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綠色化學(xué)又稱清潔化學(xué)，綠色化學(xué)是在設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用化學(xué)品的過程中減少或消除有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生一整套原則的利用。其目的是依靠科技發(fā)展創(chuàng)造污染系數(shù)低、資源和能源消耗少的化學(xué)反應(yīng)和生產(chǎn)工藝。其理想是不再使用有毒、有害物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物，不再處理廢物，是一門從源頭阻止污染的化學(xué)。綠色化學(xué)的發(fā)展必將對(duì)造紙工業(yè)的發(fā)展起著深遠(yuǎn)的影響，值得我們深入研究與探討。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；制漿造紙；綠色制漿造紙

1綠色化學(xué)

1.1綠色化學(xué)的重要意義

近年來化學(xué)工業(yè)向大氣、水和土壤等排放了大量有毒有害的物質(zhì)。人類為先污染后治理的作法付出了慘重的代價(jià)，而且有些污染是很難**的，如氣候變暖、臭氧層破壞、重金屬和農(nóng)藥在環(huán)境介質(zhì)間的傳遞等等。近年來，綠色化學(xué)與技術(shù)的發(fā)展證明，綠色化學(xué)是化學(xué)科學(xué)與化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。美國化學(xué)會(huì)主席EdWasserman在1999年總結(jié)綠色化學(xué)授獎(jiǎng)慶典上指出：“綠色化學(xué)的進(jìn)步將證明，我們有能力為我們生存的地球負(fù)責(zé)。獲獎(jiǎng)成就只是綠色化學(xué)運(yùn)動(dòng)發(fā)展的一個(gè)縮影，但它們發(fā)出這樣的信息：綠色化學(xué)是有效的、也是有益的。綠色化學(xué)是對(duì)人類健康和生存環(huán)境所做的正義事業(yè)[1]。”

1.2綠色化學(xué)內(nèi)容

綠色化學(xué)與環(huán)境治理是二個(gè)不同的概念，環(huán)境治理是對(duì)已被污染的環(huán)境進(jìn)行治理，使它恢復(fù)到被污染前的狀態(tài)，它是一種被動(dòng)的行為。而綠色化學(xué)是一種主動(dòng)積極的預(yù)防，是從源頭上阻止污染物的生成，不能簡(jiǎn)單的把綠色化學(xué)理解為化學(xué)反應(yīng)或化工生產(chǎn)中，不排放有毒有害物質(zhì)。綠色化學(xué)要求淘汰有毒的原材料，探求新的合成路線，采用無污染的反應(yīng)途徑和工藝，能大限度的減少“三廢”，并實(shí)行“原材料選擇、產(chǎn)品生產(chǎn)、產(chǎn)品使用、循環(huán)再利用”全過程控制。綠色化學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用能提高資源和能源的利用率，防止或減輕污染，改善環(huán)境質(zhì)量，從而大大提高生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，成為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的途徑之一。

2制漿造紙與綠色化學(xué)

2.1造紙工業(yè)污染問題

造紙工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)原材料工業(yè)，造紙產(chǎn)業(yè)具有資金技術(shù)密集、規(guī)模效益顯著的特點(diǎn)，其產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度強(qiáng)，市場(chǎng)容量大，是拉動(dòng)林業(yè)、農(nóng)業(yè)、印刷、包裝、機(jī)械制造等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要力量，已成為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)點(diǎn)。紙及紙板的消費(fèi)水平是衡量一個(gè)國家現(xiàn)代化水平和文明程度的標(biāo)志。同時(shí)造紙產(chǎn)業(yè)是耗能、耗水大戶，也是節(jié)能減排、污染治理的重點(diǎn)行業(yè)。近年來，我國已成為世界造紙工業(yè)的生產(chǎn)、消費(fèi)和貿(mào)易大國，造紙產(chǎn)量以每年10%以上的速度遞增。與此同時(shí)，制漿造紙工業(yè)對(duì)自然環(huán)境所造成的污染仍比較嚴(yán)重，尤其是對(duì)水環(huán)境的污染，已成為工業(yè)污染防治的難點(diǎn)，其重要原因是仍然存在產(chǎn)業(yè)布局、企業(yè)規(guī)模、原料結(jié)構(gòu)不合理，技術(shù)裝備、生產(chǎn)工藝落后，堿回收率低等問題。

2.2綠色制漿造紙

綠色化學(xué)的發(fā)展為制漿造紙工業(yè)提供了綠色產(chǎn)業(yè)的嶄新前景，造紙工業(yè)節(jié)能減排、綜合治理的新技術(shù)和新方法，環(huán)保科技創(chuàng)新等，為實(shí)現(xiàn)我國制漿造紙污染治理技術(shù)達(dá)到水平，實(shí)現(xiàn)我國制漿造紙工業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展做出新的貢獻(xiàn)。“十三五”期間，隨著國民綠色化學(xué)清潔生產(chǎn)的環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)，以及國家對(duì)造紙行業(yè)環(huán)境管理和整治力度的加強(qiáng)，與造紙行業(yè)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)政策、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)相繼出臺(tái)，這一方面促使國家對(duì)造紙環(huán)保研發(fā)支持力度不斷加大，同時(shí)企業(yè)也自主加大治污資金投入，從而使我國制漿造紙污染治理技術(shù)的研究與應(yīng)用步入了一個(gè)新的歷史時(shí)期。從制漿造紙廢液、廢水的處理，到固體廢物的資源化利用，再到廢氣、噪聲的處理、用水的控制及能量的回收，大量的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，且相當(dāng)一部分已陸續(xù)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段[2]。2.2.1采用無毒、無害原料由于我國資源匱乏，森林資源，不能像發(fā)達(dá)國家那樣*使用木材造紙，我國因地制宜，挖掘其它具有造紙價(jià)值的植物纖維原料替代木材纖維，保護(hù)森林，維持生態(tài)平衡。各地因地制宜利用當(dāng)?shù)馗鞣N農(nóng)作物秸稈等禾本科植物造紙，例如稻、麥草、竹子、蘆葦、荻、麻等各種非木材植物纖維。實(shí)現(xiàn)秸稈的高效轉(zhuǎn)化，保護(hù)森林資源，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，發(fā)展綠色造紙。2.2.2用可再生資源為原料我國資源，為降低成本，降低能耗，減少排放，實(shí)現(xiàn)資源的再生循環(huán)利用、保護(hù)環(huán)境，目前廢紙作為二次纖維回用，其廢紙制漿造紙已超過60%。2.2.3蒸煮工藝改良及蒸煮助劑的應(yīng)用淘汰落后蒸煮設(shè)備及工藝，使用環(huán)保技術(shù)，減少能耗，降低蒸煮廢液的排放，提高蒸煮廢液及熱量等的回用，保護(hù)纖維質(zhì)量，提高紙漿得率。例如使用連續(xù)蒸煮技術(shù)或DDS超級(jí)間蒸替代落后的蒸球等蒸煮，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。2.2.4ECF/TCF替代傳統(tǒng)的氯化（C）漂白技術(shù)使用含氯漂白劑的傳統(tǒng)漂白工藝中，二惡英主要產(chǎn)生于紙漿的氯化（Chlorination）階段。氯化過程中，漿中殘余木素通過加成、取代、置換等反應(yīng)過程，形成大量的有機(jī)氯化物。有機(jī)氯化物中的氯苯類和氯酚類物質(zhì)是形成二惡英的關(guān)鍵前驅(qū)物，直接影響二惡英的產(chǎn)生量。二惡英是一類環(huán)境危害非常大的有機(jī)污染物，具有高毒性。二惡英污染物具有強(qiáng)烈的致癌、致畸、致突變的“三致效應(yīng)”，人類和動(dòng)物通過飲食和環(huán)境污染等途徑攝入或接觸到二惡英，將可能導(dǎo)致生殖、遺傳、免疫、神經(jīng)、內(nèi)分泌等系統(tǒng)等受到嚴(yán)重的負(fù)面影響，危害生物體的健康。二惡英污染物毒性大，尤其是2，3，7，8-TCDD，其毒性是林的10倍、霜的900倍、化鉀的1000倍。其高毒性已經(jīng)成為環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)控制對(duì)象。采用新的漂白工藝，降低成漿的卡伯值，減少含氯漂白劑的用量是削減二惡英形成的有效措施。新的漂白工藝主要方法包括無元素氯漂白（ECF）、全無氯漂白（TCF）。這些新的漂白工藝可提高料漿的可漂性，減少漂白工序中含氯漂白劑的用量，從而降低二惡英的生成量。采用無元素氯漂白和全無氯漂白技術(shù)漂白工藝是目前能夠大程度削減有機(jī)氯化物生成的漂白工藝[3]。2.2.5堿法化學(xué)制漿黑液處理堿法化學(xué)制漿黑液的CODCr高達(dá)200g/L，若不經(jīng)處理直接排放，對(duì)水環(huán)境危害大，可視為事故排放。國內(nèi)外目前對(duì)制漿黑液的主流處理技術(shù)都是采用堿回收處理。堿回收技術(shù)主要是將堿法制漿后產(chǎn)生的黑液經(jīng)過蒸發(fā)、燃燒、苛化等主要工藝流程，處理后回收黑液中的化學(xué)品（主要是堿），并利用有機(jī)物燃燒后產(chǎn)生的熱量。將回收后的堿重復(fù)使用于制漿環(huán)節(jié)中的蒸煮工段，從而避免了黑液的直接排放，提高了化學(xué)品的循環(huán)使用，從源頭上減少了污染物的排放，減輕了環(huán)境的污染，使生產(chǎn)更加綠色化。2.2.6造紙白泥的資源化利用堿回收過程中由于綠液的苛化制備出了生產(chǎn)所需的白液重復(fù)用于蒸煮工段。同時(shí)也制造出了苛化的另一產(chǎn)物———白泥。白泥主要成分為碳酸鈣。針對(duì)木漿生產(chǎn)企業(yè)而言，白泥成分單一可直接煅燒后回用。但我國主要采用非木材制漿，其苛化后的沉淀———白泥成分復(fù)雜，難以回用。目前白泥主要的處理方式為外運(yùn)填埋。不僅造成了環(huán)境的污染同時(shí)也提高了企業(yè)的生產(chǎn)成本。近年來經(jīng)過對(duì)造紙白泥的改性、提純等處理初步探索出經(jīng)處理后的白泥可用于水泥、陶瓷等作為建材使用，減少了企業(yè)的負(fù)擔(dān)以及環(huán)境的壓力，并帶來了經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。2.2.7造紙白水的封閉循環(huán)造紙過程中產(chǎn)生大量的白水，白水富含纖維、細(xì)小纖維、填料等，如直接排放，將會(huì)造成纖維等造紙物料的損失和造紙用水量的急劇提升以及環(huán)境的污染。目前造紙白水均已回用，并向造紙白水的封閉循環(huán)*過渡。造紙白水的封閉循環(huán)是造紙節(jié)能減排，減少用水的關(guān)鍵。造紙白水回收處理的實(shí)用技術(shù)主要有氣浮法、多圓盤過濾和二級(jí)生物處理。2.2.8中段廢水處理制漿造紙過程產(chǎn)生的廢水包括除黑液、紅液等制漿廢液以外的備料廢水、洗選漂廢水、蒸發(fā)站污冷凝水、造紙白水以及機(jī)械漿、化學(xué)機(jī)械漿、半化學(xué)漿、廢紙制漿廢水等。制漿造紙廢水排放量大，主要污染物為各種木素、纖維素、半纖維素降解產(chǎn)物和含氯漂白過程中產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，是目前造紙企業(yè)污染治理的重點(diǎn)。近幾年國內(nèi)制漿造紙企業(yè)廢水處理以及技術(shù)進(jìn)展情況概括如下[4]。（1）混凝沉淀法：是目前制漿造紙企業(yè)常用的化學(xué)法制漿過程廢水處理方法，混凝法通常與生物法或化學(xué)法組合使用，是組合工藝中的重要部分。混凝沉淀法的關(guān)鍵問題是混凝劑的選擇，目前國內(nèi)常用的混凝劑為無機(jī)混凝劑和有機(jī)混凝劑兩大類。無機(jī)混凝劑以鐵鹽和鋁鹽類為主，有機(jī)混凝劑為聚丙烯酰胺類。混凝沉淀法投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、設(shè)備簡(jiǎn)單，可以用于廢水的一級(jí)處理和深度處理。（2）生物法：①好氧生物處理法，活性污泥法：和生物膜法兩種好氧生物處理法在制漿廢水處理中都有應(yīng)用，其中以活性污泥法應(yīng)用更為廣泛。目前國內(nèi)針對(duì)好氧生物處理法的工藝及技術(shù)改進(jìn)主要集中在曝氣工段和曝氣方式上，通過工藝及技術(shù)改進(jìn)提高曝氣動(dòng)力效率，降低能耗。②厭氧生物處理法，由于廢水厭氧處理不需要曝氣充氧，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，產(chǎn)生的污泥量少且性質(zhì)穩(wěn)定、易于處理，厭氧處理還可產(chǎn)生生物能（沼氣），因而該技術(shù)得到了較快的發(fā)展。（3）深度處理工藝：增設(shè)深度處理的主要目的就是去除廢水中難生化降解的大分子有機(jī)物，使出水達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)采用較多的深度處理方法包括：①混凝沉淀法，即加藥絮凝沉淀，在廢水中加入PAC和PAM絮凝劑，絮凝過程可以將水中的SS、膠體和部分帶有色度的大分子有機(jī)物絮聚，然后通過沉淀的方式進(jìn)行分離。②化學(xué)氧化法，目前較流行的是采用Fenton氧化法，即用H2O2在酸性條件下，用FeSO4作催化劑，將水中的有機(jī)物氧化。③吸附法，廢水經(jīng)過比表面積大的多孔載體，如活性炭和硅藻土等，這些載體會(huì)將水中的有機(jī)物吸附。2.2.9制漿黑液中木質(zhì)素的提取制漿黑液的處理方式通常采用堿回收處理法，黑液的木質(zhì)素燃燒后主要以熱量的形式被回用。木質(zhì)素是一種富有工業(yè)價(jià)值的有機(jī)原料。目前，國內(nèi)外木質(zhì)素及其衍生物制品很多，在各領(lǐng)域的應(yīng)用有了新的發(fā)展。可用作工業(yè)上的水煤添加劑和脫硫劑、陽離子絮凝劑和阻垢劑、脲醛樹脂膠黏劑、水泥增塑劑等；可用作強(qiáng)力工程材料作為木質(zhì)素塑木、PE復(fù)合薄膜等使用；可用作建筑材料作為修路材料、制半水石膏等；在農(nóng)業(yè)上可制造化肥、農(nóng)藥緩釋劑等[5]。提取附加值高的木質(zhì)素，對(duì)造紙廢液中木質(zhì)素進(jìn)行回收和綜合利用，是減少污染、增加經(jīng)濟(jì)效益的其他途徑。2.2.10生產(chǎn)過程中酶的使用酶是自然界動(dòng)植物、部分有機(jī)體內(nèi)產(chǎn)生的一類大型蛋白質(zhì)。具有專一、高效和多樣性的特點(diǎn)，可降解部分特定的高分子，作為生物催化劑加快反應(yīng)速度。20年來，酶制劑在制漿造紙工業(yè)中的應(yīng)用有了很大的發(fā)展，尤其在生物制漿中減少蒸煮化學(xué)品的用量、生物漂白過程中減少漂劑的用量、生物酶促打漿節(jié)能減排技術(shù)、酶法廢紙脫墨性能的改善、紙漿的酶法改性、制漿造紙廢液生物處理、利用生物酶改進(jìn)紙漿的濾水性、紙漿中樹脂控制、用生物手段控制腐漿等諸多方面[6]。不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染的酶制劑在制漿造紙過程中的應(yīng)用和發(fā)展，尤其是當(dāng)前生物酶用于造紙過程中的各個(gè)工段，對(duì)造紙工業(yè)減少能耗，降低化學(xué)藥品用量，減輕環(huán)境污染方面做出了積極貢獻(xiàn)，為建立綠色環(huán)境友好型的制漿造紙工業(yè)成為可能。

3前景與展望

綠色化學(xué)在獲得物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程中充分利用原料中的每一個(gè)原子，實(shí)現(xiàn)“*”，因此既可以充分利用有限的資源，又不會(huì)產(chǎn)生污染。綠色化學(xué)充分體現(xiàn)了能源節(jié)約型和環(huán)境友好型。為減少制漿造紙企業(yè)“三廢”排放，消除污染物的形成，有利于污染物的防治和環(huán)境保護(hù)；為資源循環(huán)利用，變廢為寶；為顯著提高生產(chǎn)技術(shù)水平；為降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，綠色化學(xué)已在整個(gè)造紙行業(yè)發(fā)展，擔(dān)負(fù)著重要的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。隨著環(huán)境問題日益得到普通百姓和各級(jí)政府的高度重視，綠色化學(xué)的發(fā)展得到了進(jìn)一步推動(dòng)。綠色化學(xué)與清潔生產(chǎn)是實(shí)現(xiàn)制漿造紙工業(yè)向現(xiàn)代工業(yè)形態(tài)的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)我國制漿造紙工業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展，雖然目前還有許多路要走，但這是制漿造紙產(chǎn)業(yè)的必然趨勢(shì)。