在的膠粘物問題比較普遍而 難以解決。膠粘物的去除首先采用機(jī)械和物理的方 法，高取代度陽離子淀粉和瓜爾膠控制廢紙漿膠粘物，在制漿過程中，優(yōu)先采用高濃碎漿、新型的凈化 設(shè)備和篩濾系統(tǒng)，然后再合理利用浮選脫墨和熱分散 等工藝以及采用溶氣氣浮(DAF)等方法。但是即使最 有效的體系也不能將膠粘物雜質(zhì)完全除去。由此殘留 的膠粘物，大多屬于微膠粘物(rnicrostickies)以及溶解 與膠體物質(zhì)（dissolved & colloidal substances，簡稱 DCS),通常要借助化學(xué)或生物的方法去除或控制，涉 及的原理包括分散穩(wěn)定、表面鈍化、吸附、固定、生 化分解等。其中的化學(xué)固定法，在酸性抄紙條件下一 般可利用硫酸鋁和聚合氯化鋁等；在中堿性抄紙條件 下可利用聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚乙烯亞 胺等陽電荷密度高、分子質(zhì)量低的聚合電解質(zhì)。上述 方法因其使用方便、效果較佳而最被廣泛采納，相應(yīng) 的這些化學(xué)助劑習(xí)慣上也已被稱為固定劑(fixing agent 或fixative^]。但是目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用傳統(tǒng)的固定劑 將微膠粘物或DCS物質(zhì)固定到紙張上，對紙張的物 理性能有不良的影響[2]。加之目前纖維回收利用次數(shù) 的增加和工程用水封閉程度的提高，紙的質(zhì)量必然存 在逐漸變差的趨勢，因此有必要尋找既能有效地控制 膠粘物又能抑制紙張質(zhì)量下降的助劑或技術(shù)。已有少 量文獻(xiàn)報(bào)道高取代度陽離子淀粉（high substituted 其是高取代度瓜爾膠(hi^i substituted cationic guar gum, 寫為HCG)作為控制劑的報(bào)道則更少。理論上，這兩 種天然高分子均具有多羥基結(jié)構(gòu)和類似纖維素的獨(dú)特 分子構(gòu)型，決定它們與紙漿纖維有極好的親和性，對 溶解于水中的糖類與果膠類DCS成分也會(huì)有很好的 去除作用，甚至可以期待HCS或HCG與糖類或果膠 類DCS成分結(jié)合后生成的新產(chǎn)物對紙張有一定的增 強(qiáng)作用。本研究著重考察了 HCS和HCG用于控制廢 紙漿膠粘物的效果。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)原料

HCS和HCG為本課題組自制產(chǎn)品，制備方法可 參照文獻(xiàn)[5]，并且經(jīng)FOSS TECAT0R定氮儀測得 HCS的取代度（DS)為0.94, HCG的取代度為0.30; 聚胺(Polyamine, PA)固定劑由韓國娥林化學(xué)株式會(huì)社 提供，其陽離子電荷密度為6.8 _l/g固體；陽離 子聚丙烯酰胺（CPAM)助留劑由韓國成昌精密化學(xué)公 司提供，其電荷密度為4.8mmol/g固體；脫墨漂白 漿取自天津市今晚報(bào)紙廠(未加人膠粘物固定劑以及 任何濕部添加劑）。

1.2膠粘物控制效果評價(jià)

cationic starch,寫為HCS)被用作樹脂或膠粘物控制 

劑[34]，但是總體來說這方面的研究還不夠深人，尤收稿日期：:娜必-29

以使用三元化學(xué)品作用系統(tǒng)的情況為例，先稱取 100g濕漿料置于燒杯中，高取代度陽離子淀粉和瓜爾膠控制廢紙漿膠粘物，加人一定量的PA溶液，攪

拌3 min后加人HCS或HCG溶液，再攪拌3 min后用 蒸餾水將漿濃稀釋到0.5%，加人預(yù)先溶解成質(zhì)量分 數(shù)0.1%的CPAM助留劑溶液，繼續(xù)攪拌1 min，用 200目(74 ；im)濾網(wǎng)的動(dòng)態(tài)濾水儀過濾，濾液收集在 燒杯中，然后用裝有微濾玻璃纖維膜片的過 濾器過濾，將截留物（1.2~74fim膠體物質(zhì)，下同) 干燥后稱其質(zhì)量。用Hanna公司的HI98304電導(dǎo)率 儀、MUtek公司的PCD 03pH-S顆粒電荷測定儀、Han¬na 公司的 LP2000-11 臺(tái)式濁度儀以及 10 min 快速重鉻 酸鹽法分別測定微濾液的電導(dǎo)率、陽離子需求量、濁 度和COD含量。用上述各指標(biāo)的變化綜合表示膠粘 物的去除效率。

2結(jié)果與討論

2.1單一體系控制膠粘物的效果

實(shí)驗(yàn)首先考察了漿料的特性，在此基礎(chǔ)上用電性 中和理論計(jì)算完全中和水相中的陰離子垃圾物所需陽 離子助劑的用量。從表1可看出，漿料呈微堿性，電 導(dǎo)率較高，具有中等強(qiáng)度的陰離子性。由濾液陽離子 需求量為〇.57mmol/L可以求出，用電荷密度6.S _l/g的PA中和，理論上需要添加絕干漿的 0.20% 〇

表1脫墨漂白漿的特性分析

固含量/%pH值電導(dǎo)率/fiS，cm_1陽離子需求量/_〇1*!^_1

4.27.0521100.57

圖1考察了單獨(dú)使用HCS、HCG與PA時(shí)控制膠

粘物的效果。從圖1可看出，加人助劑后，從截留物 含量的變化來看，當(dāng)助劑用量<0.05%時(shí)，HCS和 HCG的效果與PA相當(dāng)；當(dāng)用量>0.05%時(shí)/HCS和 HCG的效果又差于PA。這說明有一部分膠粘物成分 陰離子密度不高，既容易被電荷密度相對較低的HCS 或HCG靠氫鍵結(jié)合除去，也容易被電荷密度較高的 PA靠電性中和除去。但盡管HCG的陽離子取代度遠(yuǎn) 小于HCS，其性能卻好于HCS，說明不能單獨(dú)用電性 中和理論來解釋膠粘物的控制機(jī)理。比較合理的解釋 是：借助于氫鍵作用，HCG直鏈上大部分伯羥基和 仲羥基都處于外側(cè)，半乳糖支鏈并不遮住醇羥基，因 而HCG具有最大的氫鍵結(jié)合面積，氫鍵結(jié)合距離短、 結(jié)合力大；在水溶液中HCS分子比HCG更易形成螺 旋狀結(jié)構(gòu)，HCG分子則更多地形成直鏈結(jié)構(gòu)，因此 HCG的活性基團(tuán)比HCS更容易接近目標(biāo)物，效果好 于 HCS。

從濁度的變化來看，優(yōu)劣順序也是PA>HCG> HCS，而且當(dāng)助劑用量<0.05%時(shí)，濾液的濁度反而 高于未使用助劑的試樣，這說明3種助劑均能和漿料 中的溶解物質(zhì)發(fā)生作用，生成新的尺寸<1.2 fxm的 膠體物質(zhì)，使?jié)岫扔幸欢ǔ潭鹊纳仙＿@種現(xiàn)象表現(xiàn) 得最為明顯的是HCS，HCG居中，PA最輕。

從濾液陽離子需求量的變化來看，PA的效果最 好，HCS次之，HCG最差。這與3種助劑電荷密度的 高低順序是一致的，說明電性中和理論在考察陽離子 需求量的變化時(shí)比較正確。

• 18 •

萬方數(shù)據(jù)

7060504030 V齋設(shè)±_併帷

-〇- HCSs ou

-A- HCG

PA540

冊

0 20

\ 8 墨1〇

01

0.040.080.120,160.2

助劑用量/%

注助劑用量均相對于絕干漿，下同 圖1單元體系控制膠粘物的效果

China Pulp & Paper Vol • 25，No ♦ 1，2006

濾液COD的變化表明，助劑用量<0.05%時(shí)，3種

助劑在除去COD成分方面效果相差不大。這部分 COD物質(zhì)也可能陰離子密度不高，既容易被HCS或 HCG靠氫鍵結(jié)合等原理除去，也容易被PA靠電性中 和原理除去。但當(dāng)助劑用量在0.10%以上時(shí)，使 COD減少率依次是PA > HCS > HCG,電性中和效果似 乎又占據(jù)了主導(dǎo)地位。

總體上，截留物含量和濁度指標(biāo)比較適合考察膠 粘物的控制效果，高取代度陽離子淀粉和瓜爾膠控制廢紙漿膠粘物，但它們的去除機(jī)理不能完全由電性 中和理論解釋。電性中和理論用于解釋陽離子需求量 的變化比較正確；助劑用量較高時(shí)，用于解釋COD 含量的變化也基本可行。

另外，采用最好的單元體系，即PA單元體系， 當(dāng)其用量為0.2%時(shí)，理論上漿中所有的陰離子雜質(zhì) 均被中和，此時(shí)截留物的去除率在70%左右，濾液 濁度下降84%，陽離子需求量下降67%，COD&含量 下降47%，其控制膠粘物的效果總體上不夠理想。 與PA相比，HCS或HCG的效果更差一些。

2.2二元體系控制膠粘物的效果

通過2.1的分析發(fā)現(xiàn)，在膠粘物的去除機(jī)理上， PA與HCS、HCG具有不同之處，因此將PA與HCS 或HCG配伍成二元控制體系，考察其對膠粘物的控 制效果，圖2為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從圖2可知，當(dāng)PA用量 為0.1%、HCS或HCG用量為0.10%,即兩者的總用 量為0.20%時(shí)，理論上并未能中和漿料中的所有陰 離子雜質(zhì)，但截留物含量減少了 75% ~ 85%,濾液 濁度下降75% ~90%,陽離子需求量下降約56% ~ 59%, «»&含量下降49% ~ 59%,效果好于PA單 一體系在同等化學(xué)品總用量(0.2%)下的效果。*

另外，在二元體系中，HCG和HCS效果的差異 與在單元體系中也大致相似。如圖2所示，在降低截 留物含量和微濾液濁度上，HCG好于HCS,說明 HCG與PA的配伍，使控制膠粘物的范圍更為廣譜 化。但在降低陽離子需求量和COD上，HCS又好于 HCG,此時(shí)HCS的高電荷性起重要作用。

2.3三元體系控制膠粘物的效果

有文獻(xiàn)報(bào)道[fr7]，利用固定劑與助留劑的協(xié)同作 用可以更好地控制膠粘物，因此將PA與HCS、HCG 配伍作為膠粘物固定劑，再將CPAM作為助留劑后構(gòu) 成三元體系，考察其控制膠粘物的效果。從圖3看 到：①三元體系的膠粘物控制效果好于二元體系；② 在三元體系中，HCG控制膠粘物的綜合效果好于 HCS,但在降低陽離子需求量和COD上，HCS仍好于 HCG。當(dāng)PA、HCG和CPAM的用量分別為0.10%, 0.05%和0.05%時(shí)，理論上也未將漿料中的所有陰離 子雜質(zhì)中和，但此時(shí)截留物的去除率高達(dá)93%,濁 度下降95%，陽離子需求量下降60%, C0D&含量下 降56%,效果較佳。

圖4展示的是使用三元控制體系后微濾薄膜上截 留物的照片，高取代度陽離子淀粉和瓜爾膠控制廢紙漿膠粘物，從中可以更直觀地看到利用HCS和 HCG的三元體系控制膠粘物的效果。

.1單一體系用于膠粘物控制的效果不甚理想，而 且HCS和HCG差于PA;二元體系的效果好于單一體

系;三元體系的效果更佳。另外，盡管HCG的陽離 子取代度遠(yuǎn)小于HCS, HCG的效果卻好于HCS。

3.2膠粘物控制劑作用時(shí)，漿料濾液的陽離子需求 量和COD含量的變化規(guī)律基本符合電性中和理論， 但膠體物含量和濁度的變化規(guī)律不能完全由電性中和 理論解釋。合理的膠粘物控制機(jī)理應(yīng)綜合考慮助劑的 分子構(gòu)型、電荷密度、分子質(zhì)量大小與分布以及助劑 與膠粘物成分間包括電性中和、補(bǔ)丁、架橋，甚至氫 鍵結(jié)合等多種作用方式。