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热分散处理对胶黏物存在状态的影响及胶黏物的定着去除

于海龙  
【摘要】:废纸作为制浆造纸的重要纤维原料来源之一,可以节省木材纤维原料、减轻环境影响、降低能源消耗。因此,废纸回用技术得到了迅速发展,目前已经能够采用100%脱墨浆生产新闻纸。然而,废纸回用过程中的胶黏物问题日趋严重,特别是造纸用水封闭循环程度的提高,加剧了胶黏物对生产的危害。本文以华泰集团的现代化大型脱墨浆及新闻纸生产线作为研究对象,深入研究了热分散处理条件对胶黏物分散效果的影响。同时,在生产线的三个重点部位施用定着剂,研究了其对胶黏物的控制作用。通过构建不同组分构成的黏性物质模拟物,研究胶黏物的沉积机理。 热分散处理条件的不同,对于其后浆中胶黏物的形态有着很大的影响,直接关系到后浮选中黏性物质的去除效果。本研究探讨了改变处理温度、齿盘间隙以及进浆浓度时对浆中胶黏物的分散作用,同时检测了后浮选过程对胶黏物的去除效果。研究结果表明:热分散处理使得大胶黏物和细小胶黏物得到有效地分散,微细胶黏物以及胶体与溶解物质含量有所增加。提高处理温度、减小齿盘间隙和增加进浆浓度,都将促进大胶黏物和细小胶黏物的分散。在温度为100℃、齿盘间隙为0.3 mm、进浆浓度为30%的条件下,大胶黏物可降低大约92%,微细胶黏物可降低大约81%。由于大胶黏物被分散成为尺寸更为细小的组分,促进了胶黏物在后续浮选过程的有效去除,细小胶黏物的去除率达到25%-26%,微细胶黏物的去除率则达到68%-70%。 通过改变热分散系统的处理温度、齿盘间隙以及进浆浓度,研究了废纸脱墨浆中溶解物质、胶体物质以及悬浮固形物的含量及其变化,讨论了随后的后浮选过程对这些成分的去除效果。研究结果表明,提高处理温度、减小齿盘间隙或者增加进浆浓度,都能使热分散处理后浆料中的DCS含量显著增加,构成DCS的DS和CS含量也相应分别增加。在温度为100℃、齿盘间隙为0.3 mm、进浆浓度为30%时,与进入热分散机之前浆料中各组分的含量相比,DCS增加了13.6%-16.8%,DS增加了5.7%-5.9%,CS增加了60.7%-65.3%。然而,热分散之后虽以CS的增加量为多,但浆料中DCS的主要构成仍是DS。热分散之后浆料水相中的悬浮固形物含量显著增加,达到了21.7%-26.0%。后浮选过程可以有效地去除SS,去除率达到45.2%-46.7%,CS的去除率仅为6.1%-6.8%,浮选过程难以去除DS。 以废纸脱墨浆生产线后段三个部位取样的浆料为对象,采用两种胶黏物定着剂进行了控制胶黏物的研究。以铝箔法检测了胶黏物的沉积量,并通过检测DCS含量、滤液浊度、阳电荷需求量和纤维表面Zeta电位,评价了施用胶黏物定着剂后浆水体系的湿部化学特性,讨论了控制胶黏物的作用途径。研究结果表明,两种定着剂都能有效地控制废纸脱墨浆中的黏性物质,显著降低了铝箔法检测的胶黏物沉积量,并且降低了滤液的DCS含量和浊度以及阳电荷需求量。其中,定着剂Hybrid 7655比定着剂Hybrid 8185的作用效果为好。在DIP贮浆塔处的浆样中施用定着剂,胶黏物沉积量降低的幅度更大一些。施用定着剂后,纸页的物理强度会在一定程度上受到影响。 构建由相关成分组成的黏性污染物模拟物,研究不同条件下黏性物质物理化学性质的变化,以及其稳定性和沉积行为的影响。研究结果表明:升高温度、降低pH值,均可使黏性污染物分散体系的黏度降低,黏性物质的沉积量则相应有所增加。金属离子的存在会导致黏性物质失稳,化合价高的Al3+在低浓度下即容易引起黏性物质的絮聚。Ca2+能与黏性物质中的树脂成分形成钙皂,进而发生沉积,纸浆纤维的存在能够减轻钙皂的沉积。阳离子聚合物的加入也是导致黏性物质失稳并发生沉积的重要原因,聚乙烯亚胺(PEI)的用量在电荷等当点附近时,能使黏性物质完全失稳,并且达到最大沉积量。而少量阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)的加入,即可使黏性物质失稳而导致沉积。过量聚乙烯亚胺的加入能够使黏性物质重新获得稳定,使黏性物质的沉积量有所减少。过量阳离子聚丙烯酰胺的存在,不能使黏性物质重新获得稳定,在纤维存在时聚乙烯亚胺和阳离子聚丙烯酰胺可使黏性物质吸附于纤维而使黏性物质的沉积量降低。无机矿物填料可以吸附黏性物质,在用量较少时能与黏性物质一起沉积。因此,填料的加入可以减缓黏性物质的沉积。


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