《中國(guó)造紙》2021年度“仙鶴杯”優(yōu)秀論文部分獲獎(jiǎng)作者專(zhuān)訪

由中國(guó)造紙雜志社組織的《中國(guó)造紙》2021年度“仙鶴杯”優(yōu)秀論文評(píng)選活動(dòng)，以科學(xué)性、創(chuàng)新性、規(guī)范性、引領(lǐng)性以及理論與實(shí)踐相結(jié)合為評(píng)審原則，邀請(qǐng)我國(guó)造紙行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域的知名專(zhuān)家、學(xué)者擔(dān)任評(píng)委，經(jīng)嚴(yán)格的初評(píng)、復(fù)評(píng)、網(wǎng)絡(luò)投票及專(zhuān)家終評(píng)會(huì)4個(gè)階段，最終評(píng)選出20篇“仙鶴杯”優(yōu)秀論文，其中一等獎(jiǎng)1篇，二等獎(jiǎng)3篇，三等獎(jiǎng)6篇，優(yōu)秀獎(jiǎng)10篇。

《中國(guó)造紙》優(yōu)秀論文評(píng)選是《中國(guó)造紙》雜志的品牌活動(dòng)，至今已成功舉辦22屆，該活動(dòng)在造紙及相關(guān)行業(yè)中產(chǎn)生了良好的影響，促進(jìn)了造紙行業(yè)的學(xué)術(shù)交流，提高了《中國(guó)造紙》科技論文的質(zhì)量與水平，對(duì)推動(dòng)我國(guó)造紙業(yè)科技進(jìn)步、技術(shù)創(chuàng)新起到了引領(lǐng)作用。

本刊特別對(duì)《中國(guó)造紙》2021年度“仙鶴杯”優(yōu)秀論文一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)的部分獲獎(jiǎng)作者進(jìn)行了專(zhuān)訪，以期與讀者共同分享作者的研究成果。

二等獎(jiǎng)

題目：化學(xué)竹漿廢水活性污泥細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)分析

作者：張安龍 王哲毅 王雪青 羅清 張仕南

單位：陜西科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院；

陜西科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，輕化工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心；

西安隆華環(huán)保技術(shù)有限公司

獲獎(jiǎng)?wù)咝穆?/p>

我團(tuán)隊(duì)論文“化學(xué)竹漿廢水活性污泥細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)分析”獲得《中國(guó)造紙》2021年度“仙鶴杯”優(yōu)秀論文二等獎(jiǎng)，倍感喜悅和興奮，感謝造紙行業(yè)同仁對(duì)我團(tuán)隊(duì)工作的認(rèn)可和支持。

我國(guó)竹材資源豐富，以竹代木制漿造紙有利于解決原料短缺問(wèn)題。本研究以實(shí)際生產(chǎn)中竹漿廢水的好氧處理系統(tǒng)為研究對(duì)象，應(yīng)用現(xiàn)代生物分析技術(shù)DNA提取、PCR擴(kuò)增和16SrDNA測(cè)序手段，解析化學(xué)竹漿廢水活性污泥細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)，得出影響微生物種群結(jié)構(gòu)差異的主要因素，并通過(guò)該因素調(diào)控來(lái)強(qiáng)化好氧處理效率，降低深度處理污染負(fù)荷、化學(xué)品消耗、二次污染和處理費(fèi)用等，為微生物法處理難降解有機(jī)物中微生物種群結(jié)構(gòu)調(diào)控提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

我團(tuán)隊(duì)會(huì)再接再厲，在習(xí)總書(shū)記生態(tài)文明思想的指引下，針對(duì)制漿造紙行業(yè)污染治理、清潔生產(chǎn)、節(jié)能減碳等，繼續(xù)開(kāi)展深入研究和科技成果轉(zhuǎn)化，為造紙行業(yè)的綠色、低碳可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

北京市科學(xué)技術(shù)研究院資源環(huán)境研究所研究員程言君對(duì)獲獎(jiǎng)?wù)撐牡狞c(diǎn)評(píng)：

我國(guó)竹材資源豐富，隨著國(guó)家禁廢令和限塑令的頒布與實(shí)施，發(fā)展竹漿具有更為重要的戰(zhàn)略意義。構(gòu)建高效穩(wěn)定的竹漿廢水處理系統(tǒng)是亟待解決的問(wèn)題。本文針對(duì)化學(xué)竹漿廢水的污染物特性，創(chuàng)新性應(yīng)用現(xiàn)代生物分析技術(shù)DNA提取、PCR和16SrDNA測(cè)序手段，針對(duì)4種不同化學(xué)竹漿廢水處理廠的活性污泥，開(kāi)展了微生物群落結(jié)構(gòu)及其生物多樣性分析，發(fā)現(xiàn)生絲微菌屬為優(yōu)勢(shì)菌屬，進(jìn)水水質(zhì)和處理工藝的不同導(dǎo)致微生物種群結(jié)構(gòu)的差異。通過(guò)菌種的篩選及優(yōu)勢(shì)菌種生物強(qiáng)化，可以提高廢水好氧單元的處理效率，為采用生物法處理難降解有機(jī)廢水中微生物種群結(jié)構(gòu)的調(diào)控提供重要理論依據(jù)，也可為廢水的高效處理提供技術(shù)支撐。

《造紙信息》記者：張教授您好，非常感謝您能接受我們的采訪。恭喜您和您團(tuán)隊(duì)的論文“化學(xué)竹漿廢水活性污泥細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)分析”獲得《中國(guó)造紙》2021年度“仙鶴杯”優(yōu)秀論文二等獎(jiǎng)！我國(guó)竹材資源豐富，以竹代木制漿造紙有利于解決原料短缺問(wèn)題?；瘜W(xué)竹漿廢水組成復(fù)雜，且排放量大，濃度和色度高，處理困難。請(qǐng)您簡(jiǎn)單介紹一下課題的背景，研究?jī)?nèi)容與研究國(guó)的。

張安龍：我國(guó)竹材資源豐富，隨著國(guó)家禁廢令的頒布與實(shí)施，以竹代木進(jìn)行制漿造紙推廣潛力巨大，有助于解決造紙工業(yè)面臨的原料短缺問(wèn)題。目前，竹材制漿的主流工藝是化學(xué)法制漿，制漿過(guò)程產(chǎn)生的廢液和廢水主要為黑液和中段廢水。黑液通過(guò)堿回收工藝實(shí)現(xiàn)資源化利用，中段廢水進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理后實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。中段廢水中的污染物以木素和碳水化合物的降解產(chǎn)物為主，具有污染濃度高、生化性較差和色度大等特點(diǎn)，存在生化處理效率較低的問(wèn)題，導(dǎo)致廢水處理成本高。這篇論文依據(jù)化學(xué)竹漿廢水的污染物特性，對(duì)化學(xué)竹漿廢水處理廠的活性污泥中微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，為構(gòu)建針對(duì)不同特征的竹漿廢水的人工調(diào)控菌群提供理論參考；并通過(guò)商業(yè)菌劑強(qiáng)化好氧處理系統(tǒng)，提高好氧單元的處理效率，降低了深度處理的污染負(fù)荷，節(jié)約水處理成本，為造紙行業(yè)健康發(fā)展提供技術(shù)支持。

《造紙信息》記者：一般使用物理、化學(xué)和厭氯、好氯聯(lián)合的方法來(lái)處理造紙廢水，如絮凝沉淀結(jié)合生物酶處理法。隨著科技水平的不斷提升，對(duì)工藝的研究亦不斷深入。請(qǐng)您具體介紹一下目前行業(yè)內(nèi)竹漿生產(chǎn)廠的污水處理流程及處理效果。

張安龍：目前竹漿生產(chǎn)企業(yè)的污水處理主要采用三級(jí)處理的工藝原則，主要處理流程為：過(guò)濾?；炷恋?（厭氧）好氧生物處理-深度處理-達(dá)標(biāo)排放。各處理單元的簡(jiǎn)要介紹如下：

過(guò)濾是指廢水經(jīng)過(guò)格柵和篩網(wǎng)，去除其中的懸浮物，截留的纖維可回用于生產(chǎn)。

混凝沉淀是通過(guò)投加混凝劑、助凝劑，使廢水中粒徑較小的懸浮物、膠體等生成絮狀體，在重力作用下將懸浮物從廢水中分離。污泥脫水處理后，通?？勺鳛槟茉椿蚪ㄖ牧系冗M(jìn)行利用。

厭氧生物處理是在無(wú)氧／低氧條件下通過(guò)厭氧微生物將廢水中的有機(jī)物分解為甲烷和二氧化碳，主要包括水解酸化和厭氧反應(yīng)等階段。一般要求進(jìn)水CODc，>1500mg/L，出水需要進(jìn)一步采用好氧處理，竹漿中段廢水污染物濃度較低時(shí)，主要采用水解酸化來(lái)提高廢水的可生化性。厭氧技術(shù)具有污泥產(chǎn)量小、設(shè)備占地面積少、運(yùn)行費(fèi)用低、沼氣可充分利用等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于竹漿中段廢水處理時(shí)CODc，去除率為50%～60%。

好氧生物處理是在有氧條件下，活性污泥吸附、吸收、氧化、降解廢水中的有機(jī)污染物，使廢水得到凈化。好氧技術(shù)主要有活性污泥法和生物膜法，制漿造紙廢水主要采用活性污泥法工藝，CODc，去除率為70%～90%。

深度處理主要包括混凝沉淀或氣浮、高級(jí)氧化技術(shù)。高級(jí)氧化技術(shù)是通過(guò)加入氧化劑，對(duì)廢水中的有機(jī)物進(jìn)行氧化處理的方法，一般包括pH調(diào)節(jié)、氧化、分離等過(guò)程，目前多采用Fenton氧化技術(shù)，CODc，去除率為60%～70%。

《造紙信息》記者：原料不同而導(dǎo)致廢水中碳源、氮源的比例不同，以及廢水中不同抑制物對(duì)微生物種群具有特定選擇性?；瘜W(xué)竹漿廢水好氧單元活性污泥細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)組成中的優(yōu)勢(shì)門(mén)具體是什么？研究它有哪些實(shí)際意義？

張安龍：不同化學(xué)竹漿廢水好氧單元活性污泥中，微生物種群的結(jié)構(gòu)差異主要由進(jìn)水水質(zhì)差異和處理工藝的不同，導(dǎo)致其不斷演變而形成了菌落結(jié)構(gòu)的多樣性和差異性?；瘜W(xué)竹漿廢水好氧單元活性污泥細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)組成中的優(yōu)勢(shì)門(mén)為變形茵門(mén)、綠彎茵門(mén)、擬桿菌門(mén)和放線菌門(mén)，變形菌門(mén)最高豐度為59.47%；核心屬為生絲微菌屬、SWB02、Bryobacter禾口Pedomicrobium，其中生絲微菌屬占主導(dǎo)地位，豐度為3.69%～18.29%。這些菌屬不僅與硝化、反硝化相關(guān)，還與多環(huán)芳香族類(lèi)化合物，醇類(lèi)及烷烴類(lèi)物質(zhì)的降解直接有關(guān)。

對(duì)化學(xué)竹漿廢水好氧單元活性污泥的菌群結(jié)構(gòu)及生物多樣性進(jìn)行研究，目的是為當(dāng)前的微生物法處理難降解有機(jī)物中微生物種群結(jié)構(gòu)調(diào)控提供一定的理論依據(jù)。

《造紙信息》記者：目前國(guó)內(nèi)外化學(xué)竹漿企業(yè)其廢水處理情況大致怎樣？存在哪些問(wèn)題？您對(duì)新上的竹漿項(xiàng)目在污水處理上有哪些建議？

張安龍：《2021年中國(guó)造紙工業(yè)年度報(bào)告》的數(shù)據(jù)顯示，近年來(lái)我國(guó)竹漿產(chǎn)量呈逐年增加的發(fā)展態(tài)勢(shì)，2021年我國(guó)竹漿產(chǎn)量為242萬(wàn)t，約占非木漿產(chǎn)量的44%。目前，竹材化學(xué)法制漿的主流生產(chǎn)技術(shù)為干濕法備料技術(shù)、間歇置換蒸煮和改良硫酸鹽法連續(xù)蒸煮等深度脫木素技術(shù)、封閉篩選技術(shù)、ECF多段漂白技術(shù)和黑液堿回收技術(shù)，企業(yè)清潔生產(chǎn)水平顯著提高。廢水經(jīng)過(guò)三級(jí)處理后可以達(dá)到《制漿造紙水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544-2008）或當(dāng)?shù)亓饔驑?biāo)準(zhǔn)的排放限值要求。

隨著企業(yè)清潔生產(chǎn)水平的提高，噸漿用水量及排水量降低，廢水中的污染物濃度升高，對(duì)于新建竹漿項(xiàng)目可以根據(jù)廢水的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)與建設(shè)完整的厭氧生物處理系統(tǒng)，提高水處理運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本，減少污泥產(chǎn)量。

《造紙信息》記者：專(zhuān)注于造紙工業(yè)廢水生物處理技術(shù)研究多年，您認(rèn)為國(guó)前竹漿污水處理在哪些地方需要進(jìn)一步深入研究？

張安龍：目前竹漿污水處理需要進(jìn)一步深入研究的領(lǐng)域如下：

第一是生物促生技術(shù)。根據(jù)好氧微生物的群落結(jié)構(gòu)和種群特點(diǎn)，研究可以促進(jìn)降解污染物優(yōu)勢(shì)細(xì)菌的生物促生技術(shù)，對(duì)提高生物處理效率，降低水處理成本，助力企業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。

第二是厭氧顆粒污泥鈣化抑制技術(shù)。竹材含硅量高于木材原料，廢水進(jìn)入?yún)捬跸到y(tǒng)后產(chǎn)生結(jié)垢的趨勢(shì)增加，易導(dǎo)致厭氧顆粒污泥鈣化，影響厭氧處理效率。研究在厭氧處理前，或者厭氧處理過(guò)程減輕或抑制污泥鈣化的可行性技術(shù)，是面向企業(yè)需求的研究方向。

第三是高效好氧曝氣系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。曝氣系統(tǒng)是好氧生物處理的核心裝備，決定了好氧處理過(guò)程的能耗水平和運(yùn)行穩(wěn)定性。研究氧轉(zhuǎn)移效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)單的曝氣系統(tǒng)，有助于提高好氧生物處理的運(yùn)行效率，降低運(yùn)行成本。

《造紙信息》記者：房教授您好！非常感謝您能接受我們采訪！首先祝賀您和您團(tuán)隊(duì)撰寫(xiě)的文章《限塑和禁止固廢進(jìn)口政策下中國(guó)造紙工業(yè)纖維原料的供應(yīng)策略》獲得2021年度“仙鶴杯”<中國(guó)造紙》優(yōu)秀論文評(píng)選二等獎(jiǎng)！這篇文章是國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)國(guó)“高效清潔制漿與功能化產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)研究”的一部分，并獲得了多項(xiàng)基金的資助，具有重要意義。首先請(qǐng)您介紹一下，此次撰文的背景是什么？

房桂干：2017年國(guó)家發(fā)布禁廢令以來(lái)，我國(guó)廢紙進(jìn)口量逐年大幅下降，2021年12月31日起全面停止廢紙進(jìn)口。首先，中國(guó)造紙協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示：2017年造紙行業(yè)利用進(jìn)口廢紙制漿2063萬(wàn)t，2018年下降至1457萬(wàn)t，2019年930萬(wàn)t，2020年620萬(wàn)t，2021年更少直至清零；其次，根據(jù)造紙行業(yè)“十四五”規(guī)劃及中長(zhǎng)期高質(zhì)量發(fā)展目標(biāo)，預(yù)計(jì)到2025年和2035年，國(guó)內(nèi)人均紙及紙板年消費(fèi)量達(dá)到i00 kg和120kg，總產(chǎn)量將達(dá)到1.4億t和1.7億t，纖維原料需求將進(jìn)一步增加，原料供需矛盾將更為突出。能否有效解決纖維原料供應(yīng)短缺問(wèn)題，已成為制約我國(guó)制漿造紙行業(yè)進(jìn)一步高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸問(wèn)題之一。另外，雙碳戰(zhàn)略的實(shí)施，對(duì)造紙行業(yè)也是重要的挑戰(zhàn)，“節(jié)能減排”“清潔生產(chǎn)”“提質(zhì)增效”“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”等是造紙行業(yè)始終追求的目標(biāo)。

我國(guó)每年產(chǎn)生的農(nóng)林剩余物（作物秸稈、森林經(jīng)營(yíng)和木材加工剩余物等）約10億～12億t，可收集的約為7億～8億t，目前利用率不足30%。通過(guò)政策鼓勵(lì)，加大技術(shù)創(chuàng)新力度，有效利用這部分資源可為緩解造紙行業(yè)纖維原料供應(yīng)短缺問(wèn)題提供有效途徑。

《造紙信息》記者：根據(jù)國(guó)家政策，2021年起我國(guó)已全面停止廢紙進(jìn)口，這對(duì)原本就纖維原料嚴(yán)重缺乏的我國(guó)造紙?jiān)鲜袌?chǎng)，更是雪上加霜。請(qǐng)您分析一下，當(dāng)前我國(guó)造紙行業(yè)應(yīng)該采取怎樣的纖維原料供應(yīng)策略？

房桂干：這個(gè)問(wèn)題是一個(gè)系統(tǒng)工程，也是一個(gè)大課題，寥寥數(shù)語(yǔ)也不能說(shuō)得很清楚。我認(rèn)為通過(guò)多途徑的方法協(xié)同，可以解決或緩解我國(guó)纖維原料供應(yīng)短缺的壓力。可以概括為“深入挖潛，積極拓展”的策略。

深入挖潛包括：一是繼續(xù)加強(qiáng)國(guó)內(nèi)廢紙回收和利用力度，2020年利用國(guó)內(nèi)廢紙總量已經(jīng)達(dá)到5493萬(wàn)t，回收率46.5%，仍存在較大空間。要進(jìn)一步優(yōu)化回收網(wǎng)點(diǎn)布局，爭(zhēng)取做到能收盡收，回收時(shí)做好分類(lèi)和質(zhì)量管控工作；二是加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步優(yōu)化和升級(jí)制漿工藝過(guò)程，努力提高制漿得率?；瘜W(xué)法制漿漂白過(guò)程要盡量減少纖維素的降解，高得率制漿過(guò)程要有效改善預(yù)浸軟化效果減少化學(xué)品用量，從而提高制漿得率；三是積極開(kāi)發(fā)和應(yīng)用纖維分級(jí)技術(shù)，提升紙漿利用效率和使用價(jià)值；四是積極開(kāi)發(fā)和應(yīng)用產(chǎn)品低定量化和提高填料添加量等技術(shù)；五是各個(gè)企業(yè)要積極推行多元化制漿和多元化產(chǎn)品模式，有利于充分發(fā)揮纖維原料的利用率和使用效能。

積極拓展包括：一是繼續(xù)推行林漿紙一體化戰(zhàn)略，鼓勵(lì)大型企業(yè)積極定向培育和發(fā)展原料林基地；二是鼓勵(lì)大型制漿造紙企業(yè)走出國(guó)門(mén)，選擇資源條件好政治穩(wěn)定的國(guó)家建設(shè)大型制漿生產(chǎn)線；三是積極開(kāi)發(fā)和推廣農(nóng)林剩余物清潔制漿技術(shù)，自主研發(fā)適合我國(guó)原料特征的國(guó)產(chǎn)大型核心裝備，特別要關(guān)注設(shè)備的成套性；四是有關(guān)部門(mén)要制定和出臺(tái)與非木纖維原料制漿產(chǎn)業(yè)相配套的政策和措施，鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)秸稈的收集和儲(chǔ)運(yùn)，鼓勵(lì)非木纖維原料基地的建設(shè)，推動(dòng)非木纖維原料制漿產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因?yàn)槟壳按蟛糠值胤教幱诓还膭?lì)和嚴(yán)控狀態(tài)。

《造紙信息》記者：您多年從事高得率漿方面的研究，請(qǐng)分析一下，在我國(guó)發(fā)展高得率漿，利和弊各是什么，根據(jù)目前我國(guó)造紙行業(yè)的實(shí)際狀況以及國(guó)家的環(huán)保政策，我們發(fā)展高得率漿具備的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)各是什么？

房桂干：20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于高得率制漿技術(shù)具有原料適應(yīng)性廣、原料利用率高、單位產(chǎn)能投資強(qiáng)度低、規(guī)模效應(yīng)不太敏感等優(yōu)勢(shì)，在我國(guó)得到了迅速發(fā)展。在近30年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，在我國(guó)發(fā)展高得率漿的利和弊方面，我想談?wù)勛约翰怀墒斓目捶?，一管之?jiàn)提交各位方家商榷。利的方面：高得率漿為緩解纖維原料供應(yīng)短缺的壓力起到了積極的作用；弊的方面：高得率制漿的關(guān)鍵核心技術(shù)和設(shè)備主要依賴(lài)進(jìn)口，在化學(xué)品減量、節(jié)能降耗和廢水高效低成本處理等方面還有很多工作要做。

盡管存在一些問(wèn)題，我國(guó)高得率漿仍將繼續(xù)得到進(jìn)一步的發(fā)展。除了前文提到的高得率漿技術(shù)自身優(yōu)勢(shì)之外，我國(guó)還存在以下幾方面的優(yōu)勢(shì)：①纖維原料的巨大市場(chǎng)需求與供應(yīng)短缺的矛盾；②企業(yè)對(duì)高得率制漿生產(chǎn)運(yùn)行和紙漿應(yīng)用已經(jīng)積累了大量人才和豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)；③相關(guān)高校、科研院所的高得率制漿技術(shù)、廢水高效處理技術(shù)研發(fā)能力得到了全面的提升，國(guó)內(nèi)制漿造紙裝備企業(yè)在高得率制漿裝備國(guó)產(chǎn)化方面的努力已初見(jiàn)成效；④“限塑”“禁廢”政策出臺(tái)后，部分領(lǐng)域紙制品有望在一定范圍內(nèi)替代塑料制品，這將進(jìn)一步催生市場(chǎng)對(duì)高得率漿的新需求；⑤隨著技術(shù)進(jìn)步，高得率漿適合配抄的紙和紙板品種范圍將進(jìn)一步拓寬，有利于改善產(chǎn)品質(zhì)量降低生產(chǎn)成本。

事物的發(fā)展往往是雙刃劍，有其優(yōu)勢(shì)就必有其劣勢(shì)。所以在積極發(fā)展高得率制漿產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，我們還要高度關(guān)注以下幾方面問(wèn)題：首先，高得率制漿低投入的特點(diǎn)，決定了其不同于化學(xué)法制漿，具有規(guī)模效應(yīng)不太敏感的特征。因此高得率制漿生產(chǎn)線產(chǎn)能規(guī)模要根據(jù)需要靈活決策，且不宜獨(dú)立建設(shè)，應(yīng)該依附于制漿造紙綜合企業(yè)建設(shè)，可以取得最大的協(xié)同效應(yīng)；其次，要高度重視自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)關(guān)鍵技術(shù)和核心裝備的研發(fā)，并鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)企業(yè)積極選擇；再次，在雙碳戰(zhàn)略下，高得率制漿生產(chǎn)線要積極推廣應(yīng)用“化學(xué)品減量”“低能耗制漿”“紙漿提質(zhì)”“廢水資源化利用”等最新技術(shù)；另外，非木纖維原料高得率制漿技術(shù)剛剛起步，不少技術(shù)關(guān)鍵有待突破。特別是要推行“原料全質(zhì)化”利用的理念，發(fā)展“農(nóng)一漿一能源一有機(jī)肥”一體化模式。

《造紙信息》記者：全球范圍內(nèi)，高得率制漿相關(guān)技術(shù)在哪些方面還可以繼續(xù)深化發(fā)展？

房桂干：這個(gè)問(wèn)題有點(diǎn)大，我的回答可能難免存在以偏概全的現(xiàn)象，不妥之處敬請(qǐng)方家指正?；谧约簻\顯的認(rèn)識(shí)，在這里我談一些不成熟的看法。

技術(shù)方面：木片質(zhì)量快速檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)；有效預(yù)處理技術(shù)，開(kāi)發(fā)平衡木片水分分布、有效去除木片中抽出物、避免纖維損傷的木片生物結(jié)構(gòu)拆解等技術(shù)；高效均質(zhì)預(yù)浸軟化技術(shù)，改善物料滲透性，實(shí)現(xiàn)物料均質(zhì)軟化；節(jié)能磨漿技術(shù)；高效綠色漂白技術(shù)；高得率漿纖維表面修飾改性技術(shù)；纖維廢水處理中水高比例回用技術(shù)等。

裝備方面：木片質(zhì)量快速檢測(cè)設(shè)備，木片篩選除雜設(shè)備，木片組織結(jié)構(gòu)有效拆解設(shè)備，高效浸漬和均質(zhì)軟化反應(yīng)設(shè)備，纖維細(xì)胞壁定向解離節(jié)能磨漿裝備，低能耗高得率漿纖維分級(jí)設(shè)備，針對(duì)高得率漿特征的抄前打漿（調(diào)理）設(shè)備等。

高得率漿應(yīng)用拓展方面：白度穩(wěn)定性和軟化技術(shù)，高得率漿在模塑，功能性新材料領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，高得率漿細(xì)小組分納米化技術(shù)，其他拓展高得率漿應(yīng)用范圍的技術(shù)等。

《造紙信息》記者：國(guó)前全球造紙工業(yè)無(wú)論是產(chǎn)品質(zhì)量，還是生產(chǎn)設(shè)備都已較為先進(jìn)，有人認(rèn)為，造紙行業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新工作似乎已到瓶頸期，不容易獲得具有很大突破性的研發(fā)成果。作為行業(yè)專(zhuān)家，請(qǐng)您預(yù)測(cè)一下，下一步造紙行業(yè)的科研工作會(huì)在哪個(gè)領(lǐng)域，哪些方面有所突破？行業(yè)的科研工作者需要做哪些準(zhǔn)備以迎接未來(lái)？

房桂干：科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)會(huì)不斷提出新的需求和要求。因此，制漿造紙產(chǎn)業(yè)作為傳統(tǒng)行業(yè)，將不斷面臨新的技術(shù)需求，不能說(shuō)“造紙行業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新工作已到瓶頸期，不容易獲得具有很大突破性的研發(fā)成果”。

制漿造紙產(chǎn)業(yè)是典型的生物質(zhì)煉制和循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，這個(gè)觀點(diǎn)已經(jīng)形成了共識(shí)。圍繞這個(gè)主題，針對(duì)限塑、化石類(lèi)資源替代等需求，制漿造紙產(chǎn)業(yè)將會(huì)不斷拓展其內(nèi)涵。首先，要實(shí)現(xiàn)制漿造紙產(chǎn)業(yè)從數(shù)量型向質(zhì)量型轉(zhuǎn)型升級(jí)的目標(biāo)，現(xiàn)有生產(chǎn)線仍然有迫切的技術(shù)創(chuàng)新和升級(jí)改造的需求；其次，雙碳戰(zhàn)略的推進(jìn)對(duì)行業(yè)節(jié)能、減排、降耗等清潔生產(chǎn)技術(shù)提出了更高的要求；再次，關(guān)鍵裝備和有關(guān)核心技術(shù)依賴(lài)進(jìn)口等卡脖子情況，我們必須要積極開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工程化技術(shù)和成套裝備，這項(xiàng)任務(wù)任重而道遠(yuǎn)。作為典型的生物質(zhì)煉制和循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，必須積極拓展和延伸紙漿纖維應(yīng)用領(lǐng)域、化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜官能團(tuán)豐富白勺木質(zhì)素的高值化利用、低聚糖功能性產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)等；在化石類(lèi)資源部分替代方面，制漿產(chǎn)業(yè)具有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，必將發(fā)揮不可或缺的重要作用，在此就不逐一列舉。僅依據(jù)以上需求，就有很多重要的基礎(chǔ)理論、技術(shù)關(guān)鍵和核心裝備需要組織專(zhuān)業(yè)力量進(jìn)行科技攻關(guān)，完全有可能取得重大的突破性成果。

習(xí)近平總書(shū)記2021年在兩院院士大會(huì)上的講話中指出，“實(shí)踐證明，我國(guó)自主創(chuàng)新事業(yè)是大有可為的！我國(guó)廣大科技工作者是大有作為的！我國(guó)廣大科技工作者要以與時(shí)俱進(jìn)的精神、革故鼎新的勇氣、堅(jiān)忍不拔的定力，面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，把握大勢(shì)、搶占先機(jī)，直面問(wèn)題、迎難而上，肩負(fù)起時(shí)代賦予的重任，努力實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)！”

征途漫漫，惟有奮斗。我們?cè)旒埧萍脊ぷ髡撸o緊結(jié)合行業(yè)的發(fā)展需求，進(jìn)行選題立項(xiàng)并開(kāi)展科研活動(dòng)?；A(chǔ)理論研究一定要服務(wù)于技術(shù)關(guān)鍵的突破，技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程中一定要時(shí)刻秉承清潔生產(chǎn)、全質(zhì)利用、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的理念。要不斷深入企業(yè)開(kāi)展調(diào)研和技術(shù)服務(wù)活動(dòng)，親身感受企業(yè)技術(shù)需求的迫切性。讓我們的科研活動(dòng)服務(wù)于國(guó)家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展的重大需求。

二等獎(jiǎng)

題目：CNC經(jīng)ATRP接枝含胺基聚合物制備具有pH響應(yīng)Pickering乳化劑

作者：付時(shí)雨

李鳴

單位：華南理工大學(xué)制漿造紙工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

獲獎(jiǎng)?wù)咝穆?/p>

首先感謝《中國(guó)造紙》每年進(jìn)行論文評(píng)獎(jiǎng)并給予鼓勵(lì)。這個(gè)優(yōu)良的傳統(tǒng)對(duì)促進(jìn)中國(guó)造紙和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。同時(shí)也感謝各位評(píng)委專(zhuān)家對(duì)論文“CNC經(jīng)ATRP接枝含胺基聚合物制備具有pH響應(yīng)Pickering”的認(rèn)可和興趣。該工作的研發(fā)始于2016年，利用納米纖維素具有高的比表面積能穩(wěn)定乳液等分散相的特性，設(shè)計(jì)了納米纖維素接枝含有長(zhǎng)鏈碳胺基基團(tuán)的Pickering乳化劑，該乳化劑可以穩(wěn)定油／水混合乳液，并具有pH響應(yīng)性。油／水混合乳液中通入二氧化碳酸化或者除去二氧化碳實(shí)現(xiàn)乳化和破乳的快速轉(zhuǎn)化，該體系在汽油的安全運(yùn)輸中具有應(yīng)用前景。

《造紙信息》記者：首先祝賀您和您的團(tuán)隊(duì)撰寫(xiě)的論文獲得《中國(guó)造紙》2021年度“仙鶴杯”優(yōu)秀論文評(píng)選二等獎(jiǎng)。您從2016年就開(kāi)始研究CNC改性對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響，請(qǐng)分享一下當(dāng)初您為何選擇這個(gè)課題，以及研究的內(nèi)容和目的。

付時(shí)雨：首先感謝《中國(guó)造紙》每年進(jìn)行論文評(píng)獎(jiǎng)并給予鼓勵(lì)。這個(gè)優(yōu)良的傳統(tǒng)對(duì)促進(jìn)中國(guó)造紙和相關(guān)行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。同時(shí)也感謝各位評(píng)委專(zhuān)家對(duì)本論文的認(rèn)可和興趣。我們團(tuán)隊(duì)開(kāi)展納米纖維素的相關(guān)工作始于2010年對(duì)植物纖維細(xì)胞壁中纖維素結(jié)構(gòu)與性能的研究。實(shí)際上，纖維素在植物細(xì)胞壁中存在天然的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，構(gòu)成細(xì)胞壁的骨架。人們對(duì)納米纖維素的研究已有80多年的歷史，隨著研究技術(shù)的進(jìn)步、認(rèn)識(shí)的深入，以及納米材料的魅力，越來(lái)越多的研究人員開(kāi)始進(jìn)行納米纖維素及其應(yīng)用的研究。例如TEMPO氧化制備納米纖維素的新技術(shù)出現(xiàn)，將納米纖維素相關(guān)的理論和應(yīng)用研究推向高潮。我們最初的想法是：納米纖維素具有高的彈性模量，在復(fù)合高分子材料中，能起到增強(qiáng)作用。我們將納米纖維素加入PVA、聚氨酯彈性體中，均有較好的增強(qiáng)效果。但是納米纖維素的表面擁有豐富的羥基，親水性很強(qiáng)，與高分子材料復(fù)合時(shí)，相容性不好，且容易團(tuán)聚．因此對(duì)納米纖維素進(jìn)行表面改性是研究?jī)?nèi)容的一個(gè)主要方面。通過(guò)不同功能基團(tuán)的改性，可以賦予納米纖維素不同的功能和性質(zhì)。

納米纖維素具有納米尺寸，有非常大的比表面積，其表面電荷達(dá)到一定值時(shí)，在水相中能夠穩(wěn)定分散。Pickering乳液是以超細(xì)固體顆粒作為乳化劑而得到的乳狀液。隨著纖維素科學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多的人采用微晶纖維素、納米纖維素作為Pickering乳化劑，為了使納米纖維素Pickering乳化劑有更廣泛的應(yīng)用，通常對(duì)納米纖維素進(jìn)行改性和修飾，我們團(tuán)隊(duì)就是先對(duì)納米纖維素進(jìn)行改性，接枝了具有胺基的長(zhǎng)鏈，使其具有pH響應(yīng)性。通過(guò)控制pH可以達(dá)到乳化和破乳的轉(zhuǎn)化，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

《造紙信息》記者：功能高分子材料科學(xué)研究的國(guó)標(biāo)之一是新的制備方法研究，在本課題中，您研發(fā)了哪些Piekering乳化劑的制備方法？這些新的制備方式使Piekering乳化劑具備了哪些特征？

付時(shí)雨：對(duì)材料的改性方法有很多，本研究中采用了原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）的方法。通過(guò)在納米纖維素表面接枝溴代異丁?；螅趤嗐~氧化還原催化劑的作用下可以發(fā)生聚合反應(yīng)，具有丙烯酸酯結(jié)構(gòu)的單體能夠進(jìn)行可控聚合。這個(gè)反應(yīng)是高分子化學(xué)中的一個(gè)經(jīng)典反應(yīng)，利用這個(gè)反應(yīng)，我們對(duì)聚合的單體進(jìn)行改造和選擇，就能夠獲得所需要的功能。因此，我們選擇單體時(shí)，賦予其不同的胺基，胺基的脂肪基團(tuán)具有不同長(zhǎng)度的碳鏈，尋找合適碳鏈的丙烯酸酯單體，在納米纖維素上聚合后就可以獲得具有pH響應(yīng)的Pickering乳液。這種乳液通過(guò)通入二氧化碳就可以達(dá)到酸化，使胺基變?yōu)殇@基，乳化效果增強(qiáng)；如果需要破乳，只需要通入氮?dú)廒s走二氧化碳，銨基再變回為胺基，達(dá)到破乳效果，整個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單、安全、無(wú)毒。

《造紙信息》記者：限塑令實(shí)施后，造紙科研工作者們也積極參與到代塑材料的研究中，請(qǐng)分享一下近期您在植物纖維基產(chǎn)品代塑方面的最新研究進(jìn)展。

付時(shí)雨：塑料白色污染和微塑料是當(dāng)今環(huán)境污染中的嚴(yán)峻問(wèn)題。利用植物纖維等生物質(zhì)材料制造能用于包裝和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大宗材料具有十分重要的意義。但植物纖維材料具有致命的弱點(diǎn)——可塑化可加工性能差，主要原因是植物纖維構(gòu)造具有多孔性，因此脆性大。將部分細(xì)胞壁成分除去后壓縮，可降低孔隙，使木基材料具有更高的強(qiáng)度。將植物纖維細(xì)胞壁成分進(jìn)行部分改性，并實(shí)現(xiàn)可塑化，使之可加工，從而實(shí)現(xiàn)代塑的可能。

我們進(jìn)行了對(duì)木粉預(yù)處理后的酯化改性，高接枝度的纖維素、半纖維素和木素混合物可以直接成膜，就像塑料膜一樣，此工作仍在進(jìn)行中。部分改性的纖維能夠與PLA復(fù)合，加工成可降解的塑料制品，對(duì)代塑來(lái)說(shuō)具有重要意義。我們的設(shè)想是將植物纖維部分改性，仍然可以濕法成形，然后進(jìn)行熱壓塑化，希望可以制備替代塑料的可降解農(nóng)膜，減少環(huán)境污染。當(dāng)然這個(gè)想法尚未成熟，希望各位專(zhuān)家多多批評(píng)指正。

《造紙信息》記者：多年來(lái)您致力于納米功能材料的研究工作，并取得了豐碩的研究成果。作為行業(yè)專(zhuān)家，您認(rèn)為未來(lái)我國(guó)納米功能材料的研究發(fā)展將走向何方？

付時(shí)雨：多年來(lái)，我們進(jìn)行納米纖維素的相關(guān)研究積累了許多經(jīng)驗(yàn)，做了一些有意義的研究工作，也談不上豐碩的成果，不過(guò)我確實(shí)認(rèn)為納米功能材料，特別是納米纖維素基材料很有研究?jī)r(jià)值。

我國(guó)科技部每年都有納米技術(shù)的專(zhuān)項(xiàng)指南，希望我國(guó)的年輕科學(xué)家能夠在此領(lǐng)域發(fā)揮自己的創(chuàng)造性，踏踏實(shí)實(shí)地去做一些研究工作。由于納米技術(shù)涉及到納米維度，很多性質(zhì)與我們的宏觀現(xiàn)象是不同的，科研工作者必須要有這個(gè)基本概念，有些可能要從量子力學(xué)方面來(lái)考慮。我們的年輕一代，不光要學(xué)習(xí)這些技術(shù)方面的知識(shí)，還需要在數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)知識(shí)方面加強(qiáng)學(xué)習(xí)，這樣才能對(duì)世界具有更加深入的認(rèn)識(shí)和理解。

從納米纖維素功能材料方面來(lái)說(shuō)，生物質(zhì)基的穿戴材料仍然是值得探索的方向，因此在高性能的水凝膠、氣凝膠、共溶凝膠等方面需要有創(chuàng)新的思考和設(shè)計(jì)；利用納米纖維素構(gòu)筑大塊材料仍需要理論和實(shí)踐的創(chuàng)新；利用天然納米纖維素的構(gòu)造構(gòu)筑新材料等都是未來(lái)值得探索的方向。