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揭開黑液的毒性之謎：這種副產品對生態系統的影響究竟有多大？
在工業化學中，黑液是從克拉夫特（kraft）製程中產生的副產品，它是將原木轉化為紙漿的過程，去除木材中的木質素、半纖維素及其他提取物，以便釋放出纖維素。這種副產品的環境影響引起了廣泛關注，特別是在它被棄置於水體後對水生生物造成的毒性影響。本文將深入探討黑液的成分、歷史、主要用途以及它對生態系統的潛在威脅。
黑液的組成
黑液的產量相當驚人，製造一噸紙漿將產生約七噸的黑液。這種黑液是木質素殘留物、半纖維素和在製程中使用的無機化學品的水懸浮液。根據成分，黑液的固體含量約為15%：
其中有三分之二是有機化學物質，其餘則是無機物質。
通常，黑液中的有機物質包含40-45%的肥皂、35-45%的木質素和10-15%的其他有機物。新鮮的黑液呈強鹼性並且對空氣具有高度的還原性，使其在環境中釋放時構成潛在威脅。這些屬性會受到來源樹木的影響，例如，針葉樹和闊葉樹之間的差異。
黑液的歷史
早期的克拉夫特紙漿廠直接將黑液排放到水流中，這對水生生命造成了很大的毒性影響。黑液使水體呈現出深色焦糖色。自20世紀30年代以來，G.H. Tomlinson發明的回收鍋爐是克拉夫特製程的重要進展。到1990年代，大多數克拉夫特紙漿廠已經使用幾乎所有的黑液副產品，並將剩餘部分在生物處理廠中進行淨化，大幅度減少了廢水的環境影響。然而，21世紀的某些小型克拉夫特紙漿廠依然將所有的黑液排放，這些工廠逐漸消失。2011年8月，一家位於路易斯安那州的造紙廠意外排放黑液，導致珍珠河上的魚類和貝類死亡事件的發生。
黑液的用途
黑液含有原木進入克拉夫特紙漿廠過程中超過一半的熱能。通常，黑液會通過多效蒸發器濃縮至65-80%並在回收鍋爐中焚燒，以產生能量並回收製作過程中的化學品。隨著濃度的增加，黑液的粘度會加大。在約50-55%的固體濃度時，鹽的溶解度限制得以達到。
多數克拉夫特紙漿廠使用回收鍋爐來回收及焚燒它們產生的大部分黑液，從中產生蒸汽和回收所需的料理化學品（氫氧化鈉和硫化鈉）。
這不僅幫助紙漿廠減少水排放問題，還減少了其化學品的使用，使其在能量上基本自給自足。
作為生物燃料的潛力
隨著技術的進步，新型廢物能源回收方法逐漸被開發出來，例如黑液氣化技術，這種方法在能源效率上有潛力超過傳統的回收鍋爐，並從黑液中產生能量豐富的合成氣。這種合成氣可以通過氣輪聯合循環技術生產電力，或通過催化過程轉化為化學物質或燃料，例如甲醇或二甲醚。
黑液氣化的過程展現出非常高的轉化效率及減少溫室氣體的潛力，這促進了可再生能源的開發。
除了氣化技術外，超臨界液化技術也適合用於將高濕度的黑液轉化為先進的生物燃料。此外，若回收鍋爐的能力受限，則可從黑液中提取木質素，然後用作紙漿廠的燃料替代物，這有助於取代化石燃料，實現更可持續的能源生產。
可持續性及未來展望
總體而言，黑液作為製造過程中的副產品，展現了巨大的能量潛力及在環境保護方面的重要性。品質良好的黑液不僅能取代化石燃料，還可以通過各種新興技術實現更高的轉化效率，進一步推動可持續能源的發展。然而，這種有潛力的副產品是否能被完全整合到我們的能源系統中，以減少環境污染並促進可持續發展呢？
