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工业木质素防治荒漠化技术
课题来源 国家林业局重点科学技术计划（98-03）
组织鉴定单位 国家林业局科技司
鉴定时间 2004年8月7日
完成单位 南京林业大学、江苏新大纸业集团公司、宁夏回族自治区前进农场
主要完成人员 李忠正、金永灿、杨益琴、鲁小珍、曹云峰、邓存恒、崔芳兰、丁允夫、胡兴华、马 震、谢慧芳、乔维川、邓子兵
简要技术说明
我国有数以千计的中小型秸秆制浆造纸厂，长期以来制浆废液的污染一直不能得到有效解决，主要问题在于缺乏技术先进且经济、合理、有效的治理措施，综合利用制浆废液资源尚未找到一种可以大量利用的途径。与此同时，我国目前尚没有成熟的可生物降解的固沙用材料，常规的化学固沙措施只能固结流沙，难以与植物固沙相结合，从根本上防治日益严重的荒漠化。开发利用工业木质素制备低成本固沙材料，将我国排放量最大的废弃资源应用于治理最严重的生态环境问题，为这一问题的解决提供了有效的途径。
该项目的技术关键包括两个方面：一是以草浆造纸厂排放的制浆废液中的禾草类工业木质素为主要原料，经交联化学改性后合成新型低成本可降解固沙材料；二是将化学固沙（木质素固沙材料固沙）与生物固沙（植树种草）相结合，研究荒漠化治理与生态恢复的新模式。
主要经济技术指标如下：
（1）木质素固沙材料1%水溶液的pH5~7；
（2）木质素固沙材料生产成本低于人民币2 000元/t；
（3）单位固沙面积的固沙材料成本不超过0.20元/m2；
（4）结合植物固沙，一次施用有效期不小于36个月；
（5）木质素固沙材料与生物固沙相结合的固沙模式，在1%、2%、4%的浓度及2.5 L/m2喷施量的情况下均可持续抵御20~30 m/s的强风。
该课题总结了现有的各种木质素改性技术，对木质素分子结构进行改造，利用草浆造纸厂的制浆废液制成新型固沙材料。其有效成分以工业木质素为主，其中有机质含量达70%以上，并含有可促进植物生长的植物生长调节剂成分，可根据沙漠地区的不同条件添加一定比例的氮、磷及其它微量元素。与传统的化学固沙剂相比，新型木质素固沙材料有以下优点：
（1）可迅速有效地在流动沙丘表面形成“沙结皮”，具有良好的透水、透气、抗风蚀和抗雨蚀性能；
（2）对动植物和环境无毒无害，可微生物降解，无二次污染；
（3）固沙材料中的木质素为腐殖质的原生体，喷施后可提高沙土中有机质的含量，可改良土壤；
（4）具有较好的吸湿、保水功能，可有效地减少地表水分的蒸发；
（5）固沙材料中含有木质素酸钠植物生长调节剂和氮、钾及其它利于植物生长的微量元素，可有效促进植物的生长；
（6）造纸企业废弃物资源化利用，制备及应用成本低廉。
从草浆造纸企业废液中提取木质素制作固沙材料，并在沙漠地区开展实验，国内、外尚未见报道。该课题在国际上率先利用木质素固沙材料在西北地区进行木质素固沙与植被固沙相结合的试验。该项研究提出的草浆黑液工业木质素化学交联改性制备固沙材料属国内外首创，项目总体上达到国内领先水平。
该项目是以我国排放量最大的工业污染物为主要原料制备木质素固沙材料，用于治理我国最严重的生态环境问题，对草浆造纸企业可治污、解困，对沙化地区可迅速高效地遏制日益严重的荒漠化趋势，同时可充分利用我国丰富的秸秆原料资源，解决秸秆废弃物的高效综合利用。不仅具有良好的经济效益，具有十分突出的环境效益和社会效益。年产1.5万t秸秆造纸厂实施木质素改性工程生产固沙材料，每年可新增产值3 000余万元，实现利税750万元。预计固沙成本小于0.20元/m2，远远低于其它有机或无机的聚合物固沙材料。采用植物降解产物作固沙材料，使化学固沙和植被固沙相结合，有利于从根本上防治荒漠化。
推广应用前景
我国目前荒漠化面积以每年3 436 km2的速度扩大，以每亩使用50 kg木质素固沙材料计，仅防止荒漠化面积扩大每年就需要26万t固沙材料，可解决约25万t制浆能力的造纸厂的污染问题（目前我国中西部草浆厂的平均年产量为1~2万吨），每年利用约70万t的秸秆资源。我国面临紧迫而严峻的荒漠化防治问题，而众多的中小型秸秆浆厂急需解决污染问题，且大部分集中在中西部地区。该技术紧密围绕工业污染控制与生态环境保护，利用制浆废液制备高效、低成本固沙材料，在防治荒漠化的同时，解决中小型造纸厂的污染问题，同时满足生态建设和污染治理两方面的需求，潜在用户众多，成果转化及应用的前景十分广阔。南京林业大学与其他单位合作开发了利用禾草类制浆废液生产木质素产品的关键工艺及设备，并已经实现产业化。工业木质素防治荒漠化新技术，可使用飞机喷洒与飞播绿化相结合，首先使流沙固定，并适时植树种草，为荒漠化防治提供了一条经济、有效的新途径。 |
