● 纸张和废纸：纸张中的化学
经过一小段路程，伴随着对蓝天、冰、盐、汽油和安全气囊沉浸式的思考，你来到了办公室。虽然每天早上都能看到办公桌上乱七八糟的样子，但你仍然会惊叹于有这么多废纸。在没有电脑之前，情况更加糟糕。信息技术的出现大大减少了纸质文件的流通和数量，但纸这种材料仍然作为传递信息的媒介发挥着重要作用。
在古代，最早用于绘画和书写的材料是石头和泥板。自公元前3000年以来，埃及人就使用莎草纸作为书写材料，这种材料由同名的沼泽植物纸莎草（Cyperuspapyrus）的茎制成。希腊人和罗马人也使用莎草纸。从公元3世纪起，羊皮纸的使用开始普及。羊皮纸由羔羊皮、绵羊皮或山羊皮经石灰浸渍后干燥打磨而成。真正意义上的纸张是由中国人发明的，并于12世纪开始大规模传播。
一般来说，纸是由各种纤维混合压缩（毡合）而得。中国人最开始以蚕茧为原料，后来改进为用桑科植物（例如构树，Broussonetiapapyrifera）和其他植物的皮。已知最早的纸张样本可以追溯到公元150年，是用破布制成的。从8世纪开始，纸张的使用首先在日本和小亚细亚传播，然后在地中海非洲、西班牙和后来的整个欧洲传播。
阿拉伯人将纸张引入欧洲，在西班牙和意大利的西西里岛建立了最早的造纸厂。12世纪，波利瑟·达·法布里亚诺（PolesedaFabriano）在博洛尼亚（Bologna）附近的雷诺（Reno）河边建立了一家造纸厂。1455年发明的活字印刷术[3]推动了随后几个世纪的纸张生产。1798年法国发明家尼古拉斯·路易斯·罗伯特（NicolasLouisRobert）发明了第一台造纸机，然后在1803年由英国的出版商兄弟乔治·福德里尼埃（GeorgeFourdrinier）和西利·福德里尼埃
（SealyFourdrinier）进行了完善。在当时，纸张用破布来制备，但很快由于产量的增加导致了原材料的匮乏，于是他们尝试寻找新的原材料。1840年左右，人们开始使用木头造纸。时至今日，大部分纸张也仍是由木头制成。
木材是一种含有多种物质的复合材料。其中主要有纤维素
（cellulose，约45%）、半纤维素（hemicellulose，约30%）、木质素（lignin，约20%）及其他挥发性较强的成分（约5%），如萜烯、树脂、脂肪酸。我们在第一章第3节中已经提到，纤维素是一种多糖，由葡萄糖分子通过β-1,4糖苷键（β-1,4glycosidicbond）连接组成，然后这些葡萄糖分子聚合链通过氢键相互平行地结合在一起（图15）。
图15 纤维素分子链结构
半纤维素也是一种多糖，但结构比较不规则。纤维素只由葡萄糖分子构成，但半纤维素的构成中还含有其他单糖。另外，它是支链结构而非纤维结构。木质素是一种主要由酚类单体组成的复杂聚合物。其中的单体主要有对香豆醇（p-coumarylalcohol）、松柏醇（coniferyalcohol， 4-羟基-3-甲氧基肉桂醇，4-hydroxy-3methoxycinnamylalcohol）和芥子醇（sinapylalcohol， 4-羟基-3,5二甲氧基肉桂醇，4-hydroxy-3-dimethoxycinnamylalcohol）。
为了制备纸张，必须去除木头成分中的木质素。这可以用机械方法和化学方法来实现。
