物漂白 目的、意义 3
资源消耗 美国 199.… <20t 2008 68.9 对水资源的消耗 2002 160 我国造纸业整体水平不高以及使用草浆造纸的比例较大（同是生产1t 成品纸，按目前普遍的技术水平，使用木浆只需30水，用草浆需要近 20世 200- 150t),所以造纸业用水量一直高居不下。 纪9… 300t 0 100 200 每吨纸需瞿 对能源的消耗 02 由于这方面的数据比较少，经估算可得在2007年平均生产1t成品纸需 460 要消耗0.5t标准煤，考虑煤的燃烧热及实际生产中的燃烧效率，折算 成热量约为4~6G)。在电耗方面，在2006年平均生产1t成品纸约需要 消耗500~700kWh。计算时取中值，即5GJ/和600kWh/t。 对木材消耗 360 03 经换算，可得我国平均生产1t成品纸耗木量约为3.9873，而且从第 I99 19721975 19719811941987 19901931961999 二张图表上可以看到：单从平均生产1t成品纸耗木量这一项指标上看， 年Year 我国与发达国家的水平相当接近。 图51需要的耗术观 以上数据来自清华大学学生绿色协会学术促进部潘伟樂 纸张的资源消耗及环境污染分析
200- 300t 160 68.9 <20t 0 100 200 300 20世 纪9… 2002 2008 美国 199… 每吨纸需水量 我国造纸业整体水平不高以及使用草浆造纸的比例较大（同是生产1t 成品纸，按目前普遍的技术水平，使用木浆只需30t水，用草浆需要近 150t），所以造纸业用水量一直高居不下。 对水资源的消耗 01 由于这方面的数据比较少，经估算可得在2007年平均生产1t成品纸需 要消耗0.5t标准煤，考虑煤的燃烧热及实际生产中的燃烧效率，折算 成热量约为4~6GJ。在电耗方面，在2006年平均生产1t成品纸约需要 消耗500~700kWh。计算时取中值，即5GJ/t和600kWh/t。 对能源的消耗 02 经换算，可得我国平均生产1t成品纸耗木量约为3.987m3 ，而且从第 二张图表上可以看到：单从平均生产1t成品纸耗木量这一项指标上看， 我国与发达国家的水平相当接近。 对木材消耗 03 资源消耗 以上数据来自清华大学学生绿色协会学术促进部 潘伟燊 纸张的资源消耗及环境污染分析 4
环境污染（每吨纸） 工业废水 工业废气 42.10t(2008)废水中有机物含 8772m3 （2002)造纸厂污染 量高，生化需氧量(BOD)高，悬浮 最大的排气污染物是二氧化硫、氨氧 物(SS)多，并含有毒性物，带色有 化物和烟尘，废水污染物COD、SS、 异味，危害水生生物的正常生长，影 总磷、氨氨、总氨，等等。 响工农畜牧业和居民用水与环境景观。 长年积累，悬浮物会淤塞河床港口， 并产生疏化氢有毒臭气，危害深远。 污水中污染物CODcr 工业废渣 23.89kg(2006) 重铬酸盐 0.249t（2002）有腐浆、浆 指数即重铬酸盐值，又称重铬酸盐 氧化性(dichromate oxidizability) 渣、树皮、碎木片、草、草根、草 或重铬酸盐需氧量，记为CODCr。 末、含硅白泥、石灰渣、疏铁矿渣 可用于分析污染严重的工业废水， 煤灰渣等，它们侵占场地，沥滤出 用以说明废水受有机物污染的情况。 来的浊水污染水体和地下水源 5
23.89kg（2006）重铬酸盐 指数即重铬酸盐值，又称重铬酸盐 氧化性（dichromate oxidizability） 或重铬酸盐需氧量，记为CODCr。 可用于分析污染严重的工业废水， 用以说明废水受有机物污染的情况。 工业废水 42.10t（2008） 废水中有机物含 量高，生化需氧量（BOD）高，悬浮 物（SS）多，并含有毒性物，带色有 异味，危害水生生物的正常生长，影 响工农畜牧业和居民用水与环境景观。 长年积累，悬浮物会淤塞河床港口， 并产生硫化氢有毒臭气，危害深远。 工业废渣 工业废气 污水中污染物CODcr 0.249t（2002）有腐浆、浆 渣、树皮、碎木片、草、草根、草 末、含硅白泥、石灰渣、硫铁矿渣、 煤灰渣等，它们侵占场地，沥滤出 来的浊水污染水体和地下水源 8772m3 （2002）造纸厂污染 最大的排气污染物是二氧化硫、氮氧 化物和烟尘，废水污染物COD、SS、 总磷、氨氮、总氮，等等。 环境污染（每吨纸） 5
综合以上数据，可得张A4纸对应的生产和污染指标如下： 项目 数量 耗木量 17.4cm3 耗水量 300mL 耗热量 21.8K 耗电量 0.00262kWh 产生工业废水 184mL 产生废水中污染物(CODer) 0.1g 产生工业废气 0.04m3 产生工业废渣 1g 以上数据来自清华大学学生绿色协会学术促进部潘伟檠 纸张的资源消耗及环境污染分析 6
点击添加文本 6 以上数据来自清华大学学生绿色协会学术促进部 潘伟燊 纸张的资源消耗及环境污染分析
漂白过程需要解决的问题 漂白的目的： 除去浆料中的残余木素和其他有色物质，提高纸浆的 化学纯度，或者把浆料中的有色物质变得不呈现颜色，使 纸浆洁白。 什么是木素？ 类复杂的有机聚合物，是世界上第二位 最丰富的有机物（纤维素第一）。木质素呈 褐色粉末状，可溶于强碱和亚硫酸盐溶液。 传统漂白方法： 含氯漂白剂包括氯、次氯酸盐和二氧化氯。 由于氯和次氯酸盐来源丰富、价格低廉，漂白效 率较高，漂白成本较低，一直是纸浆漂白的主要 化学品
漂白的目的： 除去浆料中的残余木素和其他有色物质，提高纸浆的 化学纯度，或者把浆料中的有色物质变得不呈现颜色，使 纸浆洁白。 漂白过程需要解决的问题 什么是木素？ 一类复杂的有机聚合物，是世界上第二位 最丰富的有机物（纤维素第一）。木质素呈 褐色粉末状，可溶于强碱和亚硫酸盐溶液。 传统漂白方法： 含氯漂白剂包括氯、次氯酸盐和二氧化氯。 由于氯和次氯酸盐来源丰富、价格低廉，漂白效 率较高，漂白成本较低，一直是纸浆漂白的主要 化学品
造纸业漂白技术发展 生物漂白： 作用周期短，无污染。 但要大规模应用还要进一 步深入研究 无元素氯漂白、全无氯漂白： 成本高，漂白效果差。 原始漂白方法： 污染大，资源消耗大。 8
点击添加文本 点击添加文本 点击添加文本 造纸业漂白技术发展 生物漂白： 作用周期短，无污染。 但要大规模应用还要进一 步深入研究 无元素氯漂白、全无氯漂白： 成本高，漂白效果差。 原始漂白方法： 污染大，资源消耗大。 8
第二部分 生物漂白原理和应用
第二部分 生物漂白 原理和应用 9
生物漂白 白腐菌 白腐菌具有选择性降解木素的能力。 微生物漂白 褐腐菌 半纤维素酶 生物酶漂白 聚木糖酶、甘露糖酶 木素降解酶 木素过氧化物酶及锰过氧化物酶、漆酶 10
微生物漂白 生物酶漂白 白腐菌 白腐菌具有选择性降 解木素的能力。 褐腐菌 半纤维素酶 聚木糖酶 、甘露糖酶 木素降解酶 木素过氧化物酶及锰过氧化物酶、漆酶 财务与融资 生物漂白 10