编辑推荐
适读人群 :本书可供从事造纸废渣处理的工程技术、研究、生产和经营管理人员使用,也可供高等学校再生资源科学与工程、环境科学与环境工程、造纸工业及相关专业师生参阅。 造纸工业是我国国民经济中具有循环经济特征的重要基础原材料产业,与国民经济发展和社会文明息息相关。在制浆造纸生产过程中,产生了大量的废渣,如白泥、木质素、水处理污泥、浆渣等。如何对这些废渣进行有效处理,关系到造纸行业的可持续发展。
本书是“十三五”国家重点图书《废物资源综合利用技术丛书》的一个分册,是一部环境工程实用技术书。
本书从制浆造纸工业的废渣方面为读者分享了国内外比较成熟的资源综合利用技术和正在研发的技术等精彩内容,为造纸废渣处理行业的从业人员提供了有益的参考,也为我国造纸行业的可持续发展提供了技术指导。
内容简介
该书从制浆造纸工业的废渣方面系统介绍了国内外比较成熟的资源综合利用技术和正在研发的技术。具体包括造纸废渣的产生、备料过程废渣综合利用技术、制浆过程废渣综合利用技术、碱回收过程废渣综合利用技术、造纸阶段筛选浆渣的回收利用技术、造纸废水生化处理污泥综合利用技术等内容。
本书具有较强的技术性和可操作性,可供从事造纸废渣处理的工程技术、研究、生产和经营管理人员使用,也可供高等学校再生资源科学与工程、环境科学与环境工程、造纸工业及相关专业师生参阅。
作者简介
汪苹,北京工商大学,教授,北京工商大学化学与环境工程学院教授,99年被授予北京市跨世纪人才称号。主要专业方向主要为水污染控制工程及围绕我国污染重点行业所开展的清洁生产技术研究,长期从事废水生化脱氮处理、环境微生物技术、工业废液回收及废水治理、造纸和皮革清洁生产工艺和清洁生产审核、造纸工业环境管理和政策诸方面的前沿科学研究。共承担了多项“七五”、“八五”、“九五”重大科技攻关和轻工总会科技发展基金、北京市自然科学基金项目,在废水生化脱氮处理、环境微生物技术、石灰草浆废液处理、碱法草浆黑液碱回收、草浆黑液性质改良等方面拥有多项科技成果,共获得省部级一等奖两项,二等奖一项,三等奖多项。
内页插图
目录
第1章造纸废渣的产生
1.1制浆过程废渣的产生001
1.1.1备料过程001
1.1.2制浆过程006
1.2碱回收过程废渣的产生014
1.2.1碱回收工艺过程014
1.2.2碱回收过程中废渣的产生015
1.3抄造过程废渣的产生016
1.3.1造纸抄造工艺过程016
1.3.2抄造过程产生的废渣017
1.4末端废水生化处理污泥018
1.4.1造纸废水的处理工艺018
1.4.2造纸废水处理污泥025
参考文献027
第2章备料过程废渣综合利用技术
2.1推荐树皮锅炉回收热能技术028
2.1.1树皮的燃烧特性028
2.1.2循环式流化床树皮锅炉029
2.1.3树皮锅炉节能技术035
2.2非木材原料备料废渣回收热能技术042
2.2.1处理荻苇原料的锅炉042
2.2.2处理禾草原料的草末锅炉043
参考文献044
第3章制浆过程废渣综合利用技术
3.1筛浆废渣回收利用技术046
3.1.1蔗渣浆筛选尾浆与回收废浆抄造高强度瓦楞原纸046
3.1.2尾浆堆垛回煮050
3.2脱墨污泥综合利用051
3.2.1脱墨污泥的性质051
3.2.2利用脱墨污泥生产造纸用填料和涂料052
3.2.3脱墨污泥制高质量板材055
3.2.4利用脱墨污泥改良土壤057
3.2.5脱墨污泥焚烧回收能量058
3.2.6脱墨污泥生产纸及纸板059
3.2.7脱墨污泥生产复合材料(CN 10540090 A)062
参考文献065
第4章碱回收过程废渣综合利用技术
4.1石灰回收工艺066
4.1.1石灰回收工艺过程概述066
4.1.2石灰回收方法066
4.2白泥用作脱硫剂069
4.2.1湿法烟气脱硫原理069
4.2.2石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术070
4.3以白泥为原料制作页岩砖072
4.3.1技术原理072
4.3.2工艺流程073
4.3.3影响页岩砖抗压强度的因素073
4.4利用白泥作为水泥原料075
4.4.1技术原理075
4.4.2工艺流程075
4.4.3工艺的特点076
4.5利用白泥制备轻质碳酸钙077
4.5.1利用白泥制备轻质碳酸钙的原理077
4.5.2利用白泥制备轻质碳酸钙的工艺079
4.6白泥用作厌氧产沼促进调节剂082
4.6.1有机物厌氧产生沼气的过程082
4.6.2餐厨垃圾消化过程中添加造纸白泥的影响084
4.7白泥用作钙基催化剂085
4.7.1白泥钙基催化剂制备方法085
4.7.2白泥催化剂的催化性能086
参考文献088
第5章造纸阶段筛选浆渣的回收利用技术
5.1CRT技术090
5.1.1工艺流程090
5.1.2CRT系统的优点090
5.1.3CRT系统的性能091
5.1.4CRT系统的经济效益092
5.2新型浆渣回收装置(CN 205000190 U)093
5.3一种斜网浆渣回收系统(CN 205024518)094
参考文献095
第6章造纸废水生化处理污泥综合利用技术
6.1造纸污泥的特点及前处理096
6.1.1制浆造纸污泥的分类和特点096
6.1.2制浆造纸废水生化处理污泥的前处理097
6.2造纸污泥厌氧消化(发酵)生产沼气技术099
6.2.1造纸污泥的性质099
6.2.2厌氧消化产沼气技术100
6.3污泥生产建筑材料技术110
6.3.1利用造纸污泥和页岩生产建筑轻质节能砖110
6.3.2利用造纸污泥和水泥制造轻质砖112
6.3.3利用造纸污泥和工业废渣烧制轻质环保砖114
6.3.4利用造纸污泥生产纤维复合板116
6.3.5利用造纸污泥灰制备硅酸钙板(CN 105601184 A)121
6.3.6利用造纸污泥制备外墙涂料(CN 106010035 A)122
6.4造纸污泥堆肥技术123
6.4.1堆肥技术概述124
6.4.2造纸污泥堆肥技术研究126
6.5造纸污泥燃烧技术136
6.5.1造纸污泥的脱水和干化136
6.5.2造纸污泥单独焚烧145
6.5.3造纸污泥与煤混烧148
6.5.4造纸污泥与树皮等制浆造纸废料混烧151
6.5.5造纸污泥与草渣和废纸渣在炉排炉中的混烧152
6.6利用造纸污泥制造复合材料153
6.6.1造纸污泥/PVC 木塑复合材料的制备工艺153
6.6.2利用造纸污泥制备复合材料的其他研究156
参考文献158
附录
附录一制浆造纸行业清洁生产评价指标体系160
附录二中国造纸协会关于造纸工业“十三五”发展的意见184
附件三“十二五”资源综合利用指导意见192
索引
前言/序言
造纸工业是我国国民经济中具有循环经济特征的重要基础原材料产业,与国民经济发展和社会文明息息相关。近年来,我国造纸工业发展迅速,据统计:2015年全国纸及纸板生产企业约2900家,全国纸及纸板生产量1.071×108t,较上年增长2.29%。消费量1.0352×108t,较上年增长2.79%,人均年消费量为75kg,高于世界平均水平。
在造纸工业快速发展的同时,污染物排放减少,据统计:2014年造纸和纸制品业排放废水中化学需氧量(COD)为4.78×105t,比上年5.33×105t减少5.5×104t,减少10.3%,占全国工业COD总排放量2.746×106t的17.4%,比上年减少1.3个百分点。万元工业产值(现价)化学需氧量(COD)排放强度为6.6kg,比上年降低13.2%。万元工业产值(现价)氨氮排放强度为0.22kg,比上年降低12%。
我国造纸工业虽然在节能减排方面已经取得了长足进步,但是面对资源短缺、能源紧张、环境压力大等世界性难题,我国造纸工业仍然面临转变发展方式,加快结构调整,加大节能减排力度,提高资源综合利用效率,走绿色发展之路等重要任务。造纸工业是采用可再生物质为原料规模最大的加工业,在生物质循环利用和低碳生产技术的开发利用方面,具有独特的优势。造纸工业在废渣资源综合利用方面还有很多工作有待进一步完善。
本书从制浆造纸工业的废渣方面系统介绍国内外比较成熟的资源综合利用技术,希望本书的出版能够为从事制浆造纸生产和环境保护工作的从业人员、环境保护管理工作人员,以及从事制浆造纸和环境保护相关科研人员提供参考,为推动我国制浆造纸行业的可持续发展奉献绵薄之力。
本书架构由北京工商大学汪苹教授提出,并负责组织人员编著。具体内容由以下作者主要完成:第1章由北京工商大学冯旭东、轻工业环境保护研究所宋云和吕竹明负责编著;第2章由轻工业环境保护研究所宋云、吕竹明和张琳负责编著;第3章由宋云和张琳负责编著;第4章由冯旭东负责编著;第5章、第6章由宋云和张琳负责编著。
本书在编著过程中,主要参考了中国造纸学会编写的《中国造纸年鉴》和行业内专家学者的研究成果,在此一并向他们致以谢意。
由于编著者的学识和时间有限,编著中难免有疏漏和不足之处,谨请读者和同仁予以指正。
编著者
2017年6月
《电子信息材料与器件技术前沿》 丛书系列:先进制造技术系列 本书简介: 随着信息技术的飞速发展,电子信息产业已成为全球科技创新的核心驱动力。本册《电子信息材料与器件技术前沿》深度聚焦于这一交叉学科领域的最新突破、关键技术挑战及未来发展方向。本书汇集了材料科学、微电子学、光电子学和半导体物理学等多个学科的前沿研究成果,旨在为科研人员、工程师以及相关领域的专业人士提供一份全面、深入的技术参考指南。 一、 引言:信息时代的材料基石 本章首先回顾了电子信息产业波澜壮阔的发展历程,强调了新一代信息技术(如5G/6G通信、物联网、人工智能和量子计算)对高性能、高可靠性电子材料提出的严苛要求。重点阐述了摩尔定律的演进瓶颈,以及材料和器件结构创新在突破当前性能限制中的核心作用。讨论了可持续发展和绿色电子制造对材料选择和工艺流程的深远影响。 二、 先进半导体材料体系的革新 本部分是全书的理论和技术核心,详细剖析了超越传统硅基技术的下一代半导体材料。 2.1 宽禁带半导体(WBG)的深度探索: 集中讨论碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)在功率电子和高频射频器件中的应用潜力。内容涵盖晶圆制备的缺陷控制、外延生长技术(如MOCVD和HVPE)的优化、肖特基势垒的形成机理,以及在电动汽车、新能源并网和高速通信基站中的实际工程案例分析。特别关注了常温常压下异质结的界面工程对载流子迁移率和击穿场强的影响。 2.2 二维材料的集成化挑战: 深入探讨了石墨烯、过渡金属硫化物(TMDs,如MoS2, WSe2)在超薄晶体管、柔性电子和高灵敏度传感器中的应用前景。重点分析了如何克服二维材料的宏量制备难题、如何实现高质量的异质结堆叠,以及在实际器件中接触电阻过大的瓶颈问题及其解决方案(如超薄隧穿层设计)。 2.3 新型存储器技术(非易失性存储器): 全面梳理了电阻式随机存取存储器(RRAM)、相变存储器(PCM)和磁性随机存取存储器(MRAM)的物理机制。详细对比了不同技术的读写速度、耐久性、功耗和集成密度,并探讨了基于忆阻器阵列构建类脑计算(Neuromorphic Computing)架构的可能性与挑战。 三、 关键电子与光电子器件的微纳制造 本章聚焦于实现高性能电子元件所需的先进制造工艺和结构设计。 3.1 先进光刻技术与缺陷控制: 详细介绍了极紫外光刻(EUV Lithography)的技术进展,包括光源系统、掩模版技术(High-NA EUV)以及光刻胶的化学放大机制。同时,也探讨了纳米压印光刻(NIL)在低成本、大面积图案转移方面的优势与局限性。强调了在纳米尺度上对颗粒物和表面形貌的严格控制对器件良率的重要性。 3.2 器件结构创新与尺寸效应管理: 针对晶体管技术,深入分析了从FinFET到Gate-All-Around (GAA) 晶体管的演进,阐述了如何通过更精细的栅极控制来缓解短沟道效应和静电泄漏。在封装技术方面,介绍了三维集成(3D IC)和异构集成(Heterogeneous Integration)的键合技术(如混合键合、超声波键合)及其对热管理和信号完整性的影响。 3.3 微纳机电系统(MEMS)与传感器技术: 探讨了高精度惯性传感器、微镜阵列(DMD)和微流控芯片的制造工艺。重点分析了材料的应力弛豫、残余应力对器件长期稳定性的影响,以及如何利用薄膜沉积技术精确控制微结构的热机械耦合性能。 四、 光电子与量子信息技术的融合 本部分着眼于利用光信号处理和量子效应的未来技术方向。 4.1 硅基光电子学(Silicon Photonics): 阐述了如何将半导体激光器、调制器、光波导和探测器集成在标准的CMOS工艺平台上。重点分析了硅基光电探测器的效率提升、片上集成光纤耦合技术的优化,以及在数据中心高速互联中的应用。 4.2 量子点与微腔技术: 探讨了III-V族量子点(Quantum Dots)在制造低功耗、高色彩纯度LED显示屏中的应用,以及其在单光子源制备中的作用。同时,分析了光子晶体微腔和表面等离子体激元(SPR)技术在增强光物质相互作用、实现超小型化光学器件中的潜力。 五、 可持续性与可靠性工程 电子信息技术的可持续发展是未来必须面对的议题。 5.1 绿色制造与循环经济: 讨论了半导体制造过程中高纯化学品和稀有金属的替代方案,以及先进封装材料的无铅化和可回收性设计。重点分析了低温退火和原子层沉积(ALD)等低能耗制造工艺的推广。 5.2 器件的长期可靠性评估: 涵盖了电子器件在高温、高湿和电迁移(Electromigration)作用下的失效模型。详细介绍了先进的无损检测技术(如扫描透射电子显微镜HAADF成像、同步辐射X射线断层扫描)在识别亚纳米级缺陷和评估界面退化方面的应用。 本书结构严谨,内容涵盖了从基础材料科学到复杂系统集成的全链条技术,是理解当前及未来电子信息技术发展脉络的权威参考书。