文献综述
1 课题背景
国内外造纸工业废水都是严重的污染源，在欧美发达国家，每生产一吨成品纸大约耗水60吨，我国约为 400～600吨[[1]]。造纸工业废水是迄今为止较难处理的污水，也是一种严重的工业污染。据统计，2004年我国造纸废水COD排放量达到168.2万吨，占全国工业废水COD排放量的33%，排放废水量达到35.6亿吨，占全国工业废水总排放量的16.1%，对环境的污染仅次于化工和冶金行业，位居第三[3]；2006年，造纸工业废水排放量上升到第二，仅次于化工行业，占全国工业废水总排放量的17.98%[[2]]。造纸工业废水不仅对水体污染和生态环境有很大影响，而且严重危害人们的身体健康，引起社会的极大关注。
造纸方法主要分为碱法和硫酸法，以碱法蒸煮制浆产生的废水称之为黑夜；以硫酸盐或氨法蒸煮制浆产生的废水称为红液，约占造纸废水COD总排放量的90%[[3]]。目前，造纸行业以碱法制浆为主，突出的特征为：废水色度大、味臭、碱度大、有机物含量大[[4]]。
我国造纸黑液中的木质素不仅是黑液污染的主要参与者，也是一种重要的资源。但是目前，我国大部分造纸企业因资金和技术限制，只通过简单地加酸，提取出黑液中的木质素，而酸析出的黑液木质素由于缺乏市场，没有销售渠道，很多造纸企业只好将提取出的木质素填埋或者燃烧掉，在造成环境二次污染的同时也浪费了大量木质素资源[[5]]。据统计，制浆造纸行业每年要从植物中分离出1.4亿左右吨的纤维素与5000万吨左右的木质素副产品，然而目前有95％以上的木质素资源是以“黑液”污染物的形式被直接排入水环境中或者通过浓缩再燃烧掉，只有很少一部分木质素资源得到了合理的利用[6]。目前我国木质素资源需求量大，每吨木质素平均售价在2000元左右[5]。所以，如果将造纸黑液中含有的大量木质素作为一种资源合理回收利用，不仅能降低造纸黑液的污染，还可以创造出极为可观的商业价值。
本课题要求对黑液干粉进行实验室分析与低温热解实验，根据实验数据设计一个每小时处理1吨黑液干粉的低温炭化热解的工艺流程，并评价所设计的工艺流程的技术经济性能。
2 造纸黑液治理利用技术现状
目前，国内外治理、利用造纸黑液的主要方法包括：碱回收、水煤浆（复合）添加剂、酸析法、生化法、电渗析法、絮凝沉淀氧化法、膜处理技术、水煤浆技术和集成膜技术等[8]。
2.1碱回收
碱回收方法是目前应用较多、技术相对成熟的一种方式，在国内外已成为处理造纸黑液最普遍最有效的一种技术。碱回收技术包括以下三种类型[7]：（1）传统碱回收技术。工艺流程：浓缩-燃烧-苛化。可使黑液提取率达到90%以上，碱回收率达到80%，但苛化产生的白泥难以处理，造成二次污染。（2）混合焙烧碱回收技术：将苛化后产生的白泥与浓缩后的黑液混合，借助黑液中固形物燃烧的热量将CaCO3分解为CaO,较好地解决了白泥污染问题。（3）直接碱回收技：传统碱回收技术通过苛化工序回收碱，是一种间接碱回收技术。近几年国外发展的直接回收技术则更进一步。其基本原理是将造纸黑液浓缩成固体物，并与赤铁矿混合进行高温反应，生成固态松散的铁酸钠，然后水解生成碱液和赤铁矿固体。
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