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聚合氯化鋁(PAC)在造紙工業(yè)中的應(yīng)用
發(fā)布時間:2020-03-14 瀏覽

聚合氯化鋁在造紙工業(yè)中除部分用于污水和清水處理(造紙中)外,其主要用途是用于松香中性施膠沉淀劑和助留、助濾劑,此外,它還可用于控制樹脂障礙和作為陰離子雜質(zhì)的捕捉劑等等。
      1)聚合氯化鋁用于松香中性施膠沉淀劑
      由于全球范圍內(nèi)的資源緊缺,造紙用原料變得越來越寶貴,用更廉價的CaCO3填料來盡可能多地替代纖維變得更為實際,因此歐洲于八十年代中期率先采用松香中性施膠技術(shù)生產(chǎn)中性紙張,該生產(chǎn)過程可用 CaCO3 作為填料,這項技術(shù)成功的關(guān)鍵之一是用聚合氯化鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的明礬作為施膠沉淀劑。
      由于聚合氯化鋁可在中性甚至堿性范圍內(nèi)仍能保持較高的正電性,而不像Al2(SO4)3那樣很快形成Al(OH)3沉淀,而且由于聚合氯化鋁的預(yù)水解,它不像Al2(SO4)3那樣把系統(tǒng)的pH值降得很低,所以,聚合氯化鋁是十分理想的進(jìn)行中性施膠的新型鋁源,其施膠pH值可達(dá)到7.5。
繼歐洲之后,北美和其他許多地區(qū)的紙廠都相繼采用了這項技術(shù)變酸性造紙為中性造紙。利用這種方法進(jìn)行中性施膠不僅大大降低了生產(chǎn)成本,同時也克服了用合成膠料(如AKD等)進(jìn)行中性施膠時存在的一些難以避免的缺點(如打滑、施膠度難以控制等)。即使如此,由于聚合氯化鋁是一種處于亞穩(wěn)狀態(tài)下的、復(fù)雜的無機(jī)高分子聚合物,因此,在使用過程中還存在著能否合理選用及其產(chǎn)品本身的穩(wěn)定性等諸多問題,這還有待于在今后的研究和開發(fā)中進(jìn)一步得到解決。
      2)聚合氯化鋁用作助留、助濾劑
     濕部化學(xué)是研究在脫水、成形過程中,紙料中的各種細(xì)小組分、添加劑以及纖維之間相互作用的表面及膠體化學(xué)的規(guī)律。在過去的十幾年當(dāng)中,濕部化學(xué)的主要發(fā)展趨勢是造紙過程由酸性向中、堿性環(huán)境的過渡,而近些年來,另一種發(fā)展趨勢是在造紙濕部廣泛使用各種各樣的化學(xué)添加劑及添加系統(tǒng)。我國造紙工業(yè)以非木材纖維原料為主,其中又以禾本科植物纖維原料為主,由于草漿本身存在纖維短,雜細(xì)胞含量高,造成紙張強(qiáng)度差,抄紙過程中濾水困難,因而研究其在中、堿性條件下抄紙及利用各種助劑提高留著、濾水性能是適合我國國情的濕部化學(xué)的研究方向。
用作助留劑
      目前,許多學(xué)說都認(rèn)為,細(xì)小纖維和填料等在紙頁中的留著主要通過兩種方式作用,即機(jī)械截留和膠體絮凝作用來實現(xiàn)的,而隨著對留著機(jī)理不斷深入的研究,認(rèn)為后一種作用更為重要。機(jī)械截留作用主要是顆粒機(jī)械地留著在逐漸形成的紙頁結(jié)構(gòu)中,這種機(jī)理類似于過濾作用,它僅僅適用于紙料中的較長纖維部分,無法說明細(xì)小組分留著率高的原因,也無法解釋助留劑的助留效果。
      當(dāng)前,越來越多的研究集中于有關(guān)細(xì)小纖維及填料的留著機(jī)理,這些研究建立了許多不同的概念和模型,為解釋和發(fā)展留著機(jī)理、優(yōu)化工藝過程提供了理論基礎(chǔ)。膠體絮聚作用包括凝聚作用(coagulation)和絮凝作用(flocculation)。凝聚作用(coagulation)指用無機(jī)鹽或分子量小、電荷密度較高的聚合物使膠體懸浮液失去穩(wěn)定性而發(fā)生絮聚的作用,所產(chǎn)生的絮聚物是細(xì)小而緊密聚集的沉淀物,它主要是通過電荷中和、異相凝聚和補(bǔ)綴作用幾種形式來實現(xiàn)的。
      絮凝作用(flocculation)指用一長鏈聚合物將膠體結(jié)合在一起,使膠體懸浮液失去穩(wěn)定性而發(fā)生絮聚的作用,所產(chǎn)生的絮凝物為粗大、疏松、多孔的團(tuán)塊。絮凝作用主要通過橋聯(lián)絮凝作用和網(wǎng)絡(luò)絮凝作用兩種形式來實現(xiàn)。
用作助濾劑
      由于紙料的脫水過程會直接影響紙張的質(zhì)量和紙機(jī)的運行性能,而且濾水性能的提高可以提高生產(chǎn)率,改善紙頁成形,降低干燥部能耗等,所以提高紙料的濾水性能是濕部化學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。在通常情況下,幾乎所有的助留劑和電荷中和劑均兼有助濾功能,所以硫酸鋁、聚合氯化鋁、陰離子淀粉、聚電解質(zhì)以及微粒助留系統(tǒng)都可以起到助濾作用。
      3)聚合氯化鋁的其它用途
      隨著造紙過程逐漸由酸性轉(zhuǎn)向中、堿性范圍,白水封閉程度不斷提高,高得率漿及涂布損紙數(shù)量的增加,紙漿中的陰離子雜質(zhì)問題就越來越突出,若得不到及時處理,它將會嚴(yán)重影響到紙機(jī)操作及成紙質(zhì)量。實踐證明,本身帶有較高陽電荷的聚合氯化鋁是一種良好的雜質(zhì)捕捉劑,它能與這些陰離子雜質(zhì)結(jié)合并將其沉積到纖維上,從而不僅控制了陰離子雜質(zhì)在紙漿中的干擾作用,也改善了紙漿的濾水性能,因為即使少量的陰離子纖維降解產(chǎn)物也會大大影響紙料的濾水作用。
      與此同時,聚合氯化鋁可以很容易地吸附到纖維表面,還可以吸附帶有負(fù)電荷的填料和細(xì)小纖維,使它們更多地留著在紙頁內(nèi)部;與其他有機(jī)聚合物的協(xié)同作用可以有效地提高細(xì)料的留著率,并改善漿料的濾水性能。
此外,聚合氯化鋁還可以有效地控制樹脂障礙,其原理與消除陰離子雜質(zhì)相同。與Al2(SO4)3相比,聚合氯化鋁可以更有效地將樹脂固著在纖維上,同時聚合氯化鋁的使用可以大大減少BaSO4等不溶物的沉積。

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