實(shí)驗(yàn)

1 1儀器和原料

儀器：DFR~04動態(tài)濾水分析儀，WGZ-3P散射

光濁度計(jì)，PTI抄片器。

原料:紙料，由w (煙草漿）：w (漂白木漿）= 85% : 15%和w (碳酸鈣）=15% (對漿料）配成，質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為0 6%;陽離子瓜爾膠，由東升高旭化工提 供；polm iip由巴斯夫提供。

1 2實(shí)驗(yàn)方法 1 2 1留著試驗(yàn)

在動態(tài)濾水儀中選擇“ R etention”模式,設(shè)定反 應(yīng)時(shí)間為10 &攪拌轉(zhuǎn)速為500 r/mi，然后取1 L配

造紙法煙草薄片的生產(chǎn)過程主要包括萃取濃 縮、制漿抄造和涂布干燥三大部分[1]。其中制漿抄 造段被認(rèn)為原料損失最為嚴(yán)重的工序,這主要是由于 以煙梗、碎片和煙末為主的煙草漿料雜細(xì)胞多，陽離子瓜爾膠在造紙法煙草薄片中的應(yīng)用,細(xì)小 組分含量大，從而在長網(wǎng)成型時(shí)容易通過網(wǎng)孔流失。

造紙中通常使用陽離子助留劑與帶有負(fù)電荷的 纖維物料發(fā)生絮聚，引發(fā)細(xì)小組分間以及細(xì)小組分 與纖維間的膠體聚集[2]，以提高細(xì)小組分在網(wǎng)上的 留著。然而，考慮到煙草薄片的最終用途，并不是所 有的造紙助留劑都能用在煙草薄片生產(chǎn)中。

本文選擇了卷煙紙生產(chǎn)時(shí)常用的2種助留劑陽 離子瓜爾膠和聚乙烯亞胺衍生物（polymiip)，在實(shí) 驗(yàn)室中利用動態(tài)濾水分析儀模擬生產(chǎn)條件，對其助 留效果進(jìn)行了比較。試驗(yàn)結(jié)果表明，陽離子瓜爾膠 的助留效果要優(yōu)于polymiip。而瓜爾膠作為一種天 然的半乳甘露聚糖類植物膠[3]，陽離子瓜爾膠在造紙法煙草薄片中的應(yīng)用,本身沒有任何毒 性,無異味，經(jīng)過陽離子改性后能夠顯著地提高細(xì)小 組分的留著率，因而最終選擇了陽離子瓜爾膠作為制好的紙料倒入濾水筒內(nèi)，搜集前300 g濾液，采用 文獻(xiàn)[4]介紹的方法快速測定濾液濃度，根據(jù)濾液 濃度與原漿濃度計(jì)算出單程留著率:紙料的單程留 著率=(紙料濃度-濾液濃度）胤料濃度x 100%。

1 2 2濾水試驗(yàn)

在動態(tài)濾水儀中選擇“D rainage”模式，在200~ 800 r/m in的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，通過設(shè)定不同的轉(zhuǎn)速來模 擬剪切力的強(qiáng)弱，然后取1 L配制好的紙料倒入濾 水筒內(nèi)，記錄并繪制不同轉(zhuǎn)速下同一反應(yīng)時(shí)間10 s 內(nèi)的濾水曲線。

1 2 3抄片試驗(yàn) 爾膠的紙料單程留著率要高于polymnp3~ 7個百 分點(diǎn)，即陽離子瓜爾膠的助留效果優(yōu)于polminpb 通過對瓜爾膠的分子結(jié)構(gòu)研宄發(fā)現(xiàn)，瓜爾膠直 鏈上沒有非極性基團(tuán)，大部分伯羥基和仲羥基都處 在外側(cè),而且半乳糖支鏈并沒有遮住活性的醇羥基, 因而瓜爾膠具有最大的氫鍵結(jié)合面積；當(dāng)與纖維結(jié) 合時(shí)，形成的氫鍵結(jié)合距離短，結(jié)合力大。而通過對 瓜爾膠改性后,在分子鏈上引入陽離子基團(tuán)，從而獲 得一定的正電性，這種帶正電的改性瓜爾膠便可以 與帶負(fù)電的纖維、填料粒子相互作用,從而提高了助 留、助濾和增強(qiáng)效果。 

取250mL配制好的紙料,分別加入一定比例的 瓜爾膠溶液，攪拌均勻后抄片，把抄好的紙片在 (800 ±25) °C的馬弗爐內(nèi)灼燒5 h通過灰分來比較 其助留性能。

2結(jié)果與討論

2 1陽離子瓜爾膠和po^yminp助留效果的比較

采用2種助留劑在不同添加量的條件下比較各 自的助留效果。當(dāng)反應(yīng)作用時(shí)間為10 s攪拌速度 為500 r/mii時(shí)，圖1和圖2分別顯示了助留劑添加 量對紙料單程留著率的影響和助留劑添加量對手抄 片灰分的影響。

陽離子瓜爾膠

polyminp

0.100.200.300.40

u?(助留劑)/%

助留劑添加量對紙料單程留著率的影響

2 2陽離子瓜爾膠用量對助留效果的影響

由圖1和圖2的變化曲線可以看出，隨著陽離 子瓜爾膠添加量的增加，紙料單程留著率與手抄片 灰分都相應(yīng)提高，紙料的單程留著率從未加時(shí)的 52 33%提高到68 33%,留著率增加了 16個百分 點(diǎn)；手抄片灰分從未加時(shí)的6 69%,提高到 11 01%,增加了 4個百分點(diǎn)以上。同時(shí)可以看出， 瓜爾膠0 3%的添加量和0 4%的添加量其效果差 別不是很大，因此，經(jīng)綜合比較，陽離子瓜爾膠的用 量選擇0 3%為佳。

2 3剪切力對陽離子瓜爾膠助留效果的影響

陽離子瓜爾膠作為一種高分子助留劑,其助留 機(jī)理是利用其長鏈在不同顆粒間“橋聯(lián)”形成絮團(tuán)， 而這種在紙漿中所形成的絮團(tuán)，極易受到剪切力破 壞，陽離子瓜爾膠在造紙法煙草薄片中的應(yīng)用,所以剪切力也是影響瓜爾膠對細(xì)小組分和填料

留著的重要因素之一。

不同的攪拌速度意味著流體對紙料施加了不同 的剪切力，從而削弱了助留助濾劑對漿料的絮聚作 用。本試驗(yàn)利用儀器的不同轉(zhuǎn)速來模擬生產(chǎn)中剪切 力的大小，根據(jù)其濾水性能的變化來衡量瓜爾膠對 抗剪切力的影響;攪拌速度越高，剪切力越大，助留 劑所形成的絮團(tuán)越容易被解聚,造成細(xì)小纖維重新堵 塞纖維空隙，而使過濾阻力增大，濾水更加困難。

圖3是不同轉(zhuǎn)速下、同一時(shí)間內(nèi)的濾水量變 化曲線。反應(yīng)作用時(shí)間10 s陽離子瓜爾膠添加 量為 0. 3% 。

 

 

圖3剪切力對陽離子瓜爾膠濾水性能的影響

陽離子瓜爾膠

polyminp

0.100.200.300.40

助留劑添加量對手抄片灰分的影響

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由圖1和圖2可以發(fā)現(xiàn):隨著助留劑添加量的 加大，紙料的單程留著率以及手抄片灰分都呈遞增 趨勢;當(dāng)2種助留劑在相同添加量下,使用陽離子瓜

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2 6成本估算

在確定一項(xiàng)技術(shù)是否有效之前，評估其操作成 本是非常重要的。因此要估算臭氧化和O3/H2O2 技術(shù)的操作成本。在臭氧量100mg/L下，臭氧化的 運(yùn)作成本為0 125歐元/m3。過氧化氫的添加 (H2O2/〇3量比1/2)對于每100mg/L臭氧量需額 外追加0 02歐元/m3。從實(shí)驗(yàn)可知，相對于臭氧 化，過氧化氫的加入不能改善COD和TOC的去除 效果。如果從經(jīng)濟(jì)的角度來看，在無添加過氧化氫 條件下進(jìn)行臭氧化是比較合理的。

即使過氧化氫的加入不能改善COD和TOC的 去除效果，陽離子瓜爾膠在造紙法煙草薄片中的應(yīng)用,但是它有利于色度下降和A0X的去除。 在臭氧量100 mg/L，臭氧的加入可降解約10%的 AOX。當(dāng)在相同的操作成本（0 125歐元/m3)下觀 察這些下降值，這些差異也就僅僅5%來支持過氧 化氫的加入。

在添加過氧化氫后色度是唯一得到明顯改善的 指標(biāo)。在相同的臭氧量下，過氧化氫添加的越多，色 度下降越多?？墒牵鶕?jù)操作成本，過氧化氫的最佳 加入量為H2O2/O3量比1/2即使過氧化氫的加入 有利于漿廠水樣色度的下降，可是，在相同量下，它不 能改善紙廠水樣的色度。實(shí)際上，是否加入過氧化 氫，紙廠水樣的色度下降值是一樣的。

3結(jié)論

實(shí)驗(yàn)證明臭氧化和〇3/H2O2技術(shù)能以合理的

操作成本有效地降低漿紙廠廢水的色度和AOX。 可是，COD和TOC去除的有效性受到限制。臭氧化 和〇3 /H2O2技術(shù)均可改善預(yù)處理水樣的生物可降 解能力，即：它們能明顯地増加BOD7。溫度（20~ 35 °C )和jH ( 5~ 9)對凈化效果沒有明顯影響，因 此，可在生物預(yù)處理后從經(jīng)濟(jì)上合理地調(diào)節(jié)它們。 過氧化氫的加入可改善色度和AOX的去除效果，可 是不能明顯降低⑴D和TOC。比較臭氧和有機(jī)化 合物之間的反應(yīng)，在〇3 /H2O2反應(yīng)中，氫氧基的形 成能進(jìn)一步促進(jìn)氧化反應(yīng)。

由以上結(jié)果可看出，從經(jīng)濟(jì)上考慮，相比于 O3/H2O2,臭氧化是更合理的方案?？梢酝ㄟ^優(yōu)化 流程設(shè)計(jì)和促進(jìn)氫氧基的形成來提高這2個流程的 效率。既然凈化效率很大程度上與水樣有關(guān)，流程 方案就應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定。

(田春麗董榮業(yè)編譯） 

(上接第42頁）

由圖3可知，隨著攪拌速度的提高，助留劑承受 的剪切力増大，濾水阻力増加，濾水量逐漸減少。所 以在線使用陽離子瓜爾膠時(shí)，選擇合適的添加點(diǎn)是 非常關(guān)鍵的。

2 4陽離子瓜爾膠的在線使用

我廠陽離子瓜爾膠的在線添加點(diǎn)選擇在壓力篩 后，避免了沖漿泵和壓力篩的強(qiáng)剪切力影響，添加量 則根據(jù)車速、基片定量和抄寬計(jì)算出相當(dāng)于絕干漿 量的0 3%瓜爾膠用量。表1為2008年1~ 5月陽 離子瓜爾膠在線使用的實(shí)際情況[未加瓜爾膠之 前，網(wǎng)部單程留著率為38 64%，w (基片灰分）= 6 05%，w (薄片灰分）=10 23% ]。

表1陽離子瓜爾膠在線使用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1月2月3月4月5月

w (基片灰分）/%8. 279. 259. 789. 669. 91

w (薄片灰分）/%13. 0212. 5112 412 9313 01

單程留著率41. 9043. 3044. 8846. 4246 68

由于在線生產(chǎn)時(shí)，不可控因素較多，因而陽離子 瓜爾膠的在線使用效果略低于實(shí)驗(yàn)室的效果，但隨 著使用時(shí)間的増加，其助留效果逐漸提高。

3結(jié)論

能夠有效地提高網(wǎng)部的單程留著率和煙草薄片的灰 分，陽離子瓜爾膠在造紙法煙草薄片中的應(yīng)用,從而能夠提高煙草薄片成品的最終得率。陽離 子瓜爾膠的最佳用量為質(zhì)量分?jǐn)?shù)0 3%，添加點(diǎn)選 擇在壓力篩后，避免了抄造段短流程中的過多剪切; 紙料的網(wǎng)部單程留著最高可以提高8個百分點(diǎn)，薄 片灰分最多可以提高3個百分點(diǎn)。