2019年度國家科學技術(shù)進步獎二等獎獲得者房桂干

2020年1月10日，2019年度國家科學技術(shù)獎勵大會在北京人民大會堂隆重舉行。由中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所房桂干教授作為項目第一完成人的“混合材高得率清潔制漿關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”項目榮獲國家科學技術(shù)進步獎二等獎。為了與業(yè)內(nèi)同仁共同分享這一獲獎項目的研究成果，中國造紙雜志社記者特對房桂干教授進行了專訪。

獲獎項目名稱：混合材高得率清潔制漿關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化

房桂干教授及其團隊

榮獲國家科學技術(shù)進步獎二等獎

房桂干教授，中國林業(yè)科學研究院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所二級研究員，博士生導師，國際木材科學院院士，國際杰出機械漿科學家協(xié)會ERGS會士。

1989年獲西北輕工業(yè)學院碩士學位；2000年獲中國林業(yè)科學研究院博士學位。1990—1994年公派赴澳大利亞CSIRO、加拿大造紙研究所和加拿大魁北克大學開展國際合作研究，期間被聘為加拿大造紙學會會員、APPITA 會員；1997年至今任北京林業(yè)大學外聘研究生導師、陜西科技大學和南京林業(yè)大學外聘教授；1998—2000年任法國波爾多第一大學外聘教授；2002年公派赴瑞典林產(chǎn)工業(yè)培訓中心開展國際合作研究；2002年3月至今，擔任江蘇省造紙學會常務副理事長，美國化學學會會員，中國林學會林產(chǎn)化學化工學會常務理事，中國造紙學會常務理事、學術(shù)交流委員會副主任委員。

連續(xù)主持了國家“八五”至“十三五”科技支撐項目，主持了國家948項目、自然科學基金傾斜項目、國際合作項目30余項。獲鑒定和評審成果15項，獲授權(quán)發(fā)明專利12項。發(fā)表論文220多篇，參編專著5部。曾獲得全國優(yōu)秀科技工作者稱號，入選國家林業(yè)局省部級百千萬人才；多次獲得中國專利優(yōu)秀獎，獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技進步二等獎1項，中國林業(yè)科學研究院科技獎一等獎和二等獎各1項，獲梁�？萍家坏泉劇⒍�等獎各1項。

記者：

房教授您好，非常感謝您能接受我們的采訪！首先祝賀您帶領(lǐng)的團隊的“混合材高得率清潔制漿關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”項目榮獲2019年度國家科學技術(shù)進步獎二等獎，這是近年來造紙行業(yè)為數(shù)不多的獲獎項目之一，獲此殊榮，不僅是對您的團隊近幾年取得的豐碩成果的肯定，也表明了國家對造紙行業(yè)的支持，以及對環(huán)保工作的重視。現(xiàn)在就請您介紹一下獲獎項目的主要研究背景、 成果及對行業(yè)發(fā)展帶來的重要意義。

房桂干：

造紙產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中具有十分重要的地位，紙和紙板消費水平是衡量一個國家現(xiàn)代化程度和文明程度的重要標志之一。但是，現(xiàn)階段我國化學機械漿產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨很多問題，如核心裝備依賴進口、原料來源雜、化學品消耗高、磨漿電耗高、紙漿質(zhì)量不穩(wěn)定、污染負荷高等，嚴重影響了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。針對這些瓶頸問題，在國家基金和科技攻關(guān)等項目資助下，我們團隊創(chuàng)新開展了混合材均質(zhì)軟化處理、纖維低溫定向解離、化學品減量、廢水高效處理等技術(shù)攻關(guān)和核心裝備創(chuàng)制等研究工作。為拓展化學機械漿產(chǎn)品配抄范圍和配比，提高產(chǎn)品等級和企業(yè)經(jīng)濟效益，實現(xiàn)低碳、綠色和可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

記者：

在項目進行過程中，遇到的最棘手的問題及難點是什么？

房桂干：

在項目進行過程中，的確遇到了很多棘手問題，主要有3個。第一，如何實現(xiàn)混合木片有效浸漬均質(zhì)軟化�；旌喜拇嬖诜N類雜、材性差異大、化學品消耗高、紙漿品質(zhì)差等問題，對此，我們通過進行木材微細結(jié)構(gòu)、化學組成和分布特性的研究，闡明了化學預浸過程中木片藥液滲透機理；開發(fā)了多級差速擠壓揉搓浸漬和雙功效反應塔等核心裝備，開發(fā)了混合材多級變壓浸漬均質(zhì)軟化技術(shù)，突破了傳統(tǒng)技術(shù)無法利用混合材生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紙漿的技術(shù)瓶頸。木片吸液能力從1.0——1.8m3/t 提升到2.8m3/t 以上，制漿得率從75%——80% 提高到85%——92%。

第二，如何降低磨漿電耗改善紙漿強度。高得率漿制漿過程一直存在磨漿能耗高、紙漿的結(jié)合強度差等難題，對此，我們項目組研究揭示了木質(zhì)素遷移和纖維表面玻璃化機制，總結(jié)出纖維低溫定向解離磨漿理論；從而開發(fā)了高能效磨漿關(guān)鍵技術(shù)，突破了傳統(tǒng)磨漿無法實現(xiàn)細胞壁S2層定向解離的技術(shù)難題。通過以上技術(shù)措施，使磨漿節(jié)電32%——53%，纖維結(jié)合強度從10——15N · m/g 提高到28N · m/g 以上。

第三，高得率清潔制漿核心裝備的國產(chǎn)化和推廣應用問題。目前主要使用的進口裝備無法利用混合材制備高品質(zhì)高得率漿，必須通過核心裝備的國產(chǎn)化，才能使新技術(shù)得以推廣應用。對此，項目組通過多方協(xié)作，研制了多級差速擠壓揉搓浸漬裝備、雙功效反應塔、高能效磨漿單、新型厭氧反應器、多相效協(xié)同催化氧化反應器等高得率清潔制漿和廢水高效處理核心設備等一系列關(guān)鍵裝備，實現(xiàn)了混合材高效清潔制漿成套裝備的國產(chǎn)化，同等規(guī)模下投資僅為進口裝備的30%左右，中水回用率由40% 提高到65%。

記者：

高得率制漿因其得率高、節(jié)約纖維資源、污染相對較少而優(yōu)勢明顯，但也須承認，這一制漿過程中依然有一定量的污染排放，請問該項目如何處理高得率制漿過程的污染排放？特別是禾草類原料的高得率制漿規(guī)模相對較小，污染怎樣解決？

房桂干：

這個問題也很有意思。傳統(tǒng)化學機械漿廢水處理不是制約本技術(shù)發(fā)展的瓶頸。我國加強了環(huán)境保護力度，實行清水用量和處理后水污染物濃度雙控，使得生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水濃度越來越高，傳統(tǒng)的深化處理難以達到它們應有的去除效率。另外，由于原料品質(zhì)的波動，為了確保紙漿品質(zhì)，很多企業(yè)往往都采用高化學品添加的辦法進行生產(chǎn)，導致出現(xiàn)制漿得率低、污染負荷高的現(xiàn)象。因此可以說，這個問題已成為我國化機漿生產(chǎn)過程的突出問題。解決以上問題可以采取的思路：①加強木片原料的管控，針對原材料品種和混合程度，適時提出對應的優(yōu)化預浸條件和磨漿工藝組織生產(chǎn)；②混合材多級變壓浸漬均質(zhì)軟化技術(shù)進行改造，降低化學品消耗，改善預浸軟化效果，提高制漿得率，減少污染物發(fā)生量；③廢水采取短流程預處理回用，減少廢水中化學物質(zhì)對化學預浸和漂白過程的干擾，可以顯著降低化學品用量；④禾草類化學機械法制漿一定是未來重要的發(fā)展方向。對此，應該采取高、低濃廢液分別處理的思路。高濃廢液發(fā)生量4——5m3/t，固含量2%——4%，應采用MVR多效蒸發(fā)濃縮，濃縮后廢液與備料和制漿產(chǎn)生的固體廢棄物混合后進行資源化利用，冷凝水用作生產(chǎn)用水；低濃洗漿水發(fā)生量一般為10——12 m3/t，COD 濃度4000——5000mg/L，采用常規(guī)的“物理- 生化- 混凝”處理后可達標排放或部分循環(huán)回用。

記者：

從您所從事的研究領(lǐng)域來看，未來這方面的技術(shù)發(fā)展趨勢如何？

房桂干：

目前，通過這一項目的開展和這一先進技術(shù)的推廣，利用低質(zhì)混合材纖維原料制造的高品質(zhì)紙漿已成功用于輕型紙、銅版紙、液體包裝紙、防偽白卡紙等高檔紙及紙板產(chǎn)品的生產(chǎn)，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟和環(huán)境生態(tài)效益。當前，農(nóng)業(yè)秸稈無法高效利用和廢紙進口限禁令等問題嚴重困擾造紙行業(yè)，國內(nèi)包裝用紙和紙板原料供應已面臨嚴重短缺困境，我們這個項目的相關(guān)技術(shù)將進一步拓展用于稻麥草、玉米秸稈、棉稈等農(nóng)業(yè)秸稈剩余物的清潔高效制漿領(lǐng)域，提高草類纖維原料利用價值，增強我國造紙工業(yè)應對纖維資源供應短缺困局的抗風險能力。

責任編輯：趙曉一