郭康康 徐永建 王益?zhèn)?岳小鵬

（陜西科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，輕化工程國家級實驗教學(xué)示范中心，陜西省造紙技術(shù)及特種紙品開發(fā)重點實驗室，中國輕工業(yè)紙基功能材料重點實驗室，陜西西安，710021）

造紙工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要組成部分，對于經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展具有一定的推動作用[1-2]。在新時代背景下，造紙工業(yè)應(yīng)當秉持綠色發(fā)展理念，努力實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[3-5]。

堿法制漿產(chǎn)生的黑液中包括木質(zhì)素、少部分半纖維素及抽提物，是有機物和蒸煮化學(xué)品的堿性混合多相流體[6-7]。堿回收技術(shù)是目前成熟的工業(yè)化黑液處理技術(shù)，黑液濃縮至固含量超過65%，泵送進入堿回收爐燃燒以回收熱能和化學(xué)品；這種高固含量黑液對于泵送、管道輸送及霧化提出了更高的要求[8-9]。隨著黑液鈍化技術(shù)和結(jié)晶蒸發(fā)技術(shù)的應(yīng)用，入爐燃燒黑液的固含量可提高到70%以上，甚至超過80%。為了使堿回收系統(tǒng)穩(wěn)定低成本運行，要求黑液在具有高固含量的前提下，保持良好的流變學(xué)特性，以提高其泵送性能、霧化性能及良好的燃燒穩(wěn)定性，從而提高制漿造紙企業(yè)的能源效率[10-11]。

黑液的泵送性能和霧化性能與其表觀黏度關(guān)系密切。黑液表觀黏度隨黑液固含量提高呈指數(shù)快速增大，在很大程度上會導(dǎo)致黑液的泵送性能和流動性降低，引起蒸發(fā)器、輸送管道、入爐管道的結(jié)垢問題[12-13]。因此，高固含量黑液流變學(xué)特性的研究對堿回收系統(tǒng)穩(wěn)定運行及技術(shù)進步具有重要意義，黑液流變學(xué)特性的研究應(yīng)聚焦于增加高固含量黑液的流動性能相關(guān)方面。

1 黑液流變學(xué)特性的影響因素

黑液流變學(xué)特性的影響因素包括黑液組成即有機物和無機物占比，以及有機物長鏈結(jié)構(gòu)、黑液的固含量、溫度、pH值、硅干擾及添加降黏劑等。

1.1 黑液組成及有機物分子鏈結(jié)構(gòu)對黑液黏度的影響

黑液黏度與其化學(xué)組成有關(guān)。有機物，尤其是木質(zhì)素的濃度和相對分子質(zhì)量是影響黑液黏度的主要原因，木質(zhì)素濃度越高，相對分子質(zhì)量越大，黑液黏度越高。黑液中存在大量的木質(zhì)素及少量纖維素、半纖維素等高聚物大分子的長鏈結(jié)構(gòu)彼此纏結(jié)，形成具有一定強度的分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻礙黑液流動，表現(xiàn)出較高的黏度。因此，降解黑液有機物是改善黑液黏度的有效途徑。

黑液高溫鈍化技術(shù)可以使黑液木質(zhì)素和碳水化合物等長鏈結(jié)構(gòu)斷裂成短鏈，能有效降低木質(zhì)素等有機物的分子質(zhì)量，結(jié)合超聲處理技術(shù)破壞其分子鏈纏結(jié)，導(dǎo)致黑液網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強度減弱，改善其分散性，從而能有效降低黑液黏度，使流動性得以改善[14]。楊仁黨等人[15]研究表明，超聲處理可有效降低黑液黏度，超聲作用時間越長，頻率越高，黏度降低越明顯。其原因是超聲波產(chǎn)生的“聲空化”效應(yīng)形成瞬時高溫和高壓微環(huán)境，作用于黑液造成木質(zhì)素大分子降解；同時，“空化泡”崩裂時射流對高分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的破壞作用，二者協(xié)同使黑液流動性增強。陳盛林等人[16-17]基于黑液燃燒法綠液除硅，研究了抽提部分木質(zhì)素及除硅劑對高固含量竹漿黑液流變學(xué)特性的影響，結(jié)果表明，抽提部分高分子質(zhì)量木質(zhì)素可以明顯降低黑液黏度。因此，以不影響黑液燃燒性能為前提，抽提少量木質(zhì)素可以顯著改善流變學(xué)特性。此外，在木質(zhì)素沉淀分離過程中，黑液中的硅在吸附作用和共沉作用協(xié)同下同步分離，使黑液硅含量降低，這在一定程度上對黑液流變學(xué)特性的改善也是有貢獻的，同時還可以獲得木質(zhì)素附加產(chǎn)品。

1.2 固含量對黑液黏度的影響

固含量是影響黑液流變學(xué)特性的重要因素。Zaman等人[18]研究了松木漿黑液（固含量≥70%）的流變學(xué)特性隨溫度和固含量的變化規(guī)律，結(jié)果表明，固含量對黑液流變學(xué)特性的影響更大，表觀黏度和儲存模量都隨固含量的提高而增大。黃俊等人[19]研究了木、草漿混合黑液（固含量52%～56%）的流變學(xué)特性，結(jié)果表明，固含量的增大導(dǎo)致黑液黏度增大，這是由于高固含量黑液中高分子有機物形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加緊密。岳小鵬等人[20]研究了竹漿黑液（固含量70%、80%）的流變學(xué)特性，并采用Ostwald 模型和Cross 模型擬合實驗結(jié)果。結(jié)果表明，固含量越高，黏度系數(shù)越大，亦表現(xiàn)出更高的表觀黏度。

綜上所述，黑液黏度隨固含量的提高而增大，是因為高固含量黑液中分子間作用力更強，內(nèi)摩擦力增大。根據(jù)黑液固含量與流變學(xué)特性的關(guān)系，采用流變學(xué)特性作為評價依據(jù)，可為堿回收系統(tǒng)的設(shè)計提供基礎(chǔ)參數(shù)，有利于黑液堿回收系統(tǒng)降低能耗。

1.3 溫度對黑液黏度的影響

溫度是影響黑液流變學(xué)特性的主要因素之一。黑液是含有有機大分子的多相流體，溫度升高，分子能量增大，運動速度加快，分子間摩擦力減小，導(dǎo)致黏度降低，因此黑液黏度隨溫度的升髙而降低。楊仁黨等人[21]研究了不同固含量黑液黏度的溫度效應(yīng)，結(jié)果表明，表觀黏度隨溫度的升高而降低，而低固含量黑液的溫度效應(yīng)不明顯。Zaman 等人[22]研究了針葉木硫酸鹽漿黑液（固含量58%～77%）的流變學(xué)特性，結(jié)果表明，將溫度從40 ℃升高到120 ℃，在10-2～104s-1剪切速率作用下，黑液黏度顯著降低。溫度對黑液黏度的影響及黏流溫度效應(yīng)可以用Andrade 的黏度溫度關(guān)系式來描述[23]，見式(1)。該公式將黑液黏度和溫度聯(lián)系起來，可廣泛應(yīng)用于研究不同種類黑液的黏度-溫度效應(yīng)，也可用于估算堿回收系統(tǒng)中不同溫度黑液的黏度，有重要的實用價值。

式中，η為表觀黏度，A、B 為常數(shù)，T為開爾文溫度。

綜上所述，黑液黏度隨溫度升高表現(xiàn)出下降的趨勢，且固含量越高，下降趨勢越明顯。研究溫度對黑液流變學(xué)特性影響，為黑液堿回收工藝，特別是在黑液管道輸送方面提出合理的設(shè)計方案具有重要的指導(dǎo)作用。

1.4 pH值對黑液黏度的影響

黑液黏度還會受pH 值影響。添加白液可以降低黑液黏度，即通過增加黑液殘堿含量，調(diào)節(jié)黑液pH值，降低黑液黏度。這是由于低pH 值黑液中的硅主要以硅酸凝膠的形式存在，呈半凝固狀態(tài)，表現(xiàn)出較高的黏度；黑液中加入白液提高pH 值，使硅以硅酸鈉形式存在，可在一定程度上降低黑液黏度。Zaman等人[24]研究了pH 值對木漿黑液（固含量80%，120 ℃）表觀黏度的影響，結(jié)果表明，pH值較低的黑液黏度更大。Milanova 等人[25]研究認為，當有效堿含量大于4%時，堿度對中、高固含量黑液的黏度影響顯著，黑液黏度隨堿度提高而降低；堿度對低固含量黑液黏度影響不明顯，主要是因為低固含量黑液中水是連續(xù)相，有機物和無機物都屬于分散相，被水分子充分包裹，有機高分子不能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，本身黏度較低，故提高堿度，降黏效果不明顯。

1.5 “硅干擾”對黑液黏度的影響

相關(guān)研究表明，引起非木漿黑液黏度增大的一個原因是制漿原料的硅含量高[26]。硅化物在黑液中易形成三維結(jié)構(gòu)，其表面帶有高活性極性基團，容易從黑液中吸附有機高分子，形成具有一定強度的網(wǎng)絡(luò)絮狀物，影響黑液的正常流動[12]。為了降低黑液中的硅含量，國內(nèi)外許多學(xué)者進行了大量的研究，根據(jù)制漿和堿回收工段順序，除硅方法可分為備料除硅、蒸煮同步留/除硅、黑液除硅等[27-29]。備料除硅以損失一部分原料為代價，能除去原料非結(jié)合硅和竹片表面的硅；蒸煮同步留/除硅可以有效降低黑液硅含量，提高紙漿得率；黑液除硅也可以降低黑液硅含量，但是會造成黑液有機物的損失，影響黑液燃燒。徐永建等人[30]認為可以將幾種除硅技術(shù)結(jié)合起來，即首先在備料工段除去原料非結(jié)合硅，然后再采用蒸煮同步留/除硅工藝、黑液除硅工藝等，降低從原料進入堿回收系統(tǒng)的結(jié)合硅，從而達到更好的除硅效果，而且可以根據(jù)不同的紙漿產(chǎn)品指標要求調(diào)整除硅工藝。陳盛林等人[16]探究了除硅劑對高固含量竹漿黑液黏度的影響，結(jié)果表明，鋁鹽除硅劑對黑液流變特性沒有不利影響，還能在一定程度上降低黑液黏度。

1.6 添加劑對黑液黏度的影響

降黏劑可以明顯降低黑液的黏度。Roberts等人[31]研究了硫氰酸鹽對黑液黏度的影響，結(jié)果表明硫氰酸鹽可引起黑液黏度明顯下降，比高溫鈍化更有效地降低黑液黏度。然而，硫氰酸鹽被限制在低于100 ℃的溫度使用，而大多數(shù)黑液蒸發(fā)器要在接近120 ℃下才能正常運轉(zhuǎn)。Gagnon等人[32]發(fā)現(xiàn)將乙二醇、二乙二醇和三乙二醇的混合物作為添加劑，可以明顯地降低黑液的黏度。這種添加劑可以作為內(nèi)部潤滑劑和增塑劑，缺點是只有在醇和黑液的體積比為1∶10時才會產(chǎn)生較大的降黏效果，這會增加生產(chǎn)成本。Llamas等人[33]比較了甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜的降黏效果，結(jié)果表明，二甲基甲酰胺對桉木黑液（固含量71.6%）的降黏效果最好，當固含量較高時，降黏作用更顯著。二甲基酰胺及硫氰酸鹽可以有效降低黑液黏度，但其價格較高。因此，非常有必要開發(fā)降黏效果好、價格低廉的降黏劑，同時滿足黑液降黏的經(jīng)濟和技術(shù)指標。

2 黑液流變學(xué)特性研究進展

流變學(xué)是研究物質(zhì)變形和流動的科學(xué)，根據(jù)不同的流變特性，流體分為牛頓流體和非牛頓流體[34]。在蒸發(fā)濃縮過程中，水分蒸發(fā)，黑液固含量逐漸增大，達到相轉(zhuǎn)變臨界固含量時，黑液就會由牛頓流體轉(zhuǎn)變?yōu)榉桥ｎD流體；木漿和竹漿黑液臨界固含量為50%，蔗渣漿為45%[35-36]。目前堿回收入爐黑液固含量超過70%，屬于非牛頓流體，其流變學(xué)特性通常用黏度、剪切稀化特性、觸變性及黏彈性來表征。

2.1 黏度及剪切稀化特性

黏度是反映高固含量黑液流變學(xué)特性最常用的指標。高固含量黑液屬于非牛頓流體中的假塑性流體，其黏度是指表觀黏度，會隨剪切速率的變化而變化。相關(guān)研究表明，高固含量黑液在持續(xù)剪切應(yīng)力作用下，呈現(xiàn)類似髙分子材料的剪切稀化特性[37]。爐前壓力槽的泵送、管道輸送及噴嘴霧化與高固含量黑液剪切稀化特性有關(guān)，黑液剪切稀化特性越強，泵送及管道輸送就越容易，入爐霧化效果就越好，有利于霧化液滴蒸發(fā)、干燥、炭化和燃燒。

Llamas 等人[33]研究了藍桉制漿黑液表觀黏度對剪切速率的依賴性，發(fā)現(xiàn)隨剪切速率的增大，高固含量黑液的黏度降低，表現(xiàn)出明顯的剪切稀化特性。岳小鵬等人[38]研究了高固含量竹漿黑液的剪切稀化特性，如圖1(a)所示，高固含量竹漿黑液的第一牛頓區(qū)特征不明顯；低剪切速率區(qū)域（剪切速率0.1～10 s-1）內(nèi)，黑液表觀黏度快速下降，符合假塑性區(qū)域特征，呈現(xiàn)假塑性流體的剪切稀化特性；進入第二牛頓區(qū)，高剪切速率區(qū)域（剪切速率為10～100 s-1）內(nèi)，黑液表觀黏度下降趨勢變緩，逐漸趨于常數(shù)。

黑液剪切稀化特性可以用分子纏結(jié)理論來進行解釋[39]。高固含量黑液水分極少，以木質(zhì)素為主的有機物均以長鏈結(jié)構(gòu)存在，只要某些分子鏈長度高于特定值，分子鏈間就會相互纏結(jié)，在某些部分生成纏結(jié)點，纏結(jié)點數(shù)量處于動態(tài)平衡中，最終形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。黑液流動過程中部分能量被內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)吸收，外在表現(xiàn)為黑液流動困難，黏度較大。隨著黑液受到不斷的剪切作用，內(nèi)部網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞，纏結(jié)點打開，雜亂無序的分子鏈取向逐漸與受到的剪切力方向保持一致，如圖1(b)所示。此時外界作用力基本可用于黑液流動，表現(xiàn)為黑液表觀黏度急劇下降。

圖1 黑液表觀黏度與剪切速率的關(guān)系及剪切場中分子取向示意圖Fig.1 Relationship between apparent viscosity and shear rate of black liquor and schematic diagram of the molecular orientation in the shear field

高固含量黑液的輸送是影響堿回收系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵之一。黑液蒸發(fā)濃縮，固含量不斷增大，流變學(xué)特性發(fā)生顯著變化，因黏稠導(dǎo)致流送困難。實際生產(chǎn)中，輸送高固含量黑液的離心泵剪切速率范圍在10-1～103s-1內(nèi)，相差4 個數(shù)量級。在這個剪切速率范圍內(nèi)研究高固含量黑液的剪切稀化特性，有助于工程技術(shù)人員對離心泵及堿回收系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計。利用高固含量黑液具有的剪切稀化非牛頓流體性質(zhì)，在工程設(shè)計時，可考慮通過剪切速率梯度場，將扭曲和擠壓等機械作用力施加于黑液，以達到大幅降低黑液黏度的目的。這將使黑液更加容易輸送，最終減少了輸送過程中能量的消耗，降低生產(chǎn)成本。

2.2 觸變性

觸變性是指流體在恒剪切速率下，黏度隨時間的可逆降低[39]。觸變性有時會對黏度測量產(chǎn)生較大的影響，例如某些流體的黏度在恒剪切速率作用下，很短時間就可以達到恒定值，但有些流體卻需要更長時間才能穩(wěn)定。圖2(a)和圖2(b)分別為蔗渣漿黑液和竹漿黑液在恒定剪切速率下黏度隨時間的變化曲線。由圖2(a)和圖2(b)可知，不同固含量黑液都表現(xiàn)出顯著的觸變性，且低固含量黑液比高固含量黑液更明顯。

為了表征剪切應(yīng)力撤消后，黑液流體結(jié)構(gòu)的恢復(fù)程度，即觸變程度，可以用黏度隨剪切速率增加的“上行”曲線和黏度隨剪切速率降低的“下行”曲線所構(gòu)成的環(huán)面積來表示，面積越大則代表黑液的觸變性越好。圖2(c)和圖2(d)為不同固含量蔗渣漿黑液和竹漿黑液黏度隨剪切速率增大而減?。ㄏ滦星€）及黏度隨剪切速率減小而增大的曲線（上行曲線）。如圖2(c)和圖2(d)所示，2條曲線沒有重合，圍成的面積較大，說明高固含量黑液在高溫下具有顯著的觸變性。

圖2 黑液的觸變性Fig.2 Thixotropy of black liquor

因此，在研究黑液的流變學(xué)特性和利用黏度監(jiān)控堿回收系統(tǒng)運行時，要考慮黑液黏度的時間效應(yīng)，研究堿回收爐黑液霧化過程要對高固含量黑液的依時性效應(yīng)有充分的了解和認識。

2.3 黏彈性

在不同外力作用下，材料既能表現(xiàn)出彈性，又能表現(xiàn)出黏性的現(xiàn)象，稱為黏彈性。由于大量長鏈結(jié)構(gòu)大分子有機物的存在，制漿黑液同樣具備高分子的黏彈性特征[40]。高固含量黑液的黏彈性具體可以用儲能模量G＇、損耗模量G″、損失因子tanδ=G″/G＇等流變學(xué)參數(shù)來描述。儲能模量G＇表示材料在形變過程中因彈性形變而儲存的能量，損耗模量G″表示材料在形變過程中因黏性形變而以熱的形式損耗的能量，損耗模量G″與儲能模量G＇的相對值tanδ反映2 種響應(yīng)對應(yīng)力貢獻的比例。黏彈性材料的tanδ為有限值，tanδ越大，黏彈性材料所表現(xiàn)的黏性特征相對越明顯；反之，彈性特征越明顯。一般在黑液線性黏彈區(qū)間測定這些流變學(xué)參數(shù)，在此區(qū)間內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變呈線性關(guān)系，黑液結(jié)構(gòu)尚未破壞。圖3為70 ℃時固含量56%蔗渣漿黑液和固含量70%竹漿黑液的黏彈性參數(shù)與角頻率的關(guān)系曲線。

圖3 黑液黏彈性變化趨勢Fig.3 Viscoelasticity variation trend of black liquer

由圖3 可知，在0～100 rad/s 范圍內(nèi)，蔗渣漿黑液和竹漿黑液的G＇總是大于G″，說明這2 種黑液均呈現(xiàn)出較強的彈性固體特征，tanδ總是小于1 也能印證這一點。隨著角頻率增大，蔗渣漿黑液的G＇和G″變化比較平穩(wěn)，但竹漿黑液的G＇和G″呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢。說明在低頻范圍內(nèi)，固含量較低的蔗渣漿黑液內(nèi)部結(jié)構(gòu)已完全遭到破壞，在一個振蕩周期內(nèi)，儲存的能量與損耗的能量基本維持不變；而竹漿黑液由于固含量較大，現(xiàn)有剪切力不足以完全破壞黑液內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致G＇和G″隨著角頻率的升髙而增加。

高固含量黑液黏彈性在黑液輸送過程中的以下3 個階段表現(xiàn)得更為突出：①黑液流體在運輸管道中流動速率的突然改變，如開始或停止；②流動截面的突然變化，如在管道的進出口、拐彎處；③在堿回收系統(tǒng)的核心部位燃燒爐中，黑液從噴槍中噴出霧化過程等。由此可見，高固含量黑液黏彈性效應(yīng)對堿回收系統(tǒng)的可操作性能及系統(tǒng)效率影響顯著。因此，掌握高固含量黑液的黏彈性變化趨勢對改進優(yōu)化蒸發(fā)、燃燒等工段工藝具有重要的意義。

3 流變學(xué)特性表征技術(shù)

流變儀和黏度計都可以用于黑液黏度的測定。黏度計主要有毛細管黏度計和旋轉(zhuǎn)黏度計，前者不適用于高固含量黑液，只適用于中低固含量黑液；旋轉(zhuǎn)黏度計由于不能實現(xiàn)連續(xù)的轉(zhuǎn)速變換（實現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速需更換不同轉(zhuǎn)子），只能測定一定轉(zhuǎn)速下的黑液黏度[43]。2 種黏度計只能單純地測定黏度，目前多使用旋轉(zhuǎn)流變儀表征黑液剪切稀化特性、觸變性和黏彈性等流變學(xué)特性，常見的有德國哈克系列、美國TA 的AR 系列、奧地利Anton-Paar 的MCR 系列等。旋轉(zhuǎn)流變儀是材料領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的流變特性測量儀器，可以研究低固含量黑液到高固含量黑液的流動和變形特性。通過施加強制穩(wěn)態(tài)速率載荷、穩(wěn)態(tài)應(yīng)力載荷、動態(tài)正弦周期應(yīng)變載荷或動態(tài)正弦周期應(yīng)力載荷的方式，觀測樣品對所施加載荷的響應(yīng)數(shù)據(jù)；通過測量剪切速率、剪切應(yīng)力、振蕩頻率、應(yīng)力應(yīng)變振幅等流變數(shù)據(jù)，計算黏度、儲能模量G＇、損耗模量G″及tanδ等流變學(xué)參數(shù)，可以直接將個人計算機連接到流變儀上，獲得流變圖，測試結(jié)果精確[44]。

近年來，隨著儀器科學(xué)和計算機科學(xué)的迅猛發(fā)展，流變學(xué)儀器的可測試范圍越來越廣，可以滿足各類流體各種工況下的測試要求；數(shù)值模擬和仿真技術(shù)越來越多地被應(yīng)用于研究黑液的流變學(xué)特性，同時也可預(yù)測堿回收過程中的黑液的流變學(xué)行為。實驗室表征與數(shù)值模擬技術(shù)相結(jié)合，可為高固含量黑液堿回收系統(tǒng)穩(wěn)定運行及優(yōu)化堿回收工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支撐。

4 黑液流變學(xué)擬合模型

流體流變學(xué)特性研究可以用流變曲線形狀來確定流體的類型。為了定量地描述其流變學(xué)特性，可以采用數(shù)學(xué)模型擬合分析實驗結(jié)果。目前用于描述流體流變學(xué)特性的數(shù)學(xué)模型很多，表1總結(jié)了常見的流變學(xué)模型及其適用范圍。

表1 常見流變學(xué)模型及其適用范圍[45]Table 1 Common rheological models and the scope of application[45]

Yang 等人[46]采用Ostwald 模型和Cross 模型擬合分析了中高固含量蔗渣漿黑液的流變學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)前者的R2在0.9773～0.9948 之間，后者的R2在0.9777～0.9981，擬合效果非常理想。杜鑫[47]采用Carreau-Yasuada 模型擬合了高溫下高固含量竹漿黑液的流變學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)R2較低，說明該模型并不能很好地描述高溫下高固含量竹漿黑液的流變學(xué)行為。高固含量黑液流變學(xué)特性的研究，通常采用Ostwald 模型來描述10-1～103s-1工程剪切速率范圍內(nèi)，黑液表觀黏度與剪切速率的相關(guān)性，用Cross 模型來預(yù)測零剪切黏度η0和極限黏度η∞。η0可以說明黑液輸送在啟動過程中克服啟動阻力所需功的大小，η∞表征黑液剪切稀化過程能達到的最低限度，這為黑液流送系統(tǒng)的設(shè)計提供有力的參考。

5 總結(jié)與展望

黑液黏度與其自身特性有關(guān)，有機物如木質(zhì)素濃度和分子質(zhì)量即有機物的長鏈結(jié)構(gòu)是影響黑液黏度的主要原因。高溫鈍化和超聲處理可以有效降低黑液黏度?；跐M足黑液燃燒性能前提，抽提部分木質(zhì)素既能降低黑液黏度，同時可獲得高分子質(zhì)量木質(zhì)素附加產(chǎn)物。黑液固含量和溫度對其流變學(xué)特性的影響更為顯著，固含量升高，黏度增大；溫度升高，黏度下降。同時，pH 值較低的黑液黏度更大。除木質(zhì)素濃度和分子質(zhì)量外，以竹材為代表的非木材硅干擾問題是非木漿高固含量黑液表現(xiàn)出更高黏度主要原因。

目前對黑液流變學(xué)特性的研究中剪切速率和溫度較低，與實際生產(chǎn)仍有差距，有必要對高溫下高固含量高剪切速率范圍的黑液流變學(xué)特性進行研究，以期為堿回收系統(tǒng)的改進提供理論依據(jù)。在黑液流變學(xué)特性研究中，應(yīng)綜合考慮多種因素對流變學(xué)特性的影響，進行疊加研究。

高固含量黑液是假塑性流體，屬于非牛頓流體，具有明顯的觸變性和剪切稀化特性，采用冪律模型和Cross 模型可以很好地描述黑液黏度的變化規(guī)律。然而，常用經(jīng)驗?zāi)Ｐ秃茈y全面反映高固含量黑液的流變學(xué)行為。因此，需要開發(fā)更適用于研究高固含量黑液流變學(xué)特性的數(shù)據(jù)處理方法，來完善已有經(jīng)驗?zāi)Ｐ汀?/p>