濕部化學(xué)PPT課件

1、紙機濕部化學(xué)的定義紙機濕部化學(xué)的定義 紙機濕部化學(xué)： 是指在抄紙過程中，濃漿回路及稀漿回路中有關(guān)水、纖維及其它添加劑相互之間的反應(yīng)與作用的規(guī)律，以及影響紙機的運行狀況和紙及紙板質(zhì)量的一門科學(xué)。定義為“造紙配料組分的膠體化學(xué)和表面化學(xué)” 紙機濕部化學(xué)包括： 酸堿度 溫度 導(dǎo)電度 膠體和纖維/細小纖維的電荷 助留劑、助濾劑以及電荷中和劑 微生物控制劑/殺菌劑/防腐劑 沉積物控制劑 消泡劑 施膠劑 淀粉 填料 染料/增白劑 濕強劑及干強劑第1頁/共135頁紙機濕部系統(tǒng)常用的化學(xué)藥品紙機濕部系統(tǒng)常用的化學(xué)藥品 施膠劑 增強劑 淀粉 填料 染料/增白劑 助留助濾劑 消泡劑 微生物控制劑/殺菌劑/防腐劑

2、沉積物控制劑 系統(tǒng)清洗劑第2頁/共135頁紙機濕部化學(xué)藥品之間的相互關(guān)系紙機濕部化學(xué)藥品之間的相互關(guān)系紙機濕部各種化學(xué)藥品之間的相互關(guān)系就象一條鎖鏈，互相影響和制約 在整個鎖鏈中，助留助濾劑應(yīng)用起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用。良好的保留使得 施膠劑添加量 施膠效果合理的施膠劑（尤其是松香膠）的用量 系統(tǒng)泡沫 消泡劑用量少的泡沫和潔凈的系統(tǒng) 沉積物發(fā)生機會 沉積物控制劑用量良好的保留和少的系統(tǒng)沉積物 細菌繁殖的機會 殺菌劑用量 良好的系統(tǒng)微生物控制 發(fā)生斷紙和破孔機會 損紙量損紙量減少 系統(tǒng)的電導(dǎo)率穩(wěn)定 助留助濾效果 WetWetStrengthStrengthDepositDepositControlCo

3、ntrolStarchStarchAntifoamAntifoamRetentionRetentionAidsAidsCoCa3CoCa3SizingSizingMBMBDryDryStrengthStrength第3頁/共135頁4第4頁/共135頁造紙濕部化學(xué)的發(fā)展趨勢1 酸性抄紙向堿性抄紙轉(zhuǎn)換及引起的濕部助劑的變化2 用濕部化學(xué)解決二次纖維（廢紙）使用中產(chǎn)生的問題3 針對不同的紙漿開發(fā)各種專用濕部助劑4 開發(fā)環(huán)保型的新型助劑，提高助劑的效率5 開發(fā)高效助留助濾體系，改善紙張勻度6 建立完善的濕部化學(xué)測量與控制系統(tǒng)7 酸性抄紙向堿性抄紙轉(zhuǎn)換及由此引起濕部助劑的變化第5頁/共135頁 用濕部

4、化學(xué)解決二次纖維（廢紙）使用過程中產(chǎn)生的問題 二次纖維由于產(chǎn)生角質(zhì)化，難以潤脹，并且在處理過程中會被脫墨化學(xué)品和其他物質(zhì)和機械作用損傷，故強度差；同時，其脫除的雜質(zhì)會增加沉積，形成樹脂障礙，影響紙機的正常運行及產(chǎn)品質(zhì)量?？梢酝ㄟ^合理改善濕部化學(xué)條件二次纖維使用中出現(xiàn)的問題解決問題。第6頁/共135頁針對不同的紙漿開發(fā)各種專用濕部助劑 針對不同紙漿的特點，如化學(xué)漿、高得率機械漿、脫墨漿等，開發(fā)專用的濕部化學(xué)助劑。 例如，高得率機械漿中含大量的陰離子垃圾，嚴(yán)重降低陽離子助劑的使用效果，有針對性的開發(fā)陰離子垃圾捕捉劑、非離子型助留體系、帶電荷中和劑的多元助留體系可有效的解決問題。第7頁/共135頁發(fā)

5、展環(huán)保型的新型助劑，提高助劑的作用效率 利用可再生資源，經(jīng)改性或接枝共聚開發(fā)環(huán)保、高效的濕部助劑，并探討其作用機理。 如許多濕部助劑含有對人體健康和環(huán)境不利的成分，并且效率不高。第8頁/共135頁紙料各組分的濕部化學(xué)特性-紙纖維特性及表面電荷來源 纖維與水的作用程度主要取決于纖維的表面化學(xué)特性和纖維的結(jié)構(gòu)形態(tài)。 纖維的表面電荷影響纖維對各種化學(xué)助劑的吸附作用，并由此影響各種助劑的使用效果，因此纖維表面電荷特性是纖維很重要的濕部化學(xué)性質(zhì)之一。纖維素纖維表面帶有微弱的負電荷。第9頁/共135頁細小纖維的比表面積與表面電荷 細小纖維尺寸小，比纖維具有更大的比表面積，木材造紙纖維中細小纖維的比表面積是

6、纖維的58倍，而麥草漿中通過100目篩組分的比表面積是未通過100目篩組分的近3倍。 比表面積強烈的影響到對助劑的吸附，而助劑只有被吸附才能起作用，所以細小纖維的比表面積是決定其濕部化學(xué)行為的最重要因素。細小纖維在濕部的留著則是各種助劑充分發(fā)揮其作用的關(guān)鍵。 像纖維一樣，纖維性細小纖維懸浮于水介質(zhì)中時都趨于帶有表面負電荷。這些負電荷也主要來自于表面羧基的電離。第10頁/共135頁蘭色:纖維9.9 紅色:細小纖維46.870%的闊葉木與30針葉木混合漿各組分的比表面積第11頁/共135頁細小纖維對紙頁性質(zhì)的直接影響 原生細小纖維：針葉木化學(xué)漿中含量很少，對紙頁物理性質(zhì)的影響較??；闊葉木漿中，導(dǎo)管

7、分子會引起掉毛問題；草漿中的各種雜細胞，如薄壁細胞、導(dǎo)管、篩管等也易引起掉毛問題，并且含有大量細小纖維還使紙張發(fā)脆；化學(xué)漿的二次纖維： 和機械漿的細小纖維相似，比表面積大，含游離羥基較多，其存在有利于纖維間的結(jié)合。一般紙漿的二次纖維均有助于提高紙頁纖維間的結(jié)合強度。細小纖維因其比表面積大，單位質(zhì)量的粒子數(shù)量多，可增加紙頁的光散射系數(shù)，因而提高紙頁的光學(xué)性質(zhì)。第12頁/共135頁助劑的選擇性吸附對紙頁性質(zhì)的影響 濕部助劑的作用主要依賴于對纖維的吸附。紙料中的細小纖維組分都具有很大的比表面積和表面電荷，對助劑的吸附作用遠大于粗大纖維，因此紙料中比例較小的細小纖維吸附了大量助劑，尤其是陽離子助劑。

8、占纖維總量30左右的細小纖維可吸附紙料中約80左右的陽離子助劑。助劑在紙料細小纖維組分上的選擇性吸附以三種方式影響紙頁性質(zhì)。第13頁/共135頁 細小纖維攜帶大部分吸附的助劑，因此細小纖維的留著在很大程度上決定了助劑結(jié)合到紙頁中的量，而細小纖維留著性能一般較差，因而也就降低了各種助劑的使用效能，故提高細小纖維的留著率非常重要。 細小纖維在紙幅Z向的分布決定了紙頁的兩面性。細小纖維的單程留著率越低，紙頁的兩面性越大。因此，提高細小纖維留著率不僅可提高濕部助劑的使用效率，還可改善紙頁的兩面性。 造紙濕部的某些助劑需要留著到長纖維組分上才更有效，細小纖維組分對這些助劑的吸附直接降低了其作用效果，如各

9、種施膠劑和干濕強劑。第14頁/共135頁干擾物有不同的性能和來源，主要為陰離子的可溶性低聚物或多聚物及非離子型水解膠體物質(zhì)。 來自紙漿 ：木素衍生物、半纖維素、脂肪酸、膠粘劑、膠乳、淀粉等 來自陰離子助劑 ：淀粉、CMC、有機酸、染料、殺菌劑等 來自填料分散劑 ：聚磷酸鹽、聚丙烯酸鹽、殺菌劑等 來自清水 ：腐殖酸、表面活性劑、殺菌劑等其中大部分有害干擾物來自紙漿懸浮液第15頁/共135頁陰離子干擾物是以兩種機理影響抄紙的：一是其高陰電性使紙漿的陽電荷需要量非常高，加入陽離子助劑，如助留助濾劑、增強劑等，陰離子干擾物首先與這些聚合物發(fā)生電中和反應(yīng)，消耗大量陽離子助劑，有可能使陽離子助劑完全失效。

10、其高陰電性也影響紙漿中細小纖維的聚集性能，從而影響紙漿的留著和濾水。陰離子干擾物含量通常用漿料濾出液的陽電荷需要量表示。第16頁/共135頁二是陰離子干擾物隨著不斷積累，與其他物質(zhì)或自身結(jié)合形成附聚物或配合物從水溶液中沉積出來。如果沉積在填料、細小纖維和纖維上，會減少纖維間的氫鍵結(jié)合，降低纖維間的結(jié)合強度和紙頁亮度；如果在紙頁抄制中留在網(wǎng)部、管道及毛毯中，則會堵塞抄紙網(wǎng)、毛毯，在壓榨部引起粘輥，增加紙頁斷頭次數(shù)，并在紙頁上出現(xiàn)暗點，同時也會干擾紙頁的施膠、染色等第17頁/共135頁常用的陰離子垃圾捕捉劑：無機類：酸性抄紙，硫酸鋁最有效，但中性抄紙不適合。聚合氯化鋁（PAC）效果較好，可優(yōu)先中和

11、陰離子垃圾，不影響纖維和細小纖維的表面電荷，提高后面加入的助劑的留著率和使用效果，但其pH值也較低。有機陽離子聚合物：低分子量、高電荷密度的陽離子聚合物；如聚二烯炳基二甲基氯化銨（PDADMAC）、聚胺類、聚乙烯亞胺及改性陽離子淀粉。它們受pH值影響較小，但對陰離子干擾物和纖維表面電荷的選擇性小些。第18頁/共135頁解決陰離子干擾物問題的途徑控制機械漿漂白終點pH值，并強化漂后漿的有效洗滌，如采用雙輥擠漿機脫水等。H2O2漂白后進行酸處理，降解聚半乳糖醛酸，降低陽離子電荷需要量。抄造中加入絮凝劑或采用非離子聚氧化乙烯類助留體系，降低陰離子垃圾的干擾。紙料中加入某些填料，利用填料的微孔對陰離子

12、垃圾進行吸附，如滑石粉、沸石等。利用無機吸附劑膨潤土清除陰離子垃圾，如常用的膨潤土和陰離子PAM助留體系。在紙漿中加入陰離子垃圾捕捉劑（ATC，電荷中和劑），必須在其他陽離子助劑之前加入。 第19頁/共135頁 干擾物質(zhì)干擾物質(zhì)有時也稱陰離子雜質(zhì)，是紙料組分中除纖維、纖維性細小纖維、各種功能添加劑和過程助劑之外的溶解性和膠體性物質(zhì)（dissolved and colloidal substances，簡稱DCS）。這些物質(zhì)以多種方式影響紙張的抄造。如（1）影響紙機運轉(zhuǎn) ，形成的膠粘物（樹脂、白樹脂、黏附物）降低紙機運轉(zhuǎn)性能，增加斷頭次數(shù)；（2）影響助劑效能 ，對施膠劑、干強劑、濕強劑、助留助濾

13、劑、染料等的作用效果均有不利的影響；（3）影響紙頁質(zhì)量，降低紙頁勻度，降低紙頁不透明度和亮度，引起小孔和暗點，降低紙頁強度等。第20頁/共135頁造紙濕部膠體特性從膠體化學(xué)的角度可將造紙濕部中的各種紙料組分體系分為兩大類：疏水性膠體和水溶性高分子溶液。疏水性膠體為顆粒的懸浮體系；溶劑水和顆粒間的親和力較小，存在明顯的界面；體系不穩(wěn)定，易于聚集；粒子與懸浮介質(zhì)之間的界面強烈影響體系性質(zhì)。親水性膠體體系為大分子的真溶液或小分子的聚集體；溶劑和微粒間有強烈吸附力；溶劑和介質(zhì)間不存在真正的界面。第21頁/共135頁親水性親水性 喜水性喜水性親水系統(tǒng)1. 非常大的分子或小的分子結(jié)合而成的真溶液2. 在溶

14、劑和粒子之間形成很強的吸引力3. 在粒子和介質(zhì)之間沒有明顯的界面第22頁/共135頁疏水性疏水性 憎水憎水疏水體系1. 懸浮的粒子不是溶解的液體2. 在粒子和溶劑中只有少量的吸附3. 具有不穩(wěn)定的形成聚合/塊狀的趨勢4. 在粒子和懸浮介質(zhì)之間形成界面并明顯的影響系統(tǒng)的特征第23頁/共135頁24造紙中典型的疏水膠體包括：分散在水中的顏料或填料；分散在水中的細小組分；分散在水中的皂化松香膠；分散松香膠乳液和其他施膠劑乳液；微粒組分，如二氧化硅溶膠、膨潤土懸浮液。這些疏水膠體常常是紙料體系中的重要組分，也是濕部化學(xué)研究的核心內(nèi)容。影響膠體穩(wěn)定性的基本作用包括靜電作用力、氫鍵作用、疏水作用、共價鍵結(jié)

15、合力和范德華力。其中靜電作用力和氫鍵作用是維持膠體體系的分散與穩(wěn)定的主要作用力。第24頁/共135頁造紙濕部的親水性的膠體主要包括：溶解在水中的淀粉、樹膠、半纖維素等天然水溶性聚合物；溶解在水中的消泡劑、分散劑、潤濕劑等表面活性劑；溶解在水中的助留劑、助濾劑、干強劑、濕強劑和勻度助劑等合成水溶性聚合物。這些親水性膠體可以分為兩類：第一種包括助留、助濾劑和干、濕強劑等水溶性天然和合成聚合物，是高分子聚合物的水溶液，其顆粒尺寸雖大，但呈分子狀態(tài)，與疏水膠體有本質(zhì)差別；第二類為低分子化合物的締合體，如潤濕劑、表面活性劑、消泡劑和分散劑。第25頁/共135頁聚合物在紙漿纖維上的吸附 高分子聚合物分子量

16、高、帶電，纖維素纖維具有多孔性，因此聚合物和紙漿纖維存在相互吸附的作用，這是各種高分子助劑起到相應(yīng)作用的前提條件。非離子聚合物的吸附主要來自氫鍵作用的產(chǎn)生；聚電解質(zhì)的吸附主要靠其與纖維素纖維之間正負電荷的靜電吸附作用。第26頁/共135頁陽離子聚電解質(zhì)在纖維上吸附的動態(tài)變化 陽離子聚電解質(zhì)的吸附、重構(gòu)與擴散過程；陽離子聚電解質(zhì)的劈斷與轉(zhuǎn)移；另外，紙漿的pH值、混合剪切作用、紙漿濃度、溫度等都會影響陽離子聚電解質(zhì)在紙漿纖維上的吸附。第27頁/共135頁紙漿懸浮體的聚集方式 為了提高紙料各組分的留著率，需要使膠體粒子聚集，利于細小纖維和填料粒子的留著。但長纖維大量聚集會嚴(yán)重影響紙頁的勻度和光學(xué)性能

17、。因此合理控制紙料懸浮體的聚集過程，使紙料盡可能多而均勻的分布在紙頁中非常重要。 膠體粒子聚集按聚集機理可以分為凝聚和絮聚兩種方式。凝聚主要由簡單電解質(zhì)和低分子量聚合電解質(zhì)引起，主要通過電中和作用產(chǎn)生；絮聚主要由高分子量聚合物引起，主要通過架橋作用產(chǎn)生。第28頁/共135頁膠體的聚集與穩(wěn)定的方式： 電荷中和作用電荷補丁模型橋聯(lián)絮聚空間與空位穩(wěn)定作用第29頁/共135頁電荷中和作用 紙料粒子在懸浮液中會形成雙電層結(jié)構(gòu)，包括不動的吸附層和滑動的擴散層，雙電層表面帶有負電荷（zeta電位），通過粒子之間的排斥力作用，紙料粒子懸浮體處于穩(wěn)定狀態(tài)。 當(dāng)反離子物質(zhì)加入紙料中，由于電荷中和作用，導(dǎo)致雙電層厚

18、度和zeta電位降低，粒子間排斥力減小，膠體穩(wěn)定性降低，直至出現(xiàn)絮聚現(xiàn)象。 這類紙料絮聚體在水力和機械力作用下易破壞，但剪切力消失，可重聚，即具有完全可逆性。常稱之為軟絮聚體，結(jié)構(gòu)致密，有利于紙料脫水和形成均勻紙頁。 主要由簡單電解質(zhì)和低分子量聚合電解質(zhì)引起，受電解質(zhì)的價態(tài)影響最大。引起膠體聚集的最低電解質(zhì)濃度，稱為臨界凝聚濃度（C.C.C.）.第30頁/共135頁電荷補丁模型 低至中等分子量（10100萬）、高電荷密度（4meq/g,或陽離子化度40%）的陽離子電解質(zhì)與帶負電荷的紙料混合，紙料顆粒表面對聚電解質(zhì)強烈吸附，聚合物分子完全進去緊密層，吸附在顆粒表面，使該處表面電荷完全中和并形成陽

19、離子型，稱為陽離子補丁，而顆粒其與部分仍帶有負電荷。陽離子補丁與紙料粒子的帶負電荷處相互吸引，產(chǎn)生聚集。 陽離子補丁的形成及帶補丁顆粒間的聚集均以靜電中和為主要作用機理，形成的聚集體結(jié)構(gòu)致密。聚集體受力時易破壞，但剪切力消失，重新聚集，即具有相當(dāng)可逆性，也屬于軟絮聚體，有利于脫水和形成均勻的紙頁。第31頁/共135頁第32頁/共135頁橋聯(lián)絮聚高分子量（100萬）、低電荷密度（陽離子化度10%）的陽離子聚合電解質(zhì)在水溶液中以較為卷曲的、多鏈圈鏈尾的形式存在。當(dāng)與帶負電荷的紙料混合時，這些聚合物就以鏈圈、鏈尾的形式吸附到帶負電荷的紙料顆粒表面。被吸附的聚合物鏈圈、鏈尾可直接吸附在另一帶負電荷的紙

20、料顆粒表面而引起絮聚，這種絮聚方式被稱為橋聯(lián)絮聚。要取得橋聯(lián)絮聚，聚合物的分子量必須足夠大到能在顆粒間架橋；而其電荷密度既不能太高到引起分子鏈間的過分排斥，不利于鏈圈鏈尾的形成，又不能太低，影響聚合物在顆粒表面的吸附。橋聯(lián)絮聚體大而疏松，具有一定的抗剪切作用，稱為硬絮聚體。受剪切力破壞后不能重新絮聚，具有不可逆性。橋聯(lián)絮聚有利于改善紙料的留著率和重力脫水能力，但真空脫水能力差，因此紙機的整體脫水能力降低。第33頁/共135頁第34頁/共135頁空間與空位穩(wěn)定作用紙料懸浮體除通過靜電排斥力保持穩(wěn)定，還可利用非粒子聚合物對紙料顆粒產(chǎn)生的空間或空位穩(wěn)定作用保持相對穩(wěn)定性。非離子型長鏈聚合物吸附（氫鍵

21、作用）到紙料顆粒表面，并在表面形成一層溶劑化的鏈圈與鏈尾，鏈圈與鏈尾伸出雙電層。粒子碰撞時，表面溶劑化的鏈圈與鏈尾相互抵觸，防止粒子接觸，達不到絮聚所需的分子間作用力，起到防止粒子聚集的作用，這種穩(wěn)定作用稱為空間穩(wěn)定作用。第35頁/共135頁第36頁/共135頁紙料表面電荷的測定纖維和細小纖維的表面電荷主要來源于可電離的酸性基團，紙漿的酸性基團可以通過酸堿滴定和測定陽離子交換量來確定（酸性基團是纖維表面唯一的陽離子結(jié)合點）。常用的方法有（1）離子交換量法鎂洗提法 （2）酸堿滴定法電導(dǎo)滴定法。但紙漿表面的酸性基團在水中電離后，形成表面負電荷，吸附異性離子后，形成表面雙電層結(jié)構(gòu)，屏蔽了顆粒表面的部

22、分電荷。因此，顆粒表面的實際電荷是不能測的。通常測定的是顆粒的雙電層滑移面上的電位Zeta電位,Zeta電位的大小反應(yīng)了顆粒表面電荷的大小。有關(guān)Zeta電位的后面介紹。第37頁/共135頁溶解電荷紙料體系中，除帶電顆粒組分外，還有一些可溶性帶電荷物質(zhì)，大部分來自制漿和漂白過程中產(chǎn)生的木素衍生物、半纖維素、脂肪酸及填料的分散劑、染料等。溶解電荷的測定 溶解的物質(zhì)雖然經(jīng)電離后帶有靜電荷，但其與周圍介質(zhì)之間沒有界面，也就沒有雙電層，沒有Zeta電位之說。更不能利用Zeta來測量。溶解電荷可以通過與異性聚電解質(zhì)之間的電中和反應(yīng)來測定，即測定給定聚電解質(zhì)溶液或其他可溶性物質(zhì)溶液中帶電基團的量。如膠體滴定

23、法。第38頁/共135頁紙料Zeta電位的測定紙料懸浮液的Zeta電位可用三種電勢滴定法測量：微電泳法、流動電勢法和流動電流法。每種方法都有各自的特點和適用性。 微電泳法尤其適用于測定粒度較小的填料粒子的Zeta電位；流動電勢法利用纖維和細小纖維易交織成塞的特點，主要用于測定纖維和細小纖維的Zeta電位；流動電流法主要用于判斷溶解電荷的滴定終點。第39頁/共135頁雙聚合物助留機理三種常見的雙聚合物助留體系： 低分子量、高電荷密度的陽離子聚合物和高分子量、低電荷密度的陰離子聚合物組成，兩聚合物分別加到紙料中，以補丁橋聯(lián)機理引起紙料的絮聚； 高分子量、低電荷密度的陽離子聚合物和帶有分支結(jié)構(gòu)的陰離

24、子聚合物組成的雙聚合物助留體系則與陰離子微粒助留體系相似，以橋聯(lián)電中和機理引起紙料的微絮聚; 近年出現(xiàn)的另一種雙聚合物助留體系是將陰陽兩種聚合物預(yù)先混合形成陰陽離子復(fù)合物后再加到紙料中，以橋聯(lián)機理絮聚紙料。第40頁/共135頁補丁橋聯(lián)機理 先加到紙料中的中低分子量、高電荷密度的陽離子聚合物首先吸附在紙料組分表面，中和其表面局部負電荷，形成陽電荷補?。浑S后加入的高分子量的陰離子聚合物在不同顆粒的陽電荷補丁之間橋聯(lián)，引起紙料組分的絮聚。陽離子聚合物一般為聚胺、聚乙烯亞胺、PDADMAC、或陽離子淀粉；陰離子聚合物一般為陰離子PAM。陽離子聚合物先加到紙料中，引起細小纖維的聚集，經(jīng)過剪切作用，絮聚體

25、重新分散，再加入陰離子聚合物以橋聯(lián)機理在陽離子絮聚體碎塊中重新絮聚，獲得高效絮聚作用。第41頁/共135頁形成的絮聚體大而松散，具有一定的抗剪切能力，對紙料絮聚作用非常強，是高效的助留體系。但纖維間的過度絮聚會引起紙頁勻度的惡化，應(yīng)仔細控制使用量。第42頁/共135頁橋聯(lián)微絮聚機理由高分子量的陽離子聚合物和帶有分支的陰離子聚合物組成的雙聚合物助留體系與微粒助留體系相似，線性或略帶分支的高分子量、低電荷密度的陽離子絮聚劑首先加入紙料中，引起紙料的大規(guī)模絮聚，絮聚的紙料經(jīng)歷機械剪切作用后，破碎成小絮塊，最后在紙料上網(wǎng)之前加入可溶性的帶有分支的陰離子聚合物，重新將小絮塊聯(lián)接起來，形成小而致密的絮聚體

26、，從而在改善紙料留著率的同時，也改善了紙料的濾水性能和成紙勻度。 第43頁/共135頁高分子量的陽離子聚合物與改性木素（主要是木素磺酸鈉）也可組成以橋聯(lián)微絮聚為作用機理的助留體系，主要應(yīng)用于含有大量機械漿、半漂硫酸鹽漿、未漂硫酸鹽漿和未漂亞硫酸鹽漿的抄紙體系。其常用的陽離子聚合物為分子量大于200萬的陽離子PAM類共聚物。第44頁/共135頁陰陽離子復(fù)合物的橋聯(lián)助留機理 預(yù)先將特定的陰離子聚合物和陽離子聚合物混合，形成龐大的陰陽離子復(fù)合物，再加到紙料中，陰陽離子復(fù)合物在紙料顆粒間產(chǎn)生強烈的架橋作用，引起紙料的絮聚而提高紙料留著率。頗似絮聚隨聚合物分子量提高時的情況。 由于陰陽離子復(fù)合物的強烈架

27、橋作用，易引起細小組分和纖維產(chǎn)生強烈的絮凝而破壞紙頁勻度，因此加入地點設(shè)在紙漿和白水混合后的沖漿泵和壓力篩的入口處較為適宜。第45頁/共135頁增強劑可分為濕強劑和干強劑兩大類：濕強劑：濕強劑是指在加入某種增強劑以后的成品紙，在完全濕潤的條件下，該紙張仍具有它原來強度的10%-15%濕強劑并不能改變在干燥以前的濕紙頁的強度。濕強劑又可分為用久性和非永久性兩類。非用久性的濕強劑常用于面巾紙系列，而永久性濕強劑則應(yīng)用于包裝紙系列等產(chǎn)品。非永久性濕強劑具有可逆轉(zhuǎn)的性能，而永久性濕強劑則具有自我相互連接和熱硬化的功能。增強劑增強劑濕強劑濕強劑第46頁/共135頁干強劑： 干強劑的加入可使成品紙及紙板的

28、部分物理性指標(biāo)得到提高，如改善紙及紙板的挺度，撕裂度，耐破度、環(huán)壓強度等。 干強劑的增強原理：增加纖維與纖維結(jié)合區(qū)域之間的結(jié)合點的數(shù)量w相對于機械方法，加入干強劑不會降低單根纖維的強度改良紙頁的成型并使得纖維與纖維之間的結(jié)合與分布更加均勻改善纖維的交織，提高了纖維的保留和紙頁的脫水w在壓榨部改善纖維與纖維之間的接觸增強劑增強劑干強劑干強劑第47頁/共135頁干增強劑的作用機理 一種機理認為纖維間的結(jié)合力是影響紙頁強度的最重要因素，纖維間的結(jié)合力很多，但主要是氫鍵結(jié)合力。 第二種機理認為干增強劑也是纖維的高效分散劑，能使紙漿中的纖維分布更均勻，可以改善紙頁成形，提供更加均勻的纖維之間的結(jié)合，使纖

29、維間及纖維與高分子之間結(jié)合點增加，從而提高干強度。 第三種機理一般認為不十分重要，主要是干增強劑能夠提高細小纖維留著和紙頁濾水，從而改善濕紙頁的固結(jié)。上述幾種機理相互關(guān)聯(lián)，其中第一種機理尤其是氫鍵結(jié)合力的增加，是干增強劑使紙張強度增加的主要原因。第48頁/共135頁陽離子淀粉陰離子淀粉兩性淀粉多元變性淀粉接枝共聚淀粉第49頁/共135頁兩性聚丙烯酰胺兩性助劑的陰離子基團有助于清除體系中干擾助劑對纖維吸附的陽離子。兩性助劑的陰離子基團能對陽離子基團起保護作用，電性排斥在體系中存在的高活性干擾物陰離子，從而使助劑中的陽離子基團不會過早的發(fā)生反應(yīng)或被中和。纖維通常帶負電荷，因而易于吸附陽離子助劑，但

30、也易于吸附其他帶正電的物質(zhì)，這樣就削弱了對陽離子助劑的吸附，而兩性助劑中的陰離子基團能優(yōu)先吸附體系中的陽離子。兩性助劑電荷基本平衡，而未被留著的助劑隨白水排出再循環(huán)使用時，不會失去電荷平衡，兩性助劑可使體系得到控制。第50頁/共135頁在中性或堿性抄紙中，體系易出現(xiàn)過陽離子化，造成濕部失控，兩性助劑可使體系得到控制。從兩性助劑獨特的作用機理可以看出兩性助劑比陽離子助劑更能有效的提高紙頁的強度、填料留著率和紙機的濾水，從而提高紙機車速，大大減輕白水處理負荷。當(dāng)今從酸性抄紙向中性、堿性抄紙的轉(zhuǎn)變，使開發(fā)性能良好的兩性助劑將成為今后助劑開發(fā)的一大熱點。 兩性聚丙烯酰胺的分子結(jié)構(gòu)中，既有陽離子基團，又

31、有陰離子基團，其增強作用和助留助濾作用優(yōu)于單獨使用陽離子型高分子助劑，更優(yōu)于陰離子型的高分子助劑。第51頁/共135頁2021-11-15二、納米技術(shù)在制漿造紙領(lǐng)域應(yīng)用 納米技術(shù)的特點 納米尺度：1-100nm上研究物質(zhì)組成體系 運動規(guī)律和相互作用， 應(yīng)用中實現(xiàn)特有功能和智能作用多學(xué)科交叉得科學(xué)與技術(shù)。第52頁/共135頁2021-11-15納米尺寸的特點 小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)及宏觀量子隧道效應(yīng)。 賦予其不同于宏觀物體所具有的新的物理、化學(xué)及生物學(xué)特性。第53頁/共135頁2021-11-151、納米技術(shù)在制漿原料中的應(yīng)用 木材納米技術(shù)指將木材碾碎至納米超微粒子木粉的技術(shù)，范圍1

32、00-10000nm.利用木材納微米技術(shù)改變木材的細胞結(jié)構(gòu)和控制細胞的生長就可能改變木材的性質(zhì)。 因此利用木材微米尺寸的細胞合成和加工技術(shù)在細胞內(nèi)部進行細胞組織的分解、變化和合成，就可形成更利于制漿造紙的新材種。第54頁/共135頁2021-11-152、納米技術(shù)在纖維改性中的應(yīng)用 分層自組裝技術(shù)具有通用性，可以制備不同尺度范圍的組織，費用低，是一種非常重要的納米結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。 分層納米涂布以實現(xiàn)纖維表面改性。 其技術(shù)核心是將帶有相反電荷的聚合電解質(zhì)或納米顆粒連續(xù)沉積在纖維表面。 將經(jīng)過表面改性的纖維加入到漿料中抄造紙張，可以改善紙張強度、適印性、不透明度和平滑度。第55頁/共135頁2021

33、-11-15 用多種聚合電解質(zhì)對木纖維進行分層納米涂布，利用3-4個聚陽離子/聚陰離子雙層涂布。 改性后的纖維表面和內(nèi)腔可形成5-40nm厚的聚合物薄膜。第56頁/共135頁2021-11-15 將帶有正電荷和負電荷的改性纖維以1：1的比例混合后抄紙，紙張拉伸強度可以增加1倍。 將帶有正電荷的改性二次纖維加入到帶有負電荷纖維的原漿中抄紙，可以顯著增強紙張的拉伸強度，撕裂強度。當(dāng)原漿中改性二次纖維含量高達40%，手抄片的拉伸強度不會降低。原因改性后纖維之間較強的靜電結(jié)合代替了部分氫鍵結(jié)合。從而紙張強度增強。第57頁/共135頁2021-11-15 用多層聚丙烯胺和聚丙烯酸對木纖維進行改性，抄成紙

34、張的干強度和濕強度都明顯改善。 這不僅與聚電解質(zhì)的吸附量有關(guān)。還與最外層聚電質(zhì)的類型和結(jié)構(gòu)有關(guān)。 當(dāng)聚電質(zhì)沉積層數(shù)為5層，且最外層為 陽離子聚丙烯胺時，紙張強度可以增加1倍。 用陽離子淀粉和陰離子淀粉對木纖維改性后，紙張強度同樣得到顯著提高。第58頁/共135頁2021-11-15 發(fā)現(xiàn)支鏈含量高的陽離子淀粉更有利于紙張強度的改善。原因：富含支鏈的陽離子淀粉可以更好的附著在纖維表面，且其支鏈可以進入到纖維細胞壁中。第59頁/共135頁2021-11-153、納米技術(shù)在濕部化學(xué)中的應(yīng)用 濕部化學(xué)是一種表面化學(xué)和膠體化學(xué)。 由于造紙濕部配料中許多組分結(jié)構(gòu)均非常小，引入有特殊作用的納米級組分，進一步

35、提高造紙效果，是造紙濕部化學(xué)發(fā)展的必然趨勢。第60頁/共135頁2021-11-15 Steve Main等對硅溶膠納米顆粒系統(tǒng)作了詳細的介紹。 新一代陰離子膠態(tài)sio2與陽離子聚合物（如陽離子淀粉CS、陽離子聚丙烯酰胺CPAM）共用于現(xiàn)代高速紙機的濕部配料系統(tǒng)中，可以產(chǎn)生最初粒徑為23nm、比表面積約為900m2/g的sio2納米粒子。第61頁/共135頁2021-11-15 CS或CPAM在沖漿泵和旋翼篩之前加入，使纖維、填料、細小纖維發(fā)生初始絮聚，這些初始絮聚物在沖漿泵和旋翼篩收到剪切作用后，淀粉/聚合物連斷裂，絮聚物被破壞。而這些分散了的絮聚物將于Sio2納米離子反應(yīng)，形成更小、更密、

36、更強的絮聚物。第62頁/共135頁2021-11-15 納米離子系統(tǒng)能夠在網(wǎng)上和白水中再絮聚，在高湍動狀態(tài)下具有高抗剪切力性能。再絮聚產(chǎn)生了微孔隙的紙張，使其易于壓榨和干燥。 有研究表明：膠態(tài)SiO2系統(tǒng)對留著和濾水能力的改善相當(dāng)于將干燥部延長33%。第63頁/共135頁2021-11-15 作用機理：先進的SiO2納米離子可以提供很強的電中和作用和架橋作用，這是納米尺寸上的，應(yīng)該確切的叫做納米橋。 納米橋作用和電中和作用的結(jié)合，可以產(chǎn)生更細小、更密集、抗剪切力更強的微絮聚。 微絮聚不僅可以增加填料含量和加強細小纖維留著，還可以在高剪切力的作用下強化留著。第64頁/共135頁2021-11-1

37、5 當(dāng)高剪切力移除時又會產(chǎn)生很強的再絮聚作用，從而改善纖維的回收效率，減少廢水負荷。這些電中和組分的優(yōu)化還可以在不影響留著的同時，適當(dāng)減少CPMP的用量。而高分子質(zhì)量CPMP 用量的減少通?？梢愿纳萍垙埑尚汀５?5頁/共135頁2021-11-15 最近，對納米或納米顆粒/聚合物助留系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)延伸到用陽離子顆粒來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的陰離子顆粒。 與傳統(tǒng)助留系統(tǒng)相比，陽離子納米或微米顆粒/聚合物助留系統(tǒng)，同樣可以加強濾水和改善紙頁的成形，而且由于其陽離子微粒與填料和纖維的有效結(jié)合，可以使得白水封閉循環(huán)系統(tǒng)的問題更少。第66頁/共135頁2021-11-15 有人對SiO2納米顆粒進行改性，在其表面引入

38、季銨基團使其帶正電。改性SiO2顆粒的表面性質(zhì)用電位和電荷密度來表征。 作用機理：高嶺土表面對陽離子SiO2納米顆粒的吸附，既可以部分中和高嶺土表面電荷，還可以更容易使高嶺土顆粒育陰離子聚合物鏈產(chǎn)生橋聯(lián)。這種橋聯(lián)可以在高嶺土高效絮聚的同時減少聚合物的用量。第67頁/共135頁2021-11-154、納米技術(shù)在紙張涂料中的應(yīng)用 目前僅限于涂料中部分助劑的納米化。 用納米助劑對紙張進行表面處理改善紙張性能。 鋯基交聯(lián)物和納米工程塑料來強化乳液配方。第68頁/共135頁2021-11-15 將不同形狀、不同粒徑甚至納米級的顏料配合在一起，通過涂層的構(gòu)成獲得協(xié)同性能是一個新的研究前沿。新的納米級顏料在

39、各涂層中可以形成高的松厚度和光散射性。 在涂料成分的納米工程方面已取得很多進步。 第69頁/共135頁2021-11-15 乳膠納米結(jié)構(gòu)通?？蓮娀鞣N紙張性能，可提高LWP的挺度和不透明度。 具有納米結(jié)構(gòu)的助劑可增加涂布紙的表面強度，以提高印刷適印性。 高嶺土片層厚度對涂布有重要影響，片層厚度在100nm以下的可顯著改變涂布性能。第70頁/共135頁2021-11-15 即使只具有一維納米尺寸的顆粒也可以在改善涂層內(nèi)聚強度的同時，構(gòu)建有利于油墨作用的表面結(jié)構(gòu)。 納米級高嶺土涂層有可能代替紙板的臘涂層，這種納米級高嶺土涂層可提供很好的防護性能并容易回收，而臘涂層則很難移除。第71頁/共135頁2

40、021-11-154.1對涂料流變性能的影響 無機納米粒子的引入有利于涂料流變性能的改善。如果可實現(xiàn)高固含量涂布，不僅可以改善紙張性能，還可提高紙機車速同時降低干燥成本。第72頁/共135頁2021-11-155、納米特殊功能紙品的開發(fā) 抗菌功能紙 防曬功能紙 抗靜電、耐磨功能紙 導(dǎo)電紙 其他功能紙第73頁/共135頁2021-11-156、納米技術(shù)在造紙工業(yè)中其他方面的應(yīng)用潛力 1、利用納米材料本身的表面與界面效應(yīng)，可以在常用混凝劑中添加微量納米材料，以增強混凝劑的活性，達到高效和低加填量的目的。 2、納米TiO2有較大的比表面積，能夠強力吸收紫外線和吸附廢水中的有機物，通過光催化反應(yīng)產(chǎn)生活

41、性極強的自由基，經(jīng)過一系列氧化還原反應(yīng)，可以有效地有害的有機物，達到消除污染目的。第74頁/共135頁2021-11-153.納米材料也可以在造紙機械中發(fā)揮獨特作用。在壓光輥的覆蓋材料中加入納米顆粒，可提高其耐磨性，延長使用壽命，增加其表面平滑性，改善紙張質(zhì)量，提高紙機運營性。第75頁/共135頁第76頁/共135頁第77頁/共135頁第78頁/共135頁第79頁/共135頁第80頁/共135頁一、功能性化學(xué)藥品簡介一、功能性化學(xué)藥品簡介Functional Chemicals第81頁/共135頁 施膠劑可簡單的分為堿性/中性和酸性施膠兩大類：堿/中性施膠AKD 或ASA： 一般認為AKD施膠

42、劑的用量應(yīng)控制在0.7-1公斤/噸漿，最佳的pH條件在7以上；總堿度應(yīng)控制在150ppm或以上。加入過量的AKD會在后加工時產(chǎn)生打滑現(xiàn)象，且對施膠度的提高幫助不大。 而ASA施膠劑的用量應(yīng)控制在0.6-0.9公斤/噸漿。系統(tǒng)的pH范圍在5.5-7.5為宜。加入過量的ASA施膠劑容易產(chǎn)生紙機沉積物（溫度和pH會加速ASA的水解速度，并有可能造成生產(chǎn)障礙） AKD和ASA都適合在中性或堿性的條件下使用，故可在紙機濕部使用碳酸鈣作填料。 AKD的熟化較ASA慢，但不容易產(chǎn)生紙機沉積物。漿內(nèi)施膠劑漿內(nèi)施膠劑中性施膠劑中性施膠劑第82頁/共135頁酸性施膠-皂化松香膠和分散松香施膠 皂化松香膠目前已基本

43、被淘汰。 分散松香膠又可分為陰離子型和陽離子型兩大類： 陰離子分散松香膠則需要使用較大量的硫酸鋁來幫助松香膠的留著，并維持其pH在4.0-5.5之間。松香膠用量約在2-4公斤/噸漿。 陽離子分散松香膠對硫酸鋁的需求不大，其pH可控制在4.5-6.8之間，松香膠的用量約在1-3公斤/噸漿，硫酸鋁與陽離子分散松香膠的比例一般為1：2。或控制系統(tǒng)的總酸度在70ppm左右。 松香膠在紙機上的熟化較AKD快得多，故較適合機內(nèi)涂布的紙機使用，但在紙機濕部不可加入太多的碳酸鈣(一般不超過3%)作為填料。 一般情況下AKD、ASA、松香膠用量與施膠效果請見下圖：漿內(nèi)施膠劑漿內(nèi)施膠劑松香膠松香膠第83頁/共13

44、5頁中性中性/ /堿性施膠和酸性施膠的對比堿性施膠和酸性施膠的對比 1. 非常低的施膠劑用量（1公斤/噸漿）2. 高填料的堿性紙難施膠3. 加入量對施膠效果頗為敏感4. 加入量對紙面的打滑很敏感5. 對保留或反應(yīng)不需依賴硫酸鋁6. 內(nèi)添陽離子淀粉被用來保留施膠劑第84頁/共135頁使用漿內(nèi)施膠時建議的流漿箱使用漿內(nèi)施膠時建議的流漿箱pH范圍范圍 皂化松香膠 4.0 - 4.8分散松香膠 (陰離子型) 4.0 - 5.5 (陽離子型) 4.5 - 7.0纖維反應(yīng)型施膠 6.5 - 8.5第85頁/共135頁溫度對溫度對ASAASA施膠劑水解速率的影響施膠劑水解速率的影響第86頁/共135頁pHp

45、H對對ASAASA施膠劑水解速率的影響施膠劑水解速率的影響第87頁/共135頁各種施膠劑施膠效果與添加量的比較 松香類施膠劑AKDASA 纖維反應(yīng)型施膠劑010020030040050060070080000.250.50.7511.251.51.752施劑用量 (kg/Ton)Sizing (HST seconds)第88頁/共135頁增強劑可分為濕強劑和干強劑兩大類：濕強劑： 濕強劑是指在加入某種增強劑以后的成品紙，在完全濕潤的條件下，該紙張仍具有它原來強度的10%-15% 濕強劑并不能改變在干燥以前的濕紙頁的強度。 濕強劑又可分為用久性和非永久性兩類。非用久性的濕強劑常用于面巾紙系列，而

46、永久性濕強劑則應(yīng)用于包裝紙系列等產(chǎn)品。 非永久性濕強劑具有可逆轉(zhuǎn)的性能，而永久性濕強劑則具有自我相互連接和熱硬化的功能。增強劑增強劑濕強劑濕強劑第89頁/共135頁干強劑： 干強劑的加入可使成品紙及紙板的部分物理性指標(biāo)得到提高，如改善紙及紙板的挺度，撕裂度，耐破度、環(huán)壓強度等。 干強劑的增強原理：增加纖維與纖維結(jié)合區(qū)域之間的結(jié)合點的數(shù)量w相對于機械方法，加入干強劑不會降低單根纖維的強度改良紙頁的成型并使得纖維與纖維之間的結(jié)合與分布更加均勻改善纖維的交織，提高了纖維的保留和紙頁的脫水w在壓榨部改善纖維與纖維之間的接觸增強劑增強劑干強劑干強劑第90頁/共135頁 濕部添加劑所指的淀粉一般是指陽離子

47、淀粉或兩性淀粉當(dāng)加入陽離子淀粉的目的是為了增加纖維之間的強度時，應(yīng)將淀粉加在濃漿中。 若加入淀粉的目的是幫助提高纖維保留的話，則應(yīng)將淀粉加在稀漿中。 淀粉的加入量一般不超過1%, 加入時的淀粉濃度也應(yīng)控制在1%左右。 過量的淀粉加入不僅不能幫助生產(chǎn)，反而會造成白水回收的困難(高的生物耗氧量和細菌含量)。 陽離子淀粉的取代度一般在0.0180.036之間內(nèi)添變性淀粉內(nèi)添變性淀粉第91頁/共135頁濕部淀粉的作用濕部淀粉的作用在紙機濕部的表現(xiàn)脫水能力保留率對紙張?zhí)匦缘挠绊懤w維的內(nèi)在結(jié)合力耐破度內(nèi)添施膠挺度伸長率撕裂度孔隙度/紙張的封閉性拉毛強度 (濕拉毛，IGT)第92頁/共135頁 常見的用于紙

48、機濕部的填料有碳酸鈣，高嶺土和滑石粉等。應(yīng)用最普遍的是碳酸鈣。1. 碳酸鈣又可分成重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。重質(zhì)碳酸鈣往往粒徑大小不均，比表面積相對較小，容易保留，成本較低，但對設(shè)備的磨損較嚴(yán)重；輕質(zhì)碳酸鈣粒徑小而均勻，比表面積較大，遮蓋率較高且對設(shè)備的磨損小，但保留較難，且成本相對較高。2.碳酸鈣作為填料加入紙機濕端時，系統(tǒng)的pH必須是中性或堿性，否則會產(chǎn)生大量氣泡影響正常生產(chǎn)。3.一般文化用紙的灰分含量約在15%22%，個別廠可達到25% 甚至更高。在高速紙機上灰分的保留率大約在30%左右；低速紙 機可在50%左右，或更高。填料填料第93頁/共135頁 加入增白劑和紫/藍色染料的目的是為了提

49、高/改善成品紙的白度和色度以及調(diào)節(jié)色相。 有部分AKD施膠劑會影響增白劑的增白效果，尤其是在加入過量AKD時，（在AKD用量低于1公斤/噸漿時，一般不會有明顯的影響）。而PVA可以幫助增白劑發(fā)揮其增白效果。 系統(tǒng)的pH會影響染料的染色效果。 增白劑和染料的準(zhǔn)確計量和良好的分散是非常重要的。 纖維和灰分的保留也敏感地影響增白劑和染料的功能的發(fā)揮，不良的保留往往拌隨著文化用紙白度的兩面差。 而染料通常是指紫/藍色染料/或棕色顏料。增白劑和染料增白劑和染料第94頁/共135頁染料的分類和應(yīng)用染料的分類和應(yīng)用 直接染料不需要染媒劑而能直接上染的一類染料被稱為直接染料，它與纖維素纖維具有較強的親合力，易

50、出現(xiàn)不均勻染色，故應(yīng)對紙漿進行充分打漿。直接染料最適宜對不施膠或輕度施膠的紙漿進行染色。注意，直接染料在遇酸后會使染料水溶性下降，并發(fā)生凝結(jié)成為沉淀，故應(yīng)在堿性或中性狀態(tài)下加入而被紙漿所吸附，取得較好的染色效果。 堿性染料能在水中直接離解生成陽離子或與酸成鹽后生成陽離子的一類染料，它與纖維素纖維的親合力不大，需要用媒染劑上打底色后再染色。而對木素具有很大的親合力，故通常被用在未漂漿的染色。堿性染料在酸性介質(zhì)中呈陽離子性，故應(yīng)在紙漿呈弱酸性時，或pH在4.56.5 時加入。 酸性染料屬于在酸性介質(zhì)中染色的一類染料。由于酸性染料在水中的溶解度很大，且本身帶有強負電性基團，故對纖維素纖維的親合力很小

51、，用于漿料染色時，染料的流失量較大，主要用于合成纖維或蛋白纖維的染色。第95頁/共135頁二、二、過程性化學(xué)藥品的簡過程性化學(xué)藥品的簡介介Process Chemicals第96頁/共135頁保留助劑可分為三大類： 單組分保留助劑， 使用硫酸鋁或陽離子型的聚合物作為保留劑，其加入量應(yīng)視漿料品種和系統(tǒng)的電荷情況而定。 雙組分保留助劑， 由兩種帶不同電荷密度和分子量的陽離子聚合物組成；由低分子量高電荷密度的陽離子作為凝聚劑(電荷中和劑)，再用高分子量低電荷密度的陰離子聚合物作為絮凝劑來完成保留和脫水的功能。如何選擇陽離子或陰離子的聚合物應(yīng)視系統(tǒng)的pH以及其他相關(guān)的條件所決定。保留助劑保留助劑第97

52、頁/共135頁 三元的微粒子方案， 它由硫酸鋁或低分子量的陽離子聚合物作為凝聚劑，再用高分子量的陰離子或陽離子型的聚合物作絮凝劑，最后加入微粒子（陰離子型的硅膠或膨潤土）。它的最大優(yōu)點是可以在獲得高的灰分保留的同時提高機速（改善脫水），并且對紙的勻度沒有 “明顯的負面影響”。 切記！紙廠應(yīng)根據(jù)其自身的需要來決定選用何種保留助劑，最高級或最先進的技術(shù)未必是最適合您的。而只有最適合您的才是最好的。 保留助劑保留助劑第98頁/共135頁纖維保留、脫水及成型之間的關(guān)系纖維保留、脫水及成型之間的關(guān)系保留保留助劑的用量脫水成型最大最小最佳最差第99頁/共135頁 在系統(tǒng)中加入殺菌劑的目的是用來控制和抑制細

53、菌的繁殖速度并減少漿料產(chǎn)生腐敗的現(xiàn)象 微生物在學(xué)術(shù)上可分為細菌和真菌兩大類 細菌又可簡單的分為需氧細菌和厭氧細菌 細菌一般在中性或堿性的條件下生長 需氧細菌它只能在有氧氣存在的情況下才能生存，當(dāng)然它同時需要養(yǎng)分、水分、溫度等 而厭氧細菌則不需要氧氣，如硫化氫(臭雞蛋味) 真菌可分為霉菌和酵母菌 真菌喜歡在酸性的條件下生長 系統(tǒng)溫度和pH與細菌之間的關(guān)系請見下圖：微生物控制劑微生物控制劑/殺菌劑殺菌劑/防腐劑防腐劑第100頁/共135頁溫度與細菌的關(guān)系溫度與細菌的關(guān)系 0 5 16 27 38 50 60 72 820 5 16 27 38 50 60 72 82細菌的生長情況 : : 低溫菌

54、中溫菌 高溫菌溫度 o oC C菌泥的數(shù)量第101頁/共135頁pH與細菌的關(guān)系與細菌的關(guān)系2 4 6 8 102 4 6 8 10pHpH真菌所產(chǎn)生的菌泥細菌所產(chǎn)生的菌泥菌泥的數(shù)量第102頁/共135頁微生物的控制微生物的控制 機械及廠房的設(shè)計 (環(huán)境) 機械的操作 (化學(xué)基理 / 衛(wèi)生) 非毒性化學(xué)品 (表面活性劑/分散劑) 氧化性殺菌劑 (氯/溴/臭氧) 非氧化性的專業(yè)殺菌劑 (專有化學(xué)品)第103頁/共135頁良好的系統(tǒng)微生物控制需要有良好的系統(tǒng)微生物控制需要有良好的微生物控制有機性殺菌劑 程序表現(xiàn)及數(shù)據(jù)非毒性腐漿控制技術(shù)氧化性殺菌劑操作及維修第104頁/共135頁殺菌劑及殺菌方案的選

55、擇殺菌劑及殺菌方案的選擇合理的使用殺菌劑應(yīng)遵循以下原則： 通過毒性實驗，挑選出一種或數(shù)種合適的殺菌劑 確保殺菌劑在漿料中達到一定的濃度 確保殺菌劑與漿料的接觸時間符合該殺菌劑的要求 在紙機濕部應(yīng)盡量避免使用氧化型殺菌劑，以防止影響施膠劑及染料的表現(xiàn)，另外有部分殺菌劑還有可能誘發(fā)泡沫的發(fā)生，當(dāng)使用帶電荷的殺菌劑時應(yīng)避免加在與其帶相反電荷的化學(xué)藥品的場合 系統(tǒng)的pH,溫度,ORP會影響殺菌劑的使用效果，高的pH和溫度會導(dǎo)致殺菌劑的分解從而失去其殺菌功能,部分殺菌劑對系統(tǒng)的ORP非常敏感. 系統(tǒng)的清洗是配合殺菌劑獲得良好表現(xiàn)的重要條件之一第105頁/共135頁生物膜的產(chǎn)生過程的演示有機物的吸附適應(yīng)期

56、生陳代謝及繁殖繁殖期成長老化脫落向外擴展穩(wěn)定期黏附期微生物移到該處黏附到其表面初始的誘導(dǎo)階段成長高峰階段第106頁/共135頁沉積物控制劑可分為有機和無機兩大類： 無機的沉積物控制劑最常用的是滑石粉。 有機的沉積物控制劑有：電荷中和劑；保護劑/鈍化劑；固著劑以及穩(wěn)定劑，分散劑，螯合劑、生物酶等。 電荷中和劑：利用異性相吸的原理，加入帶有不同電荷的化學(xué)藥品將沉積物吸附在纖維上，從而達到沉積物控制的目的。 保護劑/鈍化劑：將同時帶有疏水基團和親水基團/陽電荷的聚合物加入系統(tǒng)中，使沉積物與聚合物的疏水基團結(jié)合，而親水基團/陽電荷向外形成保護。最終與纖維結(jié)合從而避免沉積物結(jié)聚集成塊/團。沉積物控制劑沉

57、積物控制劑第107頁/共135頁 固著劑：當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的沉積物粒子還處于很小的顆粒狀時，加入化學(xué)藥品“中和”系統(tǒng)內(nèi)多余的陰電荷，并使沉積物絮集成帶正電荷的微小絮團吸附在纖維形上，或借助于紙機保留助劑的作用隨著紙的抄造而去。 穩(wěn)定劑：加入的化學(xué)藥品使得沉積物粒子親水或帶上相同的表面電荷，從而避免與其它沉積物粒子的結(jié)合。 分散劑：對于某些用機械方法仍不能有效分散的樹脂等，經(jīng)加入分散劑來幫助使之分散。再通過其它方法使之保留在紙上，從而避免了樹脂對生產(chǎn)的影響。 生物酶：利用生物酶有針對性將樹脂類粘性物質(zhì)轉(zhuǎn)換成其他類型的物質(zhì)，從而避免了沉積物的出現(xiàn)。 化學(xué)串洗和網(wǎng)/毛布的保潔也是沉積物控制的有效方法沉積物控

58、制劑沉積物控制劑第108頁/共135頁不同溫度下有機沉積物的狀態(tài)不同溫度下有機沉積物的狀態(tài)影響粘性的因子影響粘性的因子-溫度溫度液體狀粘狀 固體狀第109頁/共135頁沉積物控制劑的反應(yīng)機理示意沉積物控制劑的反應(yīng)機理示意親水基團疏水基團保護層膠粘物粒子表面活性劑 疏水基團親水基團_電荷疏水基團鈍化穩(wěn)定固著第110頁/共135頁生產(chǎn)系統(tǒng)中沉積物控制的關(guān)鍵生產(chǎn)系統(tǒng)中沉積物控制的關(guān)鍵 控制和避免可能產(chǎn)生沉積的物體進入系統(tǒng) 在漿料制備階段去除可能產(chǎn)生沉積的物體 在漿料中連續(xù)添加不同的化學(xué)藥品，避免沉積物顆粒的“長大” 在表面使用連續(xù)的保護劑（網(wǎng)的鈍化和毛布保潔） 確保污染物的粒子在小的狀態(tài)隨紙在生產(chǎn)中

59、離去 采用清洗的方法將殘留在系統(tǒng)中的沉積物清除出系統(tǒng)需要理解造紙的全過程和沉積以及控制的機理第111頁/共135頁超輕質(zhì)輕質(zhì)重質(zhì)超重質(zhì)的碎漿機重雜質(zhì)排除裝置 高濃除渣器中濃除渣器立式除渣器壓力篩 (孔型)繩索裝置壓力篩 (縫型)正向除渣器多級茶渣器逆向除渣器壓力篩(縫型)熱分散裝置果實，螺釘瓶蓋等沙子，訂書釘金屬粒子等繩，發(fā)泡膠膠帶等熱熔膠蠟，膠塑料等污染物的去除方法穩(wěn)定固著鈍化/除粘表面處理溫度剪切力尾渣系統(tǒng)工藝控制化學(xué)處理剩余的膠粘物在生產(chǎn)過程中控制沉積物的最佳方法第112頁/共135頁- - 沒有單一的解決方法- - 需要全面的綜合處理方案- - 由于系統(tǒng)是復(fù)雜的，故沒有立桿見影的方法，

60、而只 能通過不斷的改善來獲得良好的效果- - 應(yīng)該根據(jù)紙機的特點和操作情況來選擇符和本企業(yè) 特色的和具有成本效益的方案。 沉積物控制方案的選擇第113頁/共135頁什么是泡沫？在液體中呈膠體分散狀的氣體被叫做泡沫 泡沫產(chǎn)生的原因：1.機械；2.化學(xué)；3.操作 漿料中的氣泡又分為表面氣泡和內(nèi)部氣泡。表面氣泡是多邊形的，而內(nèi)部氣泡是圓形的。 消除表面氣泡和內(nèi)部氣泡所用的消泡劑是不同的。若想消除內(nèi)部氣泡則需將消泡劑加在濃漿中，而消除表面氣泡則應(yīng)將消泡劑加在稀漿或白水中。 消泡劑可分為水溶性消泡劑，油性消泡劑，水性擴展型消泡劑和表面活性型又叫濃縮型消泡劑等。 水性溶消泡劑一般使用量較大，但不會明顯影響