松香、松節(jié)油、活性炭,生活中都不陌生。
松香可以作為焊接的輔助材料,樟腦是傳統(tǒng)的居家必備品,有車一族多會在車箱內(nèi)放一包除臭劑去除甲醛等異味。樟腦是松節(jié)油深加工產(chǎn)品,除臭劑的主要成分就是活性炭。
除了這些,它們還能做什么?
中國林科院林產(chǎn)化學工業(yè)研究所科研處處長劉軍利說,隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高,它們被廣泛地應用于軍工、醫(yī)藥、食品、建材、紡織等國民經(jīng)濟的各個領域。
松脂產(chǎn)業(yè)是我國林產(chǎn)化學工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè),由松脂加工得到的松香、松節(jié)油有400多種用途。
據(jù)介紹,松香、松節(jié)油可以低附加值直接利用,也可以通過化學改性進行高附加值深加工利用。發(fā)達國家主要將松香、松節(jié)油進行化學改性提高其穩(wěn)定性,深加工利用率近100%;而我國目前有近一半的松香是以原料形式出口,深加工利用率不足40%。
劉軍利說,松香、松節(jié)油容易氧化、聚合、變色和變質,這些特點影響了對其進行深加工利用。因此,如何從根本上消除松香結構中的變色因子,使松香無色化、穩(wěn)定化,一直是松脂產(chǎn)業(yè)領域的技術難題。
林產(chǎn)化學工業(yè)研究所研發(fā)的松香、松節(jié)油結構穩(wěn)定化及深加工利用技術,在松香無色化、松香松節(jié)油化學結構穩(wěn)定化機理方面取得了突破。
這項成果將化學改性和物理方法綜合應用于松香的改性處理,使松香的化學組成發(fā)生了根本變化,使松香分子中不穩(wěn)定的樅酸等樅酸型樹脂酸含量大幅減少,而具有穩(wěn)定結構的二氫樅酸、四氫樅酸和去氫樅酸的含量顯著提高。這就使松香完全除去黃色基團,使其色澤、穩(wěn)定性、抗氧性等各項理化指標達到國外同類產(chǎn)品水平。
專家對此評價,這項成果總體國際先進、部分國內(nèi)外首創(chuàng),技術和產(chǎn)品都具有很強的國際市場競爭能力。其中,松香的高穩(wěn)定化無色化技術,具有國際先進水平,產(chǎn)品達到或超過國外同類產(chǎn)品性能指標;無色松香樹脂化技術為國內(nèi)外首創(chuàng),產(chǎn)品達到國外同類產(chǎn)品的性能指標;戶外電氣絕緣特種環(huán)氧樹脂合成技術國內(nèi)領先,產(chǎn)品達到、部分超過國外同類產(chǎn)品性能指標,價格僅為國外產(chǎn)品的50%-55%;松節(jié)油萜類加氫和氧化技術國際先進,產(chǎn)品達到國外同類產(chǎn)品性能指標,設備投資及生產(chǎn)成本低,安全性高,易推廣應用;松節(jié)油萜類系列高級香料合成技術部分國內(nèi)外首創(chuàng)、部分國際先進,產(chǎn)品達到國外同類產(chǎn)品性能指標,生產(chǎn)成本低,工藝技術要求低,易推廣應用。目前,本成果已在4家企業(yè)推廣應用。初步估算,年均將新增產(chǎn)值1億元、利稅2000萬元,農(nóng)民可增收超過5000萬元。
與松香、松節(jié)油一樣,活性炭也是一種重要的林產(chǎn)化工產(chǎn)品。它是工業(yè)生產(chǎn)和人們生活中不可或缺的理想的吸附材料。
劉軍利說,我國活性炭年產(chǎn)量接近50萬噸,出口量近20萬噸,是名副其實的世界第一生產(chǎn)大國和出口大國。但活性炭在孔隙微結構調(diào)控以及表面基團定向修飾技術方面,缺乏基礎理論研究和有效的定向控制制備手段,導致產(chǎn)品品種單一、應用領域窄、產(chǎn)品質量不穩(wěn)定,高性能產(chǎn)品主要依賴進口。因此,迫切需要研發(fā)適用不同應用領域的新型活性炭材料,提高活性炭行業(yè)整體技術水平及農(nóng)林廢棄物綜合利用效率。
經(jīng)過13年的技術攻關,林產(chǎn)化學工業(yè)研究所開發(fā)出高吸附功能性活性炭定向制備與應用技術,成功破解了難題。
科研人員利用木屑、酸木素等農(nóng)林廢棄物,通過活性炭孔隙結構、表面基團與選擇性吸附關系基本科學問題和理論的創(chuàng)新研究,圍繞活性炭超微孔隙結構定向調(diào)控、表面功能化基團選擇性修飾、木質原料低分子化自成型造粒等關鍵技術開展研究,創(chuàng)新集成開發(fā)了活性炭定向制備工藝方法及清潔生產(chǎn)關鍵裝備,大幅度提高了活性炭選擇性吸附能力,實現(xiàn)了廢棄資源高值化利用和節(jié)能減排的目的。
在這項成果中,他們首創(chuàng)了類分子篩微孔孔隙催化活化定向調(diào)控、介孔納米級孔隙結構二次活化定向調(diào)控、微孔與介孔高溫定向重整等定向成孔方法和制備技術,獨創(chuàng)了表面功能化基團選擇性修飾、氧化性氣氛空氣氧化和化學藥品催化氧化等產(chǎn)業(yè)化技術,突破了捏合機熱量消耗大、成型性能差的技術瓶頸,自主研究設計了特定孔型的成型模具,縮短捏合和成型時間,大大提高了成型顆粒的強度。
目前,這項成果已成功應用于江蘇、上海、江西、安徽、浙江等地的活性炭生產(chǎn)企業(yè),建立了12條生產(chǎn)線,開發(fā)了20余種新產(chǎn)品。2009年-2011年,累計生產(chǎn)顆?;钚蕴?.7萬噸、粉狀活性炭3.2萬噸。通過示范生產(chǎn)線的建設和產(chǎn)品的應用,共新增產(chǎn)值7.5727億元,新增利潤1.3316億元、稅收3715萬元,出口創(chuàng)匯1862萬美元。