开好造纸机的那些事

    随着纸机白水封闭循环程度的提高，纸机湿部干扰性的阴离子杂质的聚集和浓度越来越高，阴离子垃圾的问题更加突出。

    阴离子垃圾的组成

    阴离子垃圾(anionictrash)包括半纤维素、亲脂抽出物、木素、中性多糖、带电多糖、蛋白等。

    胶体粒子是由抽出物、碳水化合物和木素类物质组成，这些物质又分为溶解物和胶体物两类。

    溶解物和胶体物是造纸用水封闭循环中最主要的组分，白水中的溶解物(DS)与胶体物(CS)统称为胶溶物(DCS)。

    在造纸系统中，阴离子垃圾含量一般可用浆料滤出液的阳离子需求CD(catioicdemand)来表示。

    DCS的危害及来源

    随着纸机白水的封闭循环程度越来越高，阴离子垃圾也随之越积越多，会产生许多负面影响，其主要危害表现如下：

    DCS中阴离子物质是“阴离子垃圾”的主要组分，在浓度较高时，会削弱阳离子型助剂的使用效果；

    胶体具有粘性，易发生沉积，是产生二次胶粘物障碍的重要原因；

    DCS积累过多，导致水系统化学环境恶化和操作失常；

    增加水处理负荷和化学品用量，阻碍过程用水封闭循环和引起腐浆。

    DCS一方面来源于可溶性木材抽出物(小分子木素、淀粉、糖类等)、树脂等天然物质，另一方面来源于废纸浆中混入的胶粘剂类物质；同时造纸过程中加入的化学助剂和浆中的细小纤维碎片也是DCS的重要组分。

    这些物质的几何尺寸一般小于10μm，因此控制起来具有相当大的难度，且控制对象仅限于胶体物质(CS)。

    阴离子垃圾对纸张性能的影响

    系统封闭循环后阴离子垃圾会直接影响到纸机的操作和成纸的质量。

    由于各纸厂的生产原料、纸种和生产条件等不同，纸机白水封闭循环对成纸性能的影响并没有一个统一的评价标准。

    下面主要介绍白水系统封闭对新闻纸、纸板和包装纸性能的影响：

    对于新闻纸，其裂断长、抗张强度、耐破指数、伸长率和结合力均随着DCS的增长而降低；在光学性能方面，白度随着污染物的增加而降低，光散射系数、光吸收系数和不透明度一般随着污染物的增加而增加。

    研究发现,CS比DS对新闻纸裂断长的影响更大。

    对于纸板和包装用纸，物理强度没有受到不良影响，反而有一定程度的提高，纸板耐破度和环压强度指标呈上升趋势，而白水系统中的油类物质的积累会使纸页的物理强度大大降低。

    减轻“阴离子垃圾”的措施

    在现代造纸系统中，常采用化学方法对DCS进行控制。

    其中，减少造纸体系中阴离子垃圾的影响最有效的方法是用阴离子垃圾捕捉剂(ATC)或定着剂(fixative)对浆料进行预处理。

    ATC一般为高阳电荷密度的线性低分子质量的聚合物，包括无机ATC和有机ATC,例如聚胺、聚乙烯亚胺(PEI)、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC)和一些无机的铝化合物(硫酸铝、聚合氯化铝等)。

    这些物质都具有较强的电荷中和能力,可以减少干扰物质对阳离子的需求，这样就减少了对阳离子助剂的负面影响。

    ATC主要是通过电荷中和的作用或吸附桥联的作用，与可溶性的阴离子杂质形成体积很小的配对物，将其絮凝后留着和固着在纤维和填料上。

    ATC一般是在纸浆加入其他阳离子助剂之前加入，有时必须尽早加入来控制系统的阳离子需求，ATC的种类对其使用效果有重要影响。

    此外，还可以在网部加入助留剂和固着剂(中和并固定AT)，使一部分CS随纸页带走；或者是采用气浮加砂滤的方式可使处理的澄清水的固形物含量下降到5mg/L以下，然后再采用膜法或生物膜法系统处理，以除去水中溶解的有机物和溶解盐。