附件4 废纸纤维改性增强及清洁生产关键技术及产业化应用.doc

附件 5： 2019 年辽宁省科学技术奖提名项目公示内容 （科技进步奖） 项目名称:废纸纤维改性增强及清洁生产关键技术及产业化应用 提名者: 大连工业大学 一、提名意见 提名意见：（不超过 600 字） 我单位认真审阅了该项目提名书及附件材料，确认全部材料真实有效，相关栏目 符合填写要求。按照要求，我单位和完成人所在单位都已对该项目进行了公示，目前 无异议。 我国是全球第一造纸大国，纸浆需求量巨大，废纸纤维的使用在节约资源与能源 方面起到了重要作用，但也存在废纸纤维循环使用过程中强度下降、制浆废水不易处 理等问题。该项目（1）创新地利用改性壳聚糖结合硅藻土二元体系捕集和固定化废 纸浆中的阴离子垃圾解决废纸浆利用过程中的系统污染和留着问题；（2）利用生物 酶水解废纸浆中木质素-碳水化合物LCC复合体、软化二次纤维改善成纸强度；（3） 利用生物质基绿色吸附剂处理造纸废水中污染物，实现废水无排放循环利用和制浆造 纸清洁生产。该项目废纸纤维改性增强及清洁生产关键技术的提出及应用处于国内领 先水平。 项目技术自2015年以来先后在辽宁兴东科技有限公司、辽宁抚顺琥珀纸业有限公 司、山东华泰纸业有限公司等省内外企业推广应用，创造了显著的经济效益和社会效 益，为实现辽宁省造纸工业的绿色可持续发展做出了重大贡献。 对照省科学技术进步奖授奖条件，提名该项目为2019年度辽宁省【科学技术进步 奖】二等奖。 二、项目简介（限 1 页） 造纸工业是一个与国民经济发展和社会文明建设息息相关的重要产业，也是 我国国民经济的支柱产业，作为全球第一造纸大国，原料短缺和污染严重是制约 我国造纸工业发展的瓶颈问题，而在森林纤维资源匮乏、环保要求越来越严格的 辽宁省问题更加突出，废纸纤维的高效利用是解决这一问题的关键。近几年，我 国废纸纤维作为造纸原料比例已达 65%以上，且逐年上升。但废纸纤维造纸过程 中还存在纤维多次使用后的质量下降、制浆废水成分复杂不易处理等问题。该项 目在科技部、国家基金委、辽宁省自然科学基金计划及相关企业的资助下，成功 解决了废纸纤维利用过程中强度下降、系统污染和水处理困难等关键共性技术问 题，为辽宁省乃至全国造纸行业的科技进步和可持续发展做出了贡献。 该项目的主要技术内容包括：（1）解析了废纸纤维生产箱板纸过程中黑色斑 点的形成机理，发明了硅藻土吸附及改性壳聚糖固定化协同解决废纸浆中阴离子 垃圾带来的成形网污染、纸页孔洞和纤维单程留着率低的问题，在硅藻土用量 3.5%， 改性壳聚糖用量 0.1%的条件下， 纤维单程留着率提高 20%以上， 黑点纸病减少 80%， 纸机白水 COD 下降了 35%，提高了纸机的运行效率；（2）构建了木聚糖酶和外 切纤维素酶为主的复合生物酶系，在木聚糖酶用量 4IU/g 原料、纤维素酶用量 5FPU/g 原料，温度 45℃、pH5.0 条件下处理 30min 废纸纤维，促进了废纸浆中木质 素-碳水化合物 LCC 复合体链接打开及纤维表面起毛、软化和吸水润涨，纸页抗张 指数提高 25%、撕裂指数提高 20%、环压指数提高 15%以上；（3）研制了纤维 素壳聚糖复合微球及酚醛改性木质素生物质基吸附剂，在用量不超过 0.1%的条件 下，Pb2+的去除率 97.8%、Cd2+的去除率 63.8%、Cr3+的去除率 62.5%以上，简单实 现废水中污染物的去除和水循环利用，实现了制浆造纸清洁生产。 该项目申请国家专利 15 件，取得国家授权专利 8 件。出版学术专著 8 部，其 中主编的《制浆造纸污染控制》和《再生纤维与废纸脱墨技术》分别被评为高等 教育“十二五”规划教材和国家级精品教材。公开发表学术论文 70 余篇（其中 SCI 收录 38 篇，JCR 一区论文 16 篇）。通过该技术的实施，废纸纤维强度平均提高 20% 以上，节省木材纤维 50%以上，单位产品能耗降低 15%以上。已在辽宁兴东科技 有限公司、辽宁琥珀纸业有限责任公司、山东华泰纸业等多家省内外企业推广应 用，近三年累计新增销售额 48 亿元、利润 4.5 亿元。通过废纸纤维增强、制浆废 水处理、纸机效率提升和节约造纸原料为企业创造了良好的经济效益和社会效益。 三、客观评价 围绕创新性、应用效益和经济社会价值进行客观、真实、准确评价。填写的 评价意见要有客观依据，主要包括与国内外相关技术的比较，国家相关部门正式 作出的技术检测报告、验收意见、鉴定结论，国内外重要科技奖励，国内外同行 在重要学术刊物、学术专著和重要国际学术会议公开发表的学术性评价意见等， 可在附件中提供证明材料。非公开资料（如私人信函等）不能作为评价依据。 （1）高水平论文的发表与评价 在纤维改性增强方面，项目完成人王海松在工程技术二区期刊 Biochem. Eng. J.,2013,82(15):183-187 发表的文章已被他引 31 次。加拿大新布伦瑞克大学化学系 造纸研发中心主任、加拿大工程院院士、“长江学者”讲座教授、国家“千人计划”倪 永浩教授多次在大会报告中提到其相关研究借鉴了这篇文献的思路，并给予了很 高的评价，充分体现了生物酶改性增强纤维的原始创新性。 在生物基吸附剂处理水中重金属方面，项目完成人王海松等在英国皇家化学 学会 SCI 一区权威期刊 Chem. Commun.,2012, 48 (59), 7350–7352 作为封面发表的 “Magnetic cellulose-chitosan hydrogels prepared from ionic liquids as reusable adsorbent for removal of heavy metal ions”文章被 Chem. Rev., 2013,113(7):48124836 （IF=52.613），Adv. Mater. 2016, 7(3), 176-180(IF=21.950)等高水平期刊评论，对 其创新性和有益效果进行了高度评价，文章累计引用已达 149 次。 在生物基助剂用于废纸纤维体系阴离子垃圾捕集和助留助滤方面，项目完成 人周景辉教授等在中文造纸类核心 TOP 期刊《中国造纸》、《中国造纸学报》和 《大连工业大学学报》多篇连载，半纤维素醚化改性及其用作造纸助剂的研究进 展[J]中国造纸,(12)2013:60-65；造纸湿强剂的研究进展[J]中国造纸,(9)2013:49-52； 低 分 子 质 量 HACC 在 废 纸 造 纸 中 的 应 用 研 究 [J] 中 国 造 纸 ,(11)2014:16-21 ； (CSPI-PEI)-膨润土微粒助留助滤体系在废纸造纸中的应用[J]中国造纸(04)2016： 12-17 ； 阳 离 子 大 豆 分 离 蛋 白 的 制 备 及 其 在 造 纸 湿 部 的 应 用 [J] 中国造纸学报 (02)2016：18-23；大豆分离蛋白-乙二胺接枝物的合成及性质[J]大连工业大学学报 (01)2016：23-28.瓜尔胶醚化改性及其在废纸湿部体系中的应用[J].大连工业大学学 报,(05)2014:337-343 等，体现了项目在国内处于领先地位。 （2）学术专著体现相关领域的影响力和创新 项目出版专著 8 部，其中主编 4 部（图 1），《制浆造纸污染控制》（韩颖主编） 一书被教育部轻化工程专业教学指导分委员会推荐，被教育部批准为“普通高等教 育“十一五”和“十二五”国家级规划教材”、“国家级精品教材”，《再生纤维与 废纸脱墨技术》（刘秉钺、韩颖主编）一书被选为现代纸生产技术丛书中对企业生 产有指导意义的参考书，《纸张结构与印刷适性》（周景辉主编）一书系“造纸及其 装备科学技术丛书”、入选“十二五国家重点图书出版规划项目”。参编教材《制浆 原理与工程》、《造纸原理与工程》、《植物纤维化学》、《制浆造纸机械与设备》也 均入选“轻化工程专业教学指导分委员会推荐用书”及“中国轻工业“十三五”规划 教材”，体现了项目完成人在国内行业和本学科的影响力和创新性。 图 1 项目出版的主编教材 （3）科技奖励体现成果的创新和技术优势 项目成果壳聚糖改性增强技术在红麻全秆可降解农用地膜中的应用研究获得 “中国轻工业联合会科学技术进步奖三等奖”（周景辉第 1 完成人，证书号： 2011-J3-5），生物酶在纤维原料水解中的应用研究获得“辽宁省自然科学学术成果 奖”（周景辉第 1 完成人，证书号：2014-LNL0016），东北落叶松纸浆二氧化氯漂 白研究获得“辽宁省科技进步三等奖”（周景辉第 1 完成人，证书号： 2003J-3-32-01），核/壳乳液聚合改性苯丙树脂提高抗水性能的研究获得“大连市科 技进步二等奖”（周景辉第 1 完成人，证书号：2004-2-19-1），体现了制浆造纸相 关技术成果的创新性和国内优势。具体获得成果和证书见图 2。 图 2 项目的主要获奖 （4）大会特邀技术报告和项目资助体现行业和官方的认可度 项目完成人王海松等的相关技术成果先后受到第六届生物产业技术研讨会 （2012）、4th International Conference on Pulping, Papermaking and Biotechnology （ 2012 ）、 2ndInternational Conference on Energy and Environmental Protection （2013）、The 4th conference on biorefinery towards bioenergy（2013） 、International Conference on Energy, Environmental & Sustainable Ecosystem Development（2015） 、 资源、能源、环境—现代制浆造纸技术和谐发展会议（2014）、2nd international conference on clean energy science （ 2014 ）、 AFOB Bioenergy and Biorefinery Division Annual Meeting and Bioenergy and Biorefinery （ 2014 ）、 5th International Conference on Biorefinery-towards Bioenergy（2015）、华东七省市造纸学会第二十 九届学术年会（2015）、全国特种纸技术交流会暨特种纸委员会年会（2015）、中 国化学会第 30 届年会高分子分会（2016）、中国造纸化学品开发应用国际技术交 流 会 （ 2018 ） 的 邀 请 ， 做 了 “Effects of steam explosion on the extraction of hemicellulose from corn stover and the properties of hand sheets” 、 “Acid-Alkaline Two-stage Pretreatments of Corn Stover for Enhancing Enzymatic Saccharification”、 “Multivariate analysis: the impact of key process parameters of alkali sulfite pretreatment of corn stover on enzymatic saccharification” 、 “Enhanced enzymatic saccharification at pH 4.0-4.7 for the corn stover pretreated by modified alkali pretreatment”“一种经济高效温和的生物质预处理新方法”、“生物炼制新模式促进造 纸行业转型升级”、“基于传统文化用纸线的转型升级及功能纸生产”、“半纤维素基 水凝胶和阻氧膜材料的制备与性能”、“超疏水纸的制备及化学品的应用”“木薯渣的 衍生化及其在表面施胶中的应用研究”等相关主题的报告，体现了相关研究成果在 行业内的认可度。 废纸纤维改性增强及清洁生产关键技术先后得到了企业专利转让或技术开发 合作项目“新疆苇业动力分厂污水处理新方法研发”（新疆博湖苇业）、“化纤厂碱溶 半纤维素的高值化利用”（唐山三友）、“高附加值纤维材料（特种纸）技术转让” （山东辰龙集团）、“纤维增强技术及开发”（锦州金日纸业）、“箱板纸废水处理关 键技术”（辽宁抚顺琥珀纸业责任有限公司）、“废纸浆清洁生产技术及工艺改进” （辽宁兴东科技纸业有限公司）等，充分体现了项目受到官方和企业的认可。 四、推广应用情况 应用情况 应就本项目技术应用的对象（如应用的单位、产品、工艺、工程、服务等） 及规模情况进行概述。 该项目技术成果已在辽宁兴东科技有限公司、辽宁抚顺琥珀纸业有限责任公 司及山东东营华泰纸业化工有限公司、山东辰龙集团有限公司（金海洋纸业）、张 家港市华兴纸业限公司、江苏双灯纸业有限公司等多家造纸企业得到应用。通过 废纸利用过程中的阴离子垃圾捕集及固定化技术、生物酶改性二次纤维增强技术、 造纸废水吸附再生循序利用清洁生产技术提升产品质量、节约纤维原料、节水节 电，为企业创造了良好的经济效益和环境效益。其中辽宁省内企业的主要应用单 位情况如下： 主要应用单位情况表 序 号 1 单位名称 应用的技术 应用对象及规模 应用起止时间 辽 宁 兴 东 科 技 阴 离 子 垃 圾 捕 集 应用废纸纤维生产挂 2015.12-至今 有限公司 及固定化技术/生 面牛皮箱板纸和高强 物 酶 改 性 二 次 纤 瓦楞原纸，产能 20 万 维增强技术/制浆 吨/年。 造纸废水处理及 循环利用 2 辽 宁 抚 顺 琥 珀 阴 离 子 垃 圾 捕 集 德国福伊特生产的幅 2016.07-至今 纸 业 有 限 责 任 及固定化技术/制 宽 6660mm，设计车 浆 造 纸 废 水 处 理 速 1200m/min，采用 公司 及循环利用 废纸纤维为原料生产 再生箱纸板，产能 30 万吨/年。 3 4 备注：主要应用单位（包含是应用单位的完成单位）情况按上表格式说明，不超过 15 个。 五、主要知识产权和标准规范等目录（不超过 10 件） 知识 产权 （标 准）类 知识产权（标准） 具体名称 国家 授权号 （地 （标准 区） 编号） 别 授权 （标准 发布） 日期 发明 一种壳聚糖季 中国 ZL2013 2015. 专利 铵盐在废纸造 105011 纸中的应用 96.8 10.28 证书编 号 （标准 批准发 布部门） 发明 权利人 专利 （标准 发明人（标准 （标 起草单 起草人） 准）有 位） 效状 态 183033 大连工 周景辉；梁 有效 2 业大学 富政；孙广 专利 卫；王海龙； 张世杰 发明 一种化学浆改 中国 ZL2011 20160 专利 性制备溶解浆 104476 的方法 08.5 113 发明 一种磁性纤维 中国 ZL2011 20151 专利 素壳聚糖微球 104476 的制备方法 43.7 118 191772 中科院 王海松；牟 有效 9 青岛生 新东；吴可 专利 物能源 佳；刘超； 与过程 于光；刘振； 研究所 王晓燕 184013 中科院 刘振；王海 有效 5 青岛生 松；牟新东 专利 物能源 刘超；于光； 与过程 王晓燕 研究所 发明 使用硅藻土提 中国 ZL2008 20100 专利 高废纸制浆封 100127 闭生产用水的 91.4 635293 609 大连工 刘秉钺；卜 有效 业大学 杨；韩颖； 专利 石海强 质量的方法 发明 一种木素重金 中国 ZL2012 20120 专利 属离子吸附剂 100724 及其制备方法 92.6 实用 中浓压力筛系 新型 统 319 中国 ZL2018 2018. 200785 09.14 120935 大连工 杨瑞丰；鲁 有效 5 业大学 杰；张飞宇 专利 784539 辽宁兴 张宴臣;宋 有效 3 东科技 瑞;李奇 专利 37.3 有限公 司 实用 noss 除渣器 中国 ZL2018 2018. 200785 新型 09.14 785491 辽宁兴 谢正军;都 有效 9 东科技 兴东;宋瑞 专利 87.1 有限公 司 实用 新型 损纸碎浆系统 中国 ZL2018 2018. 200789 72.6 09.14 785198 辽宁兴 谢正军;都 有效 0 东科技 兴东;孙文 专利 有限公 双 司 承诺：上述知识产权和标准规范等用于提名国家技术发明奖的情况，已征得 未列入项目主要完成人的权利人（发明专利指发明人）的同意。 六、主要完成人情况表 排 姓名 工作单位 完成单位 职务 职称 对本项目贡献 1 王海松 大连工业大学 大连工业大学 无 教授 总体规划、实施和产业化应用 2 周景辉 大连工业大学 大连工业大学 教授 总体设计和技术指导 3 孙广卫 大连工业大学 大连工业大学 无 副教授 产业化推广和应用 4 鲁杰 大连工业大学 大连工业大学 无 副教授 生物酶利用的基础研究 中国科学院青岛 中国科学院青 生物能源与过程 岛生物能源与 副研究 废纸纤维的增强技术及机理 研究所 过程研究所 名 5 刘超 学科带 头人 无 员 研究 6 韩颖 大连工业大学 大连工业大学 主任 教授 废水处理关键技术及应用 7 李海明 大连工业大学 大连工业大学 无 教授 生物酶改性关键技术及应用 8 都兴东 辽宁兴东科技有 辽宁兴东科技 限公司 有限公司 9 宋瑞 辽宁兴东科技有 辽宁兴东科技 限公司 有限公司 董事长 技术经 理 高级工 程师 工程师 市场推广和应用 生产技术和工程实践 七、主要完成单位及创新推广贡献 排序 单位名称 1 大连工业大学 创新推广贡献 作为项目的第一完成单位，负责总体方案的制定、关键技术 问题的分析、可行性研究、技术路线的确定及生产实践问题的解 决，国家科技支撑计划项目“生物质基废纸再生环保助剂的研制 及应用”（2013BAC01B03） ，国家重点专项“基于造纸过程的纤 维原料高效利用技术” （2017YFB0307904）及多个国家自然科学 基金和省部级项目的承担单位。发明专利“一种壳聚糖季铵盐在 废纸造纸中的应用”（ZL201310501196.8）、 “使用硅藻土提高废 纸制浆封闭生产用水的质量的方法” （ZL101343843B） 、一种木素 重金属离子吸附剂及其制备方法（ZL102527348B）所有权单位。 废纸纤维利用过程中阴离子垃圾捕集及固定化、生物酶改性二次 纤维增强及制浆造纸废水处理循环利用等关键技术的开发和推广 单位，在项目中不仅在技术上起主导作用，而且在前期的研究中 投入了大量的人力和经费，保证了项目顺利推广和产业化应用。 2 中国科学院青 对废纸纤维的生物酶改性、增强及机理研究具有创新性贡献， 岛生物能源与 一种化学浆改性制备溶解浆的方法（ZL201110447608.5） 、一种磁 过程研究所 性纤维素壳聚糖微球的制备方法（ZL201110447643.7）专利权单 位。 3 辽宁兴东科技 有限公司 项目的主要实施和应用单位，在废纸纤维改性增强及清洁生 产关键技术及产业化应用过程中配合第一完成单位进行了测试、 产业化应用、改进和推广。在项目应用过程中对除渣系统、碎浆 系统进行了改善，拥有实用新型专利“noss 除渣器” （ZL201820078587.1） 、中浓压力筛系统（ZL201820078537.3）、 “损纸碎浆系统”（ZL201820078972.6）的所有权，为项目的产业 化推广和改进做出了贡献。 八、完成人合作关系说明 应以第一完成人角度，介绍项目完成人之间的合作经历或合作关系，不局限 于第一完成人与其他完成人的合作，也可以包括其他完成人之间的合作。 大连工业大学、中国科学院青岛生物能源与过程研究所、辽宁兴东科技有限 公司三家单位合作共同完成了“废纸纤维改性增强及清洁生产关键技术及产业化 应用”项目，三家单位分工明确、优势互补，通过实验室小试、机理研究、中试、 生产线测试、改进和产业化应用的产学研用联合公关，成功解决了废纸纤维利用 过程中强度下降、抄造系统污染和水处理困难等关键共性技术问题，为项目的应 用和推广奠定了基础。 大连工业大学项目完成人王海松、周景辉、孙广卫、鲁杰、韩颖、李海明等 曾经共同承担教育厅项目“木质纤维生物质生物炼制高值化产品的研究” (2016J001)、国家科技支撑计划项目“生物质基废纸再生环保助剂的研制及应用” （2013BAC01B03 周景辉、孙广卫、李海明），国家重点专项“基于造纸过程的纤 维原料高效利用技术”（2017YFB0307904 周景辉、李海明），“木质纤维氧碱预处 理过程中碳水化合物的降解机理及选择性调控”（31770624 王海松和鲁杰），“制 浆造纸清洁生产技术及升级改造”（2017J002 王海松和韩颖）、山东辰龙集团企业 合作项目高附加值纤维材料（特种纸）技术转让”（王海松、周景辉、李海明和鲁 杰）、锦州金日纸业合作项目“纤维增强技术及开发”（周景辉、王海松和孙广 卫）、琥珀纸业责任公司合作项目“箱板纸废水处理关键技术”（韩颖、孙广卫） 等，在多个项目中进行技术合作和联合攻关，一起完成了“废纸纤维改性增强及 清洁生产关键技术及产业化应用”项目的从实验室到产业化应用过程。 项目完成人王海松、周景辉、李海明、韩颖和鲁杰作为共同作者在 SCI 一区 期刊 Industrial Crops and Products,2016,84：97-103 发表了制浆废水处理的论文（王 海松和李海明为共同通讯），王海松和周景辉作为共同通讯在 Scientific Reports, 2018(8):14450 发表了木质素吸附剂的论文，王海松和韩颖作为共同通讯在 Fuel, 2018,221,1:21-27 发 表 了 生 物 酶 利 用 的 文 章 ， 王 海 松 和 鲁 杰 作 为 共 同 通 讯 在 Polymers,2018, 10(10):1109-1114 上发表木质素凝胶和在水处理中应用的论文，项 目的承担者在相关领域具有广泛的合作基础。 项目完成人王海松 2016 年以前在中国科学院青岛生物能源与过程研究所工作， 主要从事生物酶利用和生物基材料相关的基础理论和应用方面的研究，和主要完 成人刘超共同承担了国家自然科学基金项目“木质纤维碱预处理工艺中碳水化合 物降解抑制及其机理研究” （21206184）、863 计划项目“木质纤维素预处理关键技 术研究”（212AA022301）等，是代表性论文 Biochem. Eng. J.,2013,82(15):183-187 和 Chem. Commun., 2012, 48 (59), 7350–7352 的共同作者，代表性专利“一种化学 浆改性制备溶解浆的方法”（ZL201110447608.5）、“一种磁性纤维素壳聚糖微球 的制备方法” （ZL201110447643.7）共同发明人，在生物酶改性纤维增强、制浆废 水的主要成分分析及处理方法方面具有合作经历。 辽宁兴东科技有限公司都兴东和宋瑞是专利 noss 除渣器（ZL201820078587.1） 的共同发明人，都兴东是损纸碎浆系统（CN207862683U）专利的主要发明人，两 人合作共同解决“废纸纤维改性增强及清洁生产关键技术及产业化应用”项目中 的助剂添加点问题、设备配套问题，一起把项目的产业化应用付诸于实践。