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(huì)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(xué)工業(yè)研究所科研處處長劉軍利說,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,它們被廣泛地應(yīng)用于軍工、醫(yī)藥、食品、建材、紡織等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。
松脂產(chǎn)業(yè)是我國林產(chǎn)化學(xué)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(xué)改性進(jìn)行高附加值深加工利用。發(fā)達(dá)國家主要將松香、松節(jié)油進(jìn)行化學(xué)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(zhì),這些特點(diǎn)影響了對其進(jìn)行深加工利用。因此,如何從根本上消除松香結(jié)構(gòu)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(lǐng)域的技術(shù)難題。
林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所研發(fā)的松香、松節(jié)油結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化及深加工利用技術(shù),在松香無色化、松香松節(jié)油化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化機(jī)理方面取得了突破。
這項(xiàng)成果將化學(xué)改性和物理方法綜合應(yīng)用于松香的改性處理,使松香的化學(xué)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(jié)構(gòu)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(tuán),使其色澤、穩(wěn)定性、抗氧性等各項(xiàng)理化指標(biāo)達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平。
專家對此評價(jià),這項(xiàng)成果總體國際先進(jìn)、部分國內(nèi)外首創(chuàng),技術(shù)和產(chǎn)品都具有很強(qiáng)的國際市場競爭能力。其中,松香的高穩(wěn)定化無色化技術(shù),具有國際先進(jìn)水平,產(chǎn)品達(dá)到或超過國外同類產(chǎn)品性能指標(biāo);無色松香樹脂化技術(shù)為國內(nèi)外首創(chuàng),產(chǎn)品達(dá)到國外同類產(chǎn)品的性能指標(biāo);戶外電氣絕緣特種環(huán)氧樹脂合成技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先,產(chǎn)品達(dá)到、部分超過國外同類產(chǎn)品性能指標(biāo),價(jià)格僅為國外產(chǎn)品的50%-55%;松節(jié)油萜類加氫和氧化技術(shù)國際先進(jìn),產(chǎn)品達(dá)到國外同類產(chǎn)品性能指標(biāo),設(shè)備投資及生產(chǎn)成本低,安全性高,易推廣應(yīng)用;松節(jié)油萜類系列高級香料合成技術(shù)部分國內(nèi)外首創(chuàng)、部分國際先進(jìn),產(chǎn)品達(dá)到國外同類產(chǎn)品性能指標(biāo),生產(chǎn)成本低,工藝技術(shù)要求低,易推廣應(yīng)用。目前,本成果已在4家企業(yè)推廣應(yīng)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(shí)的世界第一生產(chǎn)大國和出口大國。但活性炭在孔隙微結(jié)構(gòu)調(diào)控以及表面基團(tuán)定向修飾技術(shù)方面,缺乏基礎(chǔ)理論研究和有效的定向控制制備手段,導(dǎo)致產(chǎn)品品種單一、應(yīng)用領(lǐng)域窄、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,高性能產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。因此,迫切需要研發(fā)適用不同應(yīng)用領(lǐng)域的新型活性炭材料,提高活性炭行業(yè)整體技術(shù)水平及農(nóng)林廢棄物綜合利用效率。
經(jīng)過13年的技術(shù)攻關(guān),林產(chǎn)化學(xué)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(yīng)用技術(shù),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(jié)構(gòu)、表面基團(tuán)與選擇性吸附關(guān)系基本科學(xué)問題和理論的創(chuàng)新研究,圍繞活性炭超微孔隙結(jié)構(gòu)定向調(diào)控、表面功能化基團(tuán)選擇性修飾、木質(zhì)原料低分子化自成型造粒等關(guān)鍵技術(shù)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(guān)鍵裝備,大幅度提高了活性炭選擇性吸附能力,實(shí)現(xiàn)了廢棄資源高值化利用和節(jié)能減排的目的。
在這項(xiàng)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(jié)構(gòu)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(shù),獨(dú)創(chuàng)了表面功能化基團(tuán)選擇性修飾、氧化性氣氛空氣氧化和化學(xué)藥品催化氧化等產(chǎn)業(yè)化技術(shù),突破了捏合機(jī)熱量消耗大、成型性能差的技術(shù)瓶頸,自主研究設(shè)計(jì)了特定孔型的成型模具,縮短捏合和成型時(shí)間,大大提高了成型顆粒的強(qiáng)度。
目前,這項(xiàng)成果已成功應(yīng)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(jì)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(shè)和產(chǎn)品的應(yīng)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。