工作站与湖北工业大学谢益民教授及其团队就制浆工艺白腐菌技术研发及工业化应用项目开展合作,针对公司发展需要,逐步开展新技术研究,并实现产业化。深度开展校企合作,通过专家工作站建设,将高端专业人才及创新团队引入企业,与公司研发团队联合进行技术开发、项目合作和人才培养,尤其是进行关键核心技术攻关,促进了企业技术创新,实现了技术产业化,先后实施了高得率制浆技术研究、污水封闭回用技术、防近视纸研发等专项技术开发,获得防近视用纸、白腐菌处理技术、高浓度磨浆等12项专利,成为企业高质量发展的澎湃动力。
湖北华海纤维科技股份有限公司自2010年始与湖北工业大学制浆造纸学院院长谢益民教授及其团队建立了良好的合作关系,2021年双方签订合作协议,经湖北省科学技术协会批准成立湖北华海纤维科技股份有限公司专家工作站,形成了以谢益民教授为核心的技术研发团队,团队共由11人组成,其中博士5人,高级工程师3人,每年安排科研经费1300万元,开展关键技术攻关,先后实施了高得率制浆技术研究、污水封闭回用技术、防近视纸研发等专项技术开发,获得防近视用纸、白腐菌处理技术、高浓度磨浆等12项专利。
造纸行业是我国能耗较高的行业之一,节能减排是造纸行业一项重要且紧迫的任务。在我国现有的木浆制浆工艺中,由于杨木无法得到有效地降解,纤维短、成纸强度较差,导致杨木制浆花费时间长,且能耗高、污染负荷大。通过专家工作站建设,将高端专业人才及创新团队引入企业,与公司研发团队联合进行技术开发、项目合作和人才培养,尤其是进行关键核心技术攻关,促进了企业技术创新,实现了技术产业化。
新技术研发
白腐菌协同双螺杆碱性过氧化氢处理。经过研究,发现与其他制浆方式相比,双螺杆APMP工艺有着显著的优势。经过白腐菌预处理后,木片变得疏松,NaOH浸渍效果更好,有利于后续双螺杆挤碾机处理。另外,H2O2可以有效的除去木素的有色基团,从而达到漂白的目的。近些年,本实验室与合作企业不断完善双螺杆APMP制浆工艺,认为其有良好的应用前景。在整个工艺过程中,杨木心材经削片机切片后,依次经过白腐菌预处理、NaOH浸渍处理、双螺杆搓丝、H2O2漂白和高浓磨浆。流程如图1所示。同时,双螺杆APMP得率达到84%,明显比传统的CMP高。
白腐菌处理杨木心材的机理研究。杨木心材中有白腐菌生长所需要的碳源(木素、抽提物、半纤维素),接种到木片上的菌丝会自由生长覆盖至木片的表面。并且随着处理时间的增加,白腐菌菌丝的密度也逐渐增加,白腐菌的产酶酶活也随之增加,从而达到降解木素的效果。根据菌体在木片上生长状态的观察,当菌体在木片上生长至10天后,菌丝量开始逐渐减少,产酶酶活逐渐降低。
白腐菌处理对杨木心材双螺杆APMP浆成纸性能的影响。白腐菌处理后经双螺杆处理的APMP法制浆所得成纸的紧度、环压指数、耐破指数、抗张指数、撕裂指数、分别提高了15.6%、5.8%、15.8%、37.3%以及8.4%。白腐菌处理之后纸页的白度有所降低,这可能是在洗涤木片时未能完全洗净木片上的菌丝,木片上残留的菌丝消耗了部分漂白剂H2O2,导致纸页的白度降低。
技术产业化
新技术的核心价值体现在产业化上。通过技术嫁接与应用,推进新产品开发,实现市场价值。团队紧盯市场需求,大力推进制浆工艺白腐菌技术的工业化应用,根据华海生产工艺实际,开展防近视纸研究,在纸浆色泽调整上下功夫,生产的纸张色泽淡黄,光泽适中,对学生的视力具有保护作用,先后开发出适应市场的练习簿用纸,作业本纸等产品。
华海公司专家工作站在谢益民教授及团队的引领和指导下,通过制浆工艺白腐菌技术研发及工业化应用以及高得率制浆技术、污水封闭回用技术等20多项技术研究,带动了华海生产技术和工艺的提升,建成了国内首家自有知识产权的木片预处理生产线,获得防近视用纸、白腐菌处理技术、高浓度磨浆等12项专利,其中发明专利3项,实用新型专利4项。通过项目实施,有效缩短了浆纸生产反应时间,减少了物料消耗,并将制浆废液回收利用,回收率大幅提高;电耗由1200度降低到1050度,吨纸耗电降低20%;打浆度由20度提升到25度,效率提升20%,形成日处理300吨木片能力;2023年销售收入达到4.5亿元,利税2500万元,年增加效益600万元;与湖北、湖南、江西、陕西、安徽、河南、江苏等地的7家大型国有出版集团以及国内30多家知名客户建立了战略合作关系。企业因此被纳入襄阳市“隆中人才支持计划B类”;防近视纸产品通过“湖北精品”认定,被湖北省经信厅列入2024年度湖北省创新产品应用示范推荐目录;以华海公司专家工作站为基础,与湖北工业大学联合建立的制浆造纸研发中心被省科技厅认定为“省级校企研发工作中心”。
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