制浆造纸白泥与pvc发泡复合材料的研究

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1、福建农林大学硕士学位论文第一章绪论1．1研究背景二十一世纪的世界经济快速发展，人民的物质生活水平不断提高。然而迄今为止，世界经济的增长是以大量消耗和破坏自然资源、降低环境质量为代价取得的。资源的过度开发使人类面临资源逐步枯竭和环境恶化的严重威胁。美国经济学家里昂惕夫的研究报告表明11】，按照目前的开采水平和探明储量测算，全球金刚石的开采年限只有9年，大多数金属矿产的可采寿命为30"--40年，石油为45年，煤炭为230年。人类必须科学合理地保护地球资源、保护好人类的生存环境，实施可持续发展战略。胡锦涛总书记在《中央人口资源环境工作座谈会上

2、的讲话》12]中阐述了可持续发展的基本内涵：可持续发展，就是要促进人与自然的和谐，实现经济发展和人口、资源、环境相协调，坚持走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路，保证一代接一代地永续发展。随着人类对材料需求量的日益增大和政府对环境保护工作的日益重视，走可持续发展道路，研究可以保护环境或对环境影响极小且原料资源丰富的新型材料成为材料科学和材料工业的重要课题。博采众长的复合材料代表了新材料的发展方向，得到世界各国的重视。当前人类已从合成材料时代进入复合材料时代[3,41。复合材料是用两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料通过复合手

3、段组合而成的一种多相材料，是一种性能可设计的材料15]。各种组分材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的需求。由于热塑性树脂具有易于成型、与增强体相容性好等特点，热塑性树脂基复合材料发展迅速并得到广泛应用。其中，硬质聚氯乙烯发泡复合材料具有质轻、难燃、不吸水、防腐、绝缘及良好的隔音、隔热性能等优点，广泛应用于家具、建材、室内装饰等领域，具有广阔的应用前景，是以塑代木的较好材料，对于保护森林资源、维护生态平衡具有深远的意义。1．2造纸白泥的来源及研究现状1．2．1造纸白泥的产生与主要成分造纸

4、生产从原料到产品需要经过十多道工艺环节，才能把原料转化为产品，l福建农林大学硕士学位论文在产品转化的过程中，伴随着废水、废气、废渣产生的过程[sl。硫酸盐法制浆蒸煮后的黑液经浓缩，燃烧后生成熔融物，用水或稀白液溶解后形成绿液，其主要成分是碳酸钠，将其与石灰芤液混合使碳酸钠转变为氢氧化钠的过程就称为苛化，使碳酸钠转化为氢氧化钠，同时得到沉淀物白泥，其反应如下：Ca(OH)：+Na2C03=2NaOH+CaC03,1,苛化后的乳液经澄清，分离出氢氧化钠溶液(fa液)贮存，供制浆循环蒸煮使用；沉淀的白泥经进一步洗涤过滤回收其中的氢氧化钠，最终得

5、到含水(55"---60)％的废渣，因纤维原料、蒸煮药剂不同而呈现白色、浅黄、浅绿等不同色泽的膏状物——白泥。白泥成分以碳酸钙为主(见表1．1)，此外，还含有苛化过程中过量加入的石灰、硅酸钙、残余氢氧化钠以及由于纤维原料不同而会有不等的硫化钠、铝、铁、镁化合物及尘埃杂质等171。表1．1造纸白泥的主要化学成分IS]T．出．1．1Mainconstuentsoflimemud(％)1．2．2造纸白泥综合利用研究与开发中的问题目前处理造纸白泥废渣的主要方法是填埋法。在造纸技术发达的美国和加拿大，约有78．1％的工厂采用填埋法。填埋处理虽然简便

6、易行，投资少，但该法不仅占用大量的土地资源，而且在污泥的填埋过程中由于压实、降雨和微生物分解的原因，会产生高浓度的有机废水——渗滤液，会造成地下水污染。特别是碱回收苛化工段产生的白泥因呈强碱性而对环境的污染程度远比粉煤灰等固体废渣的危害大【"·】。近年来随着环保工作的日益加强，造纸白泥治理就成为许多企业迫切需要解决的一个难题。在国内，利用白泥代替石灰生产普通硅酸盐水泥是迄今为止碱回收白泥综合利用取得的成功经验之一。大量使用白泥不仅可以解决二次污染，而且可以减轻石灰石原料磨机的负荷，节约能源，特别适用于湿法回转窑生产水泌-21。但是，湿法回

7、转窑法生产水泥的能耗比干法生产工艺要高出很多，生产成本太高而导致2福建农林大学硕士学位论文没有市场竞争优势。另外，白泥中含有的MgO成分对水泥的质量会产生较大影响。在熟料煅烧过程中，MgO包裹在熟料矿物中间，并处于死烧状态，与水反应极慢。当MgO水化生成Mg(OH)2时，固体体积突然增大，容易使已硬化的水泥石内部产生很大的破坏应力，轻则降低建筑物强度，严重时可使建筑物开裂或崩溃[13】。青岛科技大学的匡少平【，4】等人发现，可用造纸白泥生产土壤改良剂代替石灰改良酸性、微酸性土壤。此改良剂可加强有益微生物活动强度，促进有机质的分解速率，补充

8、微量元素在土壤中的含量，因而可显著提高农作物的产量。国外也有这方面的经验，前苏联的别列兹尼科夫斯克碱厂曾建有生产钙肥的半工业生产装置[151。首先对造纸白泥进行水洗脱氯，使氯含量小于lO％，这