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在非木材纤维原料中,红麻是一种优质的造纸原料。以红麻全秆为原料,采用亚铵法制浆,其纸浆具有优良的强度性质,可以取代木浆抄造牛皮箱纸板和高强瓦楞原纸,制浆废液含有可供植物利用的氮素,因此可直接用于肥田。但因废液中含有较多无机态氮,若直接灌溉,其肥效短,氮素利用率低,而且废液浓度低,运输难度大,贮存不方便,存在着生产与施肥季节性的矛盾。如果将废液制成固体缓释氮肥,既可减少普通化肥使用过程中的流失和污染问题,又能消除中小型造纸企业制浆废液污染问题,实现清洁生产。因此本论文对红麻全秆亚铵法制浆废液制缓释氮肥进行了研究。
本实验首先以自制生产牛皮箱板纸的红麻全秆亚铵法制浆废液为原料,用氧气作氧化剂,通过氧化氨解的方法对红麻全秆亚铵法制浆废液进行改性。探讨了氧气压力、反应温度、反应时间对制浆废液氧化氨解改性产物的含氮量、碳氮比和pH值的影响。实验结果表明,在较佳反应条件范围内,增大氧气压力、提高反应温度、延长反应时间均有利于废液氧化氨解改性,提高改性产物中有机氮含量。但氧气压力和反应温度不宜过高,氧压大于1.6MPa,反应温度高于120℃时,废液中的木质素易发生缩合反应,造成氧化改性后的废液中有黑色沉淀物生成。废液氧化过程中,在升温阶段和保温初期废液的pH值降低很快,在保温后期pH值变化比较缓慢。红麻全秆亚铵法制浆原废液氧化改性的较佳条件是氧气压力1.2Mpa,反应温度120℃,反应时间100min。
得到废液改性的较佳条件后,接下来探索提高废液中有机氮比例的途径。首先用增加原废液浓度的方法,在70℃的条件下蒸发浓缩原废液,提高改性前废液的固形物浓度。但是蒸发浓缩过程中,废液中铵态氮损失较多,不利于氮元素的利用。然后用向亚铵废液中添加氨水的方法,在较佳反应条件下使亚铵废液改性,以此来提高废液中有机氮含量。实验结果显示,红麻全秆亚铵废液改性产物的有机氮含量随着氨水用量的增加而增加,较佳的氨水用量为8mL/100mL废液。
实验最后利用真空冷冻干燥的方法,将红麻全秆亚铵原废液改性后得到的液体产品制成固体缓释氮肥。得到的固体产品呈黑褐色粉状,其有机氮含量为4.58﹪,占全N的34.36﹪,pH值为7.8,C/o-N比由6.96降至0.82,符合缓释氮肥的标准和有机肥料技术指标要求。