苗慶顯秦夢華侯慶喜陳禮輝黃六蓮

(1.福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院,福建福州,350002;2.山東輕工業(yè)學(xué)院,山東濟(jì)南,250353; 3.天津科技大學(xué),天津,300457)

楊木P-RC APMP中溶解和膠體物質(zhì)對濕部化學(xué)的影響

苗慶顯1秦夢華2侯慶喜3陳禮輝1黃六蓮1

(1.福建農(nóng)林大學(xué)材料工程學(xué)院,福建福州,350002;2.山東輕工業(yè)學(xué)院,山東濟(jì)南,250353; 3.天津科技大學(xué),天津,300457)

研究了溶解和膠體物質(zhì)(DCS)對造紙濕部化學(xué)的影響。結(jié)果表明,DCS的加入能夠降低單元助留助濾體系陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)、雙元助留助濾體系聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDADMAC)/CPAM和微粒助留助濾體系CPAM/膨潤土的助留助濾效果,并且能夠使得不同助留助濾體系存在下的楊木P-RC APMP的Zeta電位下降。DCS的加入降低了陽離子助劑對滑石粉的絮聚程度,但隨著DCS加入量的增加,陽離子助劑對碳酸鈣的絮聚程度先下降后增加。同時(shí),DCS的加入使得不同施膠劑的施膠效果變差。PDADMAC作為施膠促進(jìn)劑對不同施膠劑或者含有不同DCS的漿料有一個(gè)最佳用量。

楊木;P-RC APMP;溶解和膠體物質(zhì);濕部化學(xué);施膠

目前,在北美和歐洲等地區(qū),楊木是生產(chǎn)高得率漿最普遍的樹種[1]。而在我國華北、東北等地區(qū),不同品系的楊木在制漿造紙中的應(yīng)用也不斷得到推廣。無論從材性上還是成本上講,楊木都是制高得率漿最好的原料。由Scott紙業(yè)集團(tuán)開發(fā)并申請專利的楊木P-RC APMP制漿工藝,以紙漿得率高、強(qiáng)度好、污染少、能耗低等突出優(yōu)點(diǎn),為制漿造紙工業(yè)界所矚目[2]。

在機(jī)械漿制漿和漂白過程中,會(huì)產(chǎn)生大量溶解的半纖維素、木聚糖、低分子質(zhì)量木素和果膠類物質(zhì),同時(shí)也產(chǎn)生大量分散在過程水或漿水體系中的親脂性膠體物質(zhì)或抽出物,這些物質(zhì)被稱為溶解和膠體物質(zhì)(DCS)[3-4]。在機(jī)械漿制漿和漂白中每噸漿可以產(chǎn)生30～70 kg DCS[5]。由于部分帶有很高的負(fù)電荷,其又被稱為“陰離子垃圾”(anionic trashes)。它們與加入的陽離子助劑作用從而影響紙機(jī)的濕部化學(xué)過程。國內(nèi)外對DCS的研究主要集中于針葉木或闊葉木T MP的研究,而對于楊木P-RC APMP中DCS對造紙濕部影響的研究非常少。

本實(shí)驗(yàn)采用楊木P-RC APMP為原料,利用多種分析手段研究了其中DCS對不同助留助濾體系的影響,同時(shí)研究了DCS對不同施膠劑施膠效果以及填料絮聚強(qiáng)度的影響,從而為楊木P-RC APMP的應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原料和主要儀器

漿料:楊木P-RC APMP,白度71.7%。

聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDADMAC):固含量40%;陽離子聚丙烯酰胺(CPAM):相對分子質(zhì)量450萬;滑石粉:800目;松香膠:弱陽離子型,固含量30%;烷基烯酮二聚體(AK D):固含量13%。

儀器:TDL-5-A型高速臺(tái)式離心分離機(jī);Mütek PCD-03型膠體電荷滴定儀;WGZ-800型散射光濁度儀;DDJ-0305型Britt動(dòng)態(tài)濾水儀;BTG公司的SZP-04型Zeta電位儀;JS94H型微電泳儀;iPDA2000型分散體光學(xué)分析儀;DDS-11A型電導(dǎo)率儀;FI101型抄片器;FI119型電熱烘缸。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 DCS水的制備

稱取20 g楊木P-RC APMP絕干漿,稀釋到漿濃2%。在60℃和150 r/min下攪拌1 h,然后在2000 r/min下離心30 min,小心取出上層清液即為DCS水。

1.2.2 DCS水物化特性的測定

采用PHS-3C型酸度計(jì)測定DCS水的pH值;采用德國Mütek公司PCD-03型顆粒電荷測定儀測定陽電荷需求量,標(biāo)準(zhǔn)陽離子滴定液為0.001 mol/L的PDADMAC溶液;采用WGZ-800型散射光濁度儀測定DCS水的濁度;采用DDS-11A電導(dǎo)率儀測定DCS水的電導(dǎo)率;采用JS94H型微電泳儀測定Zeta電位。

1.2.3 細(xì)小纖維含量的測定

首先對楊木P-RC APMP用蒸餾水洗滌至其濾液電導(dǎo)率小于10μS/cm。取500 mL漿濃為0.1%的楊木P-RC APMP加入到動(dòng)態(tài)濾水儀(DDJ)中,在750 r/min下開始濾水,完成1次后,再加入500 mL蒸餾水進(jìn)行濾水,此操作重復(fù)4～6次。最后小心清洗出留在網(wǎng)上的長纖維組分,在布氏漏斗上用已知質(zhì)量的Whatman濾紙進(jìn)行過濾,把濾紙?jiān)诤嫦渲懈稍?常溫下稱量。經(jīng)過計(jì)算得出楊木P-RC APMP的細(xì)小纖維含量。

細(xì)小纖維為能通過200目濾網(wǎng)的組分。經(jīng)測定,所用楊木P-RC APMP的細(xì)小纖維含量為25.2%。

1.2.4 助留助濾實(shí)驗(yàn)及細(xì)小纖維留著率的測定

將2 g楊木P-RC AP MP(絕干漿)加入到一定體積的DCS水和蒸餾水,使?jié){濃為0.4%,攪勻后轉(zhuǎn)移到DDJ中,開動(dòng)攪拌器,在750 r/min下攪拌,30 s后加入CPAM,再過30 s打開排水閥,開始計(jì)時(shí),最后記錄收集100 mL濾液所用時(shí)間。當(dāng)采用PDADMAC/ CPAM時(shí),固定CPAM用量為0.1%(對絕干漿),在開動(dòng)攪拌器10 s后加入PDADMAC,再過20 s加入CPAM;然后將100 mL濾液經(jīng)已知質(zhì)量的濾紙過濾,在105℃下干燥濾紙,稱量。

當(dāng)采用CPAM/膨潤土微粒助留助濾體系時(shí),開動(dòng)攪拌器750 r/min下攪拌30 s后加入CPAM,繼續(xù)攪拌30 s,然后調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速到1500 r/min并攪拌30 s,再將轉(zhuǎn)速調(diào)到750 r/min,加入膨潤土,攪拌60 s后打開排水閥,開始計(jì)時(shí)。細(xì)小纖維留著率的計(jì)算方法見式(2)。

式中,C為試樣漿濃,%;V為試樣體積,mL; S為試樣中固形物的總質(zhì)量,g;F為紙漿中細(xì)小纖維含量,%;T為試樣中細(xì)小纖維的總質(zhì)量,g;W為濾紙上細(xì)小纖維的質(zhì)量,g;R為細(xì)小纖維留著率,%。

1.2.5 漿料Zeta電位的測定

將楊木P-RC APMP和DCS水混合均勻后稀釋至0.4%的漿濃。取出500 mL配制好的漿料放入燒杯中,加入不同體系的助留助濾劑,作用完成后測定漿料的Zeta電位。

1.2.6 填料絮聚程度的測定[6]

DCS對填料絮聚效果的測定采用Britt動(dòng)態(tài)濾水儀(DDJ)和分散體光學(xué)分析儀(iPDA2000)配合進(jìn)行,并以相對濁度表示。

向DDJ的1000 mL脫水桶中(采用80目網(wǎng))加入500 mL蒸餾水或蒸餾水和DCS水的混合溶液。在500 r/min攪拌速率下,水經(jīng)由3 mm的透明塑料管以65 mL/min的流速由流體泵循環(huán)回到脫水桶中,分散體光學(xué)分析儀在預(yù)定位置對透明塑料管內(nèi)的流體進(jìn)行監(jiān)測并顯示平均透射光強(qiáng)度信號(hào)(DC值)。然后加入0.4 g沉淀碳酸鈣或滑石粉,混合均勻后將轉(zhuǎn)速調(diào)到750 r/min并依次加入不同體系的助留助濾劑,并根據(jù)需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,1 min后采用分散體光學(xué)分析儀測定輸出信號(hào)DC電壓,根據(jù)式(3)計(jì)算相對濁度來表征填料的絮聚效果。

式中,τi為未絮聚懸浮液的濁度,NTU;τf為絮聚懸浮液的濁度,NTU;V0為初始基準(zhǔn)DC電壓,V; Vi為未絮聚懸浮液的DC電壓,V;Vf為絮聚懸浮液的DC電壓,V。

1.2.7 松香膠/AKD施膠

首先稱取一定量楊木P-RC APMP在0.65%漿濃下疏解5000轉(zhuǎn),然后取出250 mL漿于1000 mL燒杯中,并加入一定體積的蒸餾水和DCS水到500 mL,然后進(jìn)行施膠。施膠完畢后加入500 mL蒸餾水進(jìn)行抄片,定量60 g/m2。

進(jìn)行松香膠施膠時(shí),采用逆向施膠方法:加入0.5%的硫酸鋁攪拌1 min后調(diào)節(jié)pH值至5.0～6.5,再加入0.6%的松香膠反應(yīng)4 min。助留助濾劑采用CPAM/膨潤土微粒體系(CPAM用量0.062%、膨潤土用量0.12%)。當(dāng)采用PDADMAC時(shí),先加入一定量的PDADMAC攪拌10 s,再加入CPAM/膨潤土。

進(jìn)行AKD施膠時(shí),首先調(diào)節(jié)漿料pH值至7.5～8.5,然后加入CPAM/膨潤土,最后加入0.1%AKD膠料,作用1 min后進(jìn)行抄片。當(dāng)采用PDADMAC時(shí),先加入一定量的PDADMAC攪拌10 s,再加入CPAM/膨潤土。

施膠度按GB/T 5405—1985標(biāo)準(zhǔn)(液體滲透法)進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 楊木P-RC APMP中DCS水的特性

為了易于對后面實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,首先測定了所用楊木P-RC APMP中DCS水的基本特性,如表1所示。

表1 所用楊木P-RC APM P中DCS水的特性

2.2 DCS對CPAM助留助濾效果的影響

低電荷密度的CPAM在造紙過程中是最常用的助留助濾劑之一。因?yàn)槠渚哂懈叩南鄬Ψ肿淤|(zhì)量、分子鏈上有足夠多的反應(yīng)活性點(diǎn)等特點(diǎn),可與填料、纖維等結(jié)合,形成硬聚集體,能夠改善網(wǎng)部漿料的濾水性能和細(xì)小纖維及填料的留著率[7]。圖1和圖2分別為DCS對CPAM助濾助留作用的影響。由圖1可以看出,當(dāng)漿料中不加DCS時(shí),與不加CPAM時(shí)的濾水速率3.29 mL/s相比,CPAM用量為0.1%和0.25%時(shí),濾水速率提高,其濾水速率分別達(dá)到7.66 mL/s和8.06 mL/s。但是隨著DCS加入量的增加,CPAM的助濾作用下降;當(dāng)CPAM用量為0.1%,DCS加入量為300 mL時(shí),濾水速率從7.66 mL/s下降到6.93 mL/s,下降了約10%。

圖1 DCS對CPAM助濾作用的影響

由圖2可以看出,隨著DCS加入量的增加,細(xì)小纖維留著率隨之下降。當(dāng)不加DCS,CPAM用量為0.1%和0.25%時(shí),細(xì)小纖維留著率分別為96.7%和93.7%,后者低于前者可能是由于CPAM用量為0.25%超過了CPAM的最佳用量導(dǎo)致細(xì)小纖維的留著反而下降。當(dāng)DCS加入量為300 mL時(shí),兩種情況下的細(xì)小纖維留著率分別下降為78.0%和82.5%,可見DCS的加入確實(shí)能夠影響漿料的濾水性能和細(xì)小纖維留著率。這主要是因?yàn)楫?dāng)加入DCS時(shí),CPAM優(yōu)先被吸附到DCS上而不是纖維上,它們與DCS形成了聚電解質(zhì)復(fù)合體,從而降低了CPAM對細(xì)小纖維的絮聚能力,降低細(xì)小纖維留著率;另一方面是沒有經(jīng)過絮聚的細(xì)小纖維與DCS中的膠體物質(zhì)阻塞纖維間空隙或者CPAM與DCS形成聚電解質(zhì)復(fù)合體使?jié){料中的細(xì)小微粒增加,從而影響了漿料的濾水速率。有研究表明[8],加入DCS后,系統(tǒng)電導(dǎo)率的提高也是影響CPAM絮凝效果的一個(gè)因素,但主要還是取決于DCS與漿料和CPAM發(fā)生的化學(xué)或靜電穩(wěn)定作用。

圖2 DCS對CPAM助留作用的影響

2.3 DCS對PDADMAC/CPAM助留助濾效果的影響

PDADMAC具有陽電荷密度高、水溶性好、分子質(zhì)量易控制等特點(diǎn),可作為陰離子垃圾固著劑對漿料進(jìn)行預(yù)處理,以凈化造紙?bào)w系中的DCS,并增強(qiáng)CPAM的助留助濾效果[9]。本實(shí)驗(yàn)采用PDADMAC作為陰離子垃圾固著劑,研究其對細(xì)小纖維留著和漿料濾水性能的影響,結(jié)果如圖3和圖4所示。

圖3 DCS對PDADMAC助濾作用的影響

圖4 DCS對PDADMAC助留作用的影響

由圖3可以看出,當(dāng)不加PDADMAC時(shí),不加DCS的漿料濾水速率最快,加入150 mL和250 mL D C S水后,其濾水速率由5.35 mL/s分別下降為5.08 mL/s和4.42 mL/s。當(dāng)加入PDADAMC時(shí),漿料濾水速率先升高后降低;加入150 mL DCS水、PDADMAC用量0.04%時(shí),漿料濾水速率由5.08 mL/s增加到5.91 mL/s;繼續(xù)增加PDADMAC用量,漿料濾水速率下降。圖4表明,PDADMAC的加入能夠提高細(xì)小纖維留著率,當(dāng)DCS加入量為150 mL、PDADAMC用量為0.04%時(shí),細(xì)小纖維留著率由79.6%提高到83.6%;但繼續(xù)增加PDADMAC用量,細(xì)小纖維留著率反而下降;而且,在加入DCS的情況下,與不加DCS相比,需要較多的PDADMAC才能使得細(xì)小纖維留著率達(dá)到最大。

綜上可知,PDADAMC的加入在一定程度上促進(jìn)了CPAM的助留助濾性能,既改善漿料的濾水性能又提高細(xì)小纖維留著率。這是因?yàn)樵诤蠨CS的漿水體系中添加PDADMAC,一方面中和DCS顆粒所帶負(fù)電荷,削弱了DCS對CPAM的干擾作用,極大地提高了CPAM引起的漿料絮聚程度,使得漿料系統(tǒng)中顆粒平均尺寸增加,提高了濾水速率;另一方面,PDADMAC中和纖維表面的負(fù)電荷,或在纖維表面形成正電荷補(bǔ)丁,增加纖維與細(xì)小纖維間的靜電引力,從而將細(xì)小纖維平伏在纖維表面,減少了細(xì)小纖維對纖維間過濾孔隙的阻塞,降低了水流過纖維表面時(shí)的阻力,從而提高濾水速率和細(xì)小纖維留著率。但是,隨著PDADMAC用量的增加,漿料體系會(huì)出現(xiàn)過度陽離子化,使得細(xì)小纖維和纖維表面的電荷發(fā)生逆轉(zhuǎn),它們之間或它們與CPAM之間的斥力增加,導(dǎo)致CPAM的助留助濾作用減弱,漿料的濾水速率和細(xì)小纖維留著率下降。

2.4 DCS對CPAM/膨潤土助留助濾效果的影響

現(xiàn)代化的紙機(jī)網(wǎng)部運(yùn)行時(shí),理想的漿料組分絮聚結(jié)構(gòu)不但應(yīng)保證高的細(xì)小組分留著率,具有足夠的抗剪切作用能力,而且還應(yīng)該擁有致密的結(jié)構(gòu)及適宜的尺寸以保證良好的網(wǎng)部脫水和均勻的紙幅成形。微粒助留助濾體系由于可以實(shí)現(xiàn)漿料留著、濾水、干燥和良好成形之間的最佳平衡,成為今后發(fā)展的方向[10]。

由圖5可以看出,在CPAM和膨潤土用量固定的情況下,隨著DCS加入量的增加,漿料的濾水速率和細(xì)小纖維留著率大體上呈下降趨勢。當(dāng)DCS加入量為300 mL時(shí),濾水速率由不加DCS時(shí)的4.91 mL/s下降到4.07 mL/s,而細(xì)小纖維留著率由91.5%下降為73.8%。這可能是由于當(dāng)加入CPAM后,其以橋聯(lián)機(jī)理引起漿料各組分的初始絮聚,經(jīng)高剪切作用破壞后暴露出更多的CPAM鏈段,為帶負(fù)電荷的膨潤土提供更多的吸附點(diǎn),當(dāng)加入帶負(fù)電荷的膨潤土后,它靠靜電中和作用及氫鍵作用吸附于CPAM的鏈圈鏈尾之間,將破碎后的小絮聚體重新橋聯(lián)起來或?qū)⒓?xì)小纖維的絮聚體直接橋聯(lián)到纖維上,形成尺寸更小的微小絮聚體,提高漿料留著率的同時(shí)改善了濾水性能。但是加入帶負(fù)電荷的DCS后,DCS優(yōu)先吸附到CPAM的鏈段上,從而阻礙膨潤土的吸附,影響CPAM/膨潤土的助留助濾作用。

圖5 DCS對CPAM/膨潤土助留助濾作用的影響

2.5 DCS對楊木P-RC APMP Zeta電位的影響

Zeta電位是描述紙漿懸浮液濕部電荷特性的重要參數(shù)之一,它可以提供濕部化學(xué)有用的信息,并對濕部化學(xué)的優(yōu)化與控制具有重要意義。Zeta電位的波動(dòng)將會(huì)影響到紙機(jī)的運(yùn)行和最終的紙張質(zhì)量。因此,研究漿料中DCS對Zeta電位的影響很有必要,結(jié)果見圖6。

圖6 DCS對楊木P-RC APMP Zeta電位的影響

由圖6可以看出,與不加任何助劑時(shí)相比,加入助留助濾劑后漿料體系的Zeta電位增加。由于PDADMAC的電荷密度較高,因此其Zeta電位也最大。而且加入助留助濾劑后,在DCS不存在的情況下,其Zeta電位都為正值。當(dāng)加入DCS后,漿料體系的Zeta電位隨DCS加入量的增加而下降。不加任何助劑,DCS加入量為200 mL時(shí),體系的Zeta電位由-9.4 mV下降到-47 mV。當(dāng)采用PDADMAC/ CAPM體系時(shí),DCS加入量200 mL,體系的Zeta電位由25 mV下降到-29.9 mV。這是由于DCS中的半纖維素以及脂肪酸和果膠酸組分含有一定量的羧基,其在中性或弱酸性條件下能夠發(fā)生電離,而大部分羧基來自糖醛酸。另外,如果在強(qiáng)堿性條件下,木素中的酚羥基也會(huì)發(fā)生電離,因而使DCS帶有一定量的負(fù)電荷[11]。當(dāng)DCS加入到漿料中,就會(huì)使整個(gè)漿料體系的Zeta電位下降。

2.6 DCS對填料絮聚程度的影響

不同助留助濾體系的作用效果以及作用機(jī)理可以通過測定漿料組分間形成的絮聚體的尺寸、強(qiáng)度等來進(jìn)行比較[12]。目前,普遍使用的絮聚分析儀器是分散體光學(xué)分析儀(PDA),它是利用懸浮液通過時(shí)引起的透射光或散射光的波動(dòng)來表示絮聚程度。采用PDA可以實(shí)時(shí)檢測懸浮液的絮聚狀態(tài)[11]。其相對濁度與絮聚程度大小相反。DCS對填料絮聚程度的影響見圖7和圖8。

由圖7可以看出,當(dāng)漿料中不含DCS時(shí),PDADMAC/CPAM體系對滑石粉的絮聚程度最大,而CPAM/膨潤土體系對滑石粉的絮聚程度最小。隨著DCS加入量的增加,3種助留體系對滑石粉的絮聚程度下降。一般認(rèn)為,CPAM是依靠形成絮團(tuán)的機(jī)械截留作用達(dá)到留著目的。當(dāng)采用CPAM/膨潤土體系時(shí),隨著DCS加入量的增加,DCS中呈負(fù)電性的膠體微粒以及陰離子垃圾會(huì)與CPAM或者呈正電性的絮團(tuán)相互作用,從而擠占了絮團(tuán)表面呈正電性的“位點(diǎn)”,使得負(fù)電性的膨潤土失效,造成絮聚程度下降。

圖8表明,當(dāng)漿料中不含DCS時(shí),3種助留體系對碳酸鈣的絮聚程度與滑石粉一樣。但是隨著DCS加入量的增加,其相對濁度的變化趨勢與滑石粉不一樣,呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢,即絮聚程度先下降后增加。這可能是由于當(dāng)DCS加入量較少時(shí),其與CPAM或PDADMAC作用,限制了它們的絮聚作用;隨著DCS加入量的增加,由于碳酸鈣帶有正電荷,也能夠吸附DCS中的部分樹脂和陰離子垃圾組分,因此可能對碳酸鈣和CPAM之間的絮聚起到了一種促進(jìn)作用。

2.7 DCS對施膠效果的影響

2.7.1 DCS對松香膠施膠效果的影響

DCS加入量對松香膠施膠效果的影響見圖9。由圖9可以看出,隨著DCS加入量的增加,松香膠的施膠度隨之下降;當(dāng)加入200 mL DCS時(shí),施膠效果完全消失。這一方面可能是由于DCS本身的平均粒徑較小(0.3μm),而楊木P-RC APMP纖維的平均長度超過500μm,因此DCS顆粒具有較大的比表面積。相對于纖維來說,疏水性的松香膠更易于優(yōu)先吸附在DCS而不是纖維上,因而導(dǎo)致施膠度下降。

圖9 DCS加入量對松香膠施膠效果的影響

PDADMAC對松香膠施膠效果的影響見圖10。圖10表明,不含DCS的楊木P-RC APMP利用松香膠施膠時(shí),當(dāng)不加入PDADMAC時(shí)施膠度達(dá)到255 s,隨著PDADMAC的加入,施膠度逐漸下降。這是由于PDADMAC帶有較高的正電荷,當(dāng)加入到楊木P-RC APMP中時(shí),使得漿料電荷逆轉(zhuǎn),與松香膠發(fā)生電荷排斥。若向楊木P-RC APMP中加入200 mL DCS,則隨著PDADMAC用量的增加,施膠度先升高后降低。當(dāng)PDADMAC用量為0.2%時(shí),施膠度達(dá)到最大87 s。這說明利用松香膠施膠,當(dāng)存在DCS時(shí),PDADMAC的用量有一個(gè)最佳用量而使得施膠效果最好,用量太大,反而會(huì)由于系統(tǒng)過度陽離子化削弱松香膠的施膠效果。同時(shí)也可看出,盡管加入PDADMAC能夠恢復(fù)部分施膠度,但是并不能完全恢復(fù)到不含DCS時(shí)的施膠度,即不能完全抵消DCS帶來的負(fù)面影響。

圖10 PDADMAC用量對松香膠施膠效果的影響

2.7.2 DCS對AKD施膠效果的影響

DCS加入量對AKD施膠效果的影響見圖11。由圖11可以看出,隨著DCS加入量的增加,AKD的施膠效果隨之下降。當(dāng)加入200 mL DCS時(shí),施膠度由不加DCS時(shí)的159 s下降到12 s。這是由于DCS的加入使得細(xì)小纖維留著率下降(見圖5)。為了削弱DCS對AKD施膠的不利影響,采用先加入PDADMAC的方法,結(jié)果如圖12所示。由圖12可知,當(dāng)漿料中不含DCS時(shí),隨著PDADMAC的加入,施膠度下降,這是由于PDADMAC帶有較高的正電荷,中和了漿料纖維表面的負(fù)電荷,使得體系過度陽離子化,影響了CPAM/膨潤土的助留作用,因而施膠度下降。當(dāng)向漿料中加入150 mL DCS水后,隨著PDADMAC用量的增加,施膠度先增加后降低,這是因?yàn)殚_始加入少量的PDADMAC中和了DCS的負(fù)電荷,減小或消除了DCS對AKD施膠效果的不利影響,但當(dāng)PDADMAC用量超過0.5%后,系統(tǒng)過度陽離子化,導(dǎo)致細(xì)小纖維留著率下降,AKD的施膠效果變差。

3 結(jié) 論

3.1 溶解和膠體物質(zhì)(DCS)的加入會(huì)降低單元助留助濾體系陽離子聚丙烯酰胺(CPAM)、雙元助留助濾體系聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDADMAC)/ CPAM和微粒助留助濾體系CPAM/膨潤土的助留助濾效果,表現(xiàn)為隨著DCS加入量的增加,漿料的濾水速率和細(xì)小纖維留著率下降,并且能夠使不同助留助濾體系存在下的漿料的Zeta電位下降。

3.2 當(dāng)采用滑石粉作為填料時(shí),DCS的加入降低了助留助濾劑對滑石粉的絮聚程度,表現(xiàn)為相對濁度增加。當(dāng)采用碳酸鈣作為填料時(shí),DCS加入量增加,不同助留助濾劑對碳酸鈣的絮聚程度先下降后增加,表現(xiàn)為相對濁度先升高后降低。

3.3 DCS的加入對松香膠/AKD施膠劑的施膠效果帶來不利影響,施膠效果變差。當(dāng)采用固著劑PDADMAC進(jìn)行預(yù)處理時(shí),在DCS存在的情況下,隨著PDADMAC用量的增加,施膠度先增加后下降,說明PDADMAC的加入對不同施膠劑或者含有不同量DCS的漿料有一個(gè)最佳用量。

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Abstract:The wet-end chemistrywill be disturbed byDCS.The experimental results indicated that the addition ofDCS decreases the efficiency of single-polymer CPAM,dual-polymer PDADMAC/CPAM and microparticle CPAM/bentonite retention and drainage aid system. DCS can reduce the zeta potentialof aspen P-RC APMP containing retention and drainage aids.The flocculation degree of talc powder by cationic aids can be decreased by the addition ofDCS.However,the flocculation degree of calcium carbonate decreases at the initial stage and then increaseswith the increase volume ofDCS addition.Finally,the sizing efficiency of rosin size and alkylketone dimer is dramatically decreased when the DCS is added to the pulp.

Keywords:aspen;P-RC APMP;dissolved and colloidal substances;wet-end chemistry;size

(責(zé)任編輯:劉振華)

Effects of D issolved and Colloidal Substances on theW et-end Chem istry

M IAO Qing-xian1,＊Q IN Meng-hua2HOU Qing-xi3CHEN Li-hui1HUANGLiu-lian1
(1.College ofM aterial Engineering,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou,Fujian Province,350002;2.Shandong Institute of Light Industry,Ji’nan,Shandong Province,250353; 3.Tianjin University of Science and Technology,Tianjin,300457)
(＊E-mail:miaoqingxian@163.com)

TS71+4

A

1000-6842(2010)03-0019-07

2010-04-02(修改稿)

本課題為山東省中青年科學(xué)家科研獎(jiǎng)勵(lì)基金(2006BS02017)和福建省自然科學(xué)基金(2010J05105)資助項(xiàng)目。

苗慶顯,男,1979年生;講師;研究方向:纖維資源的制漿造紙?zhí)匦院颓鍧嵵茲{技術(shù)以及生物技術(shù)的應(yīng)用。

E-mail:miaoqingxian@163.com