利用廢紙漿進(jìn)行抄造的過(guò)程中微膠粘物的控制十分重要。所謂微膠粘物，一般是指能通過(guò)o. 15麵縫篩的膠粘物部分，主要是系統(tǒng)中以溶解或膠體的狀態(tài)存在的物質(zhì)（Dissolved and Colloidal Substances，以下簡(jiǎn)稱DCS)。DCS物質(zhì)在抄造系統(tǒng)中會(huì)因溫度、濃度、剪切、pH或化學(xué)環(huán)境的突變 而失穩(wěn)，一部分溶解物質(zhì)可能會(huì)析出成為新的膠體物質(zhì)，一部分膠體物質(zhì)則會(huì)聚結(jié)變大，沉積在造

紙網(wǎng)、毛布、真空輥、吸水箱、烘缸、紙頁(yè)等處，造成生產(chǎn)不穩(wěn)定和紙張品質(zhì)下降。

目前在漿內(nèi)對(duì)微膠粘物含量進(jìn)行控制的有效方法主要有化學(xué)固著劑法和生物酶分解法兩大 類。化學(xué)固著劑主要有硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚乙烯亞胺、聚乙烯 胺、高陽(yáng)離子度淀粉等，它們都具有分子量小、正電荷密度高的特點(diǎn)，因此能將陰離子性較強(qiáng)的 DCS成分有效地固定到紙張纖維上，經(jīng)抄紙帶出抄造系統(tǒng)，使系統(tǒng)得到凈化[1]。生物酶的方法中 目前比較成功的是利用酯酶對(duì)脂肪酸甘油酯等膠粘物成份進(jìn)行分解,在此作用下膠粘物尺寸變小 或者粘性降低，達(dá)到有效控制膠粘物沉積的目的w。但是，分解產(chǎn)物中的脂肪酸物質(zhì)，雖然其本身 不具粘性的，卻會(huì)使抄造系統(tǒng)的陽(yáng)離子需求量增加，同時(shí)和系統(tǒng)中的鈣、鎂、鋁等離子結(jié)合仍然會(huì) 產(chǎn)生粘性較大的物質(zhì)，造成沉積，因此可以說(shuō)化學(xué)固著劑對(duì)應(yīng)用于漿內(nèi)的酶類膠粘物控制劑的成 功使用也起著重要的支撐作用[3]。

但是使用固著劑將DCS成分(尤其是其中的憎水性成分)固著到紙張上，對(duì)紙張的強(qiáng)度性能會(huì) 產(chǎn)生不良的影響[4]。另一方面，目前二次纖維回收利用率在增加的同時(shí)，低廉混合廢紙的回用程 度也增加，加之工程用水的封閉程度也越來(lái)越高，使紙的質(zhì)量也有逐漸變差的趨勢(shì)。因此，有必要 尋找新的助劑或技術(shù)，使其既能有效地控制膠粘物又能抑制紙質(zhì)的下降。高陽(yáng)離子度淀粉被認(rèn)為 具有此項(xiàng)功能，原因是它能以氫鍵作用的方式和纖維素產(chǎn)生作用，因?yàn)樗哂卸嗔u基結(jié)構(gòu)和類似 纖維素的獨(dú)特分子構(gòu)型，與紙漿纖維有極好的親和性，對(duì)溶解于水中的低分子碳水化合物也有很 好的去除作用[5_6]。鑒于此，我們認(rèn)為，不同分子量高陽(yáng)離子度瓜爾膠控制廢紙漿微膠粘物的特性,與淀粉結(jié)構(gòu)極為相似的瓜爾膠，因其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，比淀粉具有更大的氫鍵結(jié)合面積，更短的氫鍵 結(jié)合距離以及更大的氫鍵結(jié)合力，因此，如果將瓜爾膠制成高陽(yáng)離子度產(chǎn)品（高陽(yáng)離子度瓜爾膠， highly cationic guar gum，以下簡(jiǎn)稱HCG)，貝IJ在水溶液中，HCG好要比HCS分子能更多地形M 鏈結(jié)構(gòu)，其活性基團(tuán)要比HCS更容易接近DCS目標(biāo)物,其微膠粘物控制效果應(yīng)好于HCS。但是， 對(duì)于此設(shè)想的證實(shí)，目前基本上沒(méi)有具體的文獻(xiàn)可供參考。

因此，本論文采用不同分子量級(jí)別的高陽(yáng)離子度瓜爾膠,考察其控制微膠粘物含量及其對(duì)紙 張物理性能的影響，希望通過(guò)此項(xiàng)努力，開發(fā)出能有效控制微膠粘物含量同時(shí)能更好地抑制廢紙 漿紙張強(qiáng)度性能下降的新型固著劑。

1實(shí)驗(yàn)

1.1主要實(shí)驗(yàn)原料

脫墨漿(取自山東德州正大集團(tuán)有限公司新聞紙漿線的貯漿池），其PH值為9.2, ？電位為 -35. lmv,液相的陽(yáng)離子需求量為0.690min〇l/L;高陽(yáng)離子度瓜爾膠(HCG)，自制，電荷密度為0. 630 mmol/g固體;用作對(duì)比的固著劑是應(yīng)用比較普遍的聚胺(韓國(guó)娥林株式會(huì)社產(chǎn)品，電荷密度為 6.8mm〇l/g固體，以下簡(jiǎn)寫為PA)，成分上為二甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的縮聚物。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1不同分子量高陽(yáng)離子度瓜爾膠的制備

將堿溶解在適量的水中，噴入瓜爾膠后攪拌一定的時(shí)間,使其混合均勻。再將環(huán)氧丙基三甲 基氯化銨陽(yáng)離子醚化劑加人瓜爾膠中，攪拌均勻，放人烘箱，在指定的溫度下反應(yīng)一定的時(shí)間，得 到粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用一定濃度的乙醇溶液浸泡，過(guò)濾，洗滌，真空干燥后即得季銨鹽型髙陽(yáng)離子度 瓜爾膠(HCG)。用膠體滴定的方法測(cè)得HCG的電荷密度為0• 66mm〇l/g。

將制得的HCG溶解成0• 4%的溶液，在pH值為1、酸化溫度為60〇C的條件下進(jìn)行降解處理， 反應(yīng)一定時(shí)間后取出一部分樣品加人NaOH終止反應(yīng)。圖1表明了不同酸解時(shí)間下得到的瓜爾膠 溶液流經(jīng)毛細(xì)管粘度計(jì)的時(shí)間，由此可以間接地得知各級(jí)陽(yáng)離子度瓜爾膠分子量的差異情況。

1.2.2 HCG固著劑影響漿料濕部化學(xué)性能的考察

取相當(dāng)于10克絕干漿的廢紙脫墨漿,加人一定量的固著劑，攪拌lmin后，將漿料濃度調(diào)整至 1.0%。采用SZP06 4電位儀(德國(guó)mlltek公司）測(cè)定儀測(cè)定纖維的$電位;用動(dòng)態(tài)濾水儀DDT- 0305S(韓國(guó)Gist株式會(huì)社)測(cè)定漿料的濾水性能，同時(shí)保留濾液測(cè)定其PH值、電導(dǎo)率;濾液經(jīng)24 小時(shí)自然沉降后取上層清液，用Lp2000-11濁度儀（美國(guó)Hanna Instrument公司）測(cè)定其濁度，用 PCD03顆粒電荷測(cè)定儀(德國(guó)mtitek公司）測(cè)定其陽(yáng)離子需求量，再參考GB11914 -89標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定 其COD含量。

1.2.3抄片與紙張物理性能的測(cè)定與比較

疏解后的菜料在標(biāo)準(zhǔn)紙頁(yè)成形器（Canada Labtech Instruments Co.)上抄成手抄片，經(jīng)壓榨、干 燥后制得定量為60g/m2 的手抄片。分別按照08/1451.3 -1989、08/〇'453 -1989、(^/了455.1 - 1989、GB/T 457 -1989測(cè)定紙張的厚度、抗張強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和耐折度。

2結(jié)果與討論

2.1不同分子量HCS的濕部化學(xué)行為

通過(guò)測(cè)定固著劑加人前后漿料纖維的纟電位、漿料液相的陽(yáng)離子需求量、濁度、COD以及濾水 速度等的變化考察了不同分子量HCS所具有的不同濕部化學(xué)行為，不同分子量高陽(yáng)離子度瓜爾膠控制廢紙漿微膠粘物的特性,由此推斷了它們不同的微膠粘 物控制效果和機(jī)理。

研究中首先將純漂白化學(xué)木漿與部分新聞紙紙機(jī)白水混合制備了模擬的廢新聞紙漿，考察了 高陽(yáng)離子度瓜爾膠被纖維吸附的性能，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，未降解的HCG對(duì)4電位的影響最大，降解時(shí)間越長(zhǎng)，所得的HCG對(duì)專電位 的影響最小。由此可見，在電荷密度大致相同的情況下，分子量越大的HCG越容易使?jié){料纖維的 專電位上升，也就是說(shuō)分子量越高的HCG更容易被纖維吸附;反言之，分子量越小的HCG越容易 與漿料液相中的DCS作用。

圖3表明，隨著四種固著劑加入量的增加，漿料液相的陽(yáng)離子求量不斷下降。其中聚胺的作 用最顯著，這是由于其電荷密度要比陽(yáng)離子瓜爾膠大得多的緣故。480分鐘和120分鐘降解的 HCG次之，未降解的HCG作用效果最差。這和圖2所推導(dǎo)的結(jié)果是一致的?？梢愿爬ǖ卣f(shuō)，對(duì)陰 離子垃圾的中和作用，分子量越小的HCG效果越明顯。這是因?yàn)榉肿恿啃〉腍CG，在相同的重量 基使用量條件下含有的分子個(gè)數(shù)越多，越容易與DCS成分作用的緣故。

由圖4可以看出，隨著固著劑加人量的增加，漿料液相的COD有不同程度的下降。文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo), 使用一般的固著劑只能將濾液COD值下降15 -20%[7],但是意外的是，使用HCG時(shí)，COD的下降 率要比使用聚胺時(shí)高得多。這可能是因?yàn)镠CG能與廢紙漿液相中的某些COD成分（比如果膠類 物質(zhì)）的結(jié)合能力要好于聚胺，這種結(jié)合能力很可能與氫鍵作用有關(guān)。

80

20

0.040.080.120.1600.040.080.120.16

圖4 PA與不同分子1HCG固著劑對(duì)廢紙裝 濾液C0D含量的影響

圖3 PA與不同分子量HCG固著劑對(duì)廢紙漿 濾液陽(yáng)離子需求量的影響

絕干固著刑加入量(％絕干漿）絕干固著劑加入置(％絕干漿}

80

400

0.040.080.12

絕干固著劑加入置(％絕千漿）

0.16

圖6 PA與不同分子fHCG固著劑 對(duì)度紙漿濾水速度的影響

圖5 PA與不同分子fHCG固著刑 對(duì)廢紙漿濾液濁度的影響

另外陽(yáng)離子瓜爾膠中,120分鐘降解的HCG作用效果最好,未降解HCG和480分鐘降解的 HCG作用效果次之，說(shuō)明分子量適中的HCG與COD成分的結(jié)合能力最好，但是其中更深人的原 因有待于進(jìn)一步探明。

從圖5可以看出，固著劑的加人量在絕千漿的0.05%內(nèi)時(shí)，不同分子量高陽(yáng)離子度瓜爾膠控制廢紙漿微膠粘物的特性,隨著固著劑加人量的增加,漿料液 相濁度的下降十分明顯，而加人量大于〇.〇5%后，濁度變化十分緩慢□這說(shuō)明陽(yáng)離子電解質(zhì)的加 入對(duì)去除廢紙漿漿料液相中的膠體物質(zhì)組分相當(dāng)有效。特別值得注意的是，盡管HCG的電荷密 度遠(yuǎn)小于聚胺，其去除膠體物質(zhì)的效果等同于后者，說(shuō)明HCG與膠體物質(zhì)的作用原理除電性中和 與凝結(jié)作用外，還有其它作用機(jī)理存在，根據(jù)HCG的特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)，這種特殊的機(jī)理很可能就與 氫鍵作用有關(guān)。

圖6表明了不同固著劑對(duì)漿料濾水性能的影響。由圖可知，未降解的HCG對(duì)濾水速率的提高 最大，聚胺對(duì)濾水速率有一定程度的提高，但HCG120和HCG480對(duì)濾水速度的影響較小。理論 上，陽(yáng)離子電解質(zhì)與漿料組分之間可能存在電性中和(charge neutralization)、補(bǔ)丁(patching)和架橋 (bridging)等作用，純粹的電性中和只能導(dǎo)致陰性和陽(yáng)性電解質(zhì)復(fù)合體的生成，補(bǔ)丁機(jī)理導(dǎo)致凝結(jié) 現(xiàn)象(coagulation)，架橋機(jī)理則導(dǎo)致絮凝現(xiàn)象(flocculation)。固著劑的電荷密度、分子量、分子構(gòu)型 等的不同將導(dǎo)致不同的作用機(jī)理。上述結(jié)果表明:低分子量的HCG主要以電性中和的機(jī)理作用， 例如中和DCS中的DS(溶解物質(zhì)），這對(duì)濾水性能的影響較小;聚胺則可能以凝結(jié)機(jī)理作用，膠體 粒子的凝結(jié)變大能促進(jìn)濾水，而未降解HCG的作用機(jī)理則可能包括凝結(jié)、絮凝、氫鍵等多種作用。 2.2固著劑對(duì)紙頁(yè)物理性能的影響

為更清楚地了解HCG具有的增強(qiáng)作用，研究過(guò)程中首先以純針葉木為原料，打漿至打漿度 48°SR，加入不同降解程度的高取代度陽(yáng)離子瓜爾膠后制備了手抄紙并進(jìn)行了強(qiáng)度測(cè)定，結(jié)果見圖 7〇

圖7中采用T -TEST統(tǒng)計(jì)分析法對(duì)強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而確定經(jīng)固著劑處理的樣品與空白 樣品間是否存在差異。該方法以P值表示差異的有意性，P值小于〇.〇5表示兩者間存在明顯的差 異，P值大于〇.05表示兩者間在統(tǒng)計(jì)意義上沒(méi)有差異[8]。對(duì)于統(tǒng)計(jì)意義上與空白處理沒(méi)有差異的 點(diǎn)，在圖中將它們表示在兩條虛線之間（圖8也作了同樣的處理)。由圖7可知：

'對(duì)抗張強(qiáng)度,未降解HCG (HCG0)少量使用時(shí)（絕干量小于0_07%),對(duì)抗張強(qiáng)度有增強(qiáng)作 用，用量增大時(shí)破壞了勻度，導(dǎo)致強(qiáng)度下降;HCG 30、120、480的分子量較低,導(dǎo)致勻度破壞的程度 較弱，對(duì)抗張強(qiáng)度沒(méi)有不良影響;對(duì)撕裂強(qiáng)度，整體來(lái)看，陽(yáng)離子瓜爾膠對(duì)撕裂強(qiáng)度有增強(qiáng)作用。 其中HCG 0對(duì)撕裂強(qiáng)度沒(méi)有不良影響;HCG 30有明顯的增強(qiáng)作用，當(dāng)用量達(dá)到絕干量的0.14% 時(shí)，強(qiáng)度達(dá)到最大，用量繼續(xù)增大,增強(qiáng)效果有所減弱;HCG 120的用量在0.14% (對(duì)絕干量）以內(nèi) 時(shí)，對(duì)撕裂強(qiáng)度有增強(qiáng)作用;HCG480的用量小于0.07%(對(duì)絕干量）時(shí)，有增強(qiáng)作用，用量增大，增 強(qiáng)作用不明顯;對(duì)耐折度，當(dāng)HCG 0的用量大于0• 20%時(shí)，耐折度有明顯的提高;HCG 30和HCG 120均有明顯的增強(qiáng)作用;HCG 480的用量在0.14%以內(nèi)時(shí)，對(duì)耐折度有提高作用。因此綜合地 講，對(duì)于較純凈的漿料系統(tǒng)，HCG的增強(qiáng)作用還是比較明顯的，尤其是對(duì)耐折度的提高最為明顯。

圖8是使用脫墨廢紙漿進(jìn)行抄造時(shí)加人HCG對(duì)紙張其強(qiáng)度的影響。不同分子量高陽(yáng)離子度瓜爾膠控制廢紙漿微膠粘物的特性,由圖可知：對(duì)抗張強(qiáng)度， 在整個(gè)作用量范圍內(nèi)，四種不同降解程度的HCG基本上沒(méi)有不良影響;對(duì)撕裂強(qiáng)度的影響：當(dāng) HCG 0的用量小于0.14%時(shí)，對(duì)撕裂強(qiáng)度沒(méi)用不良影響，用量大于0.14%時(shí),反而會(huì)引起強(qiáng)度的下 降;HCG 30用量小于0• 07%時(shí),會(huì)使強(qiáng)度下降，用量增大時(shí),對(duì)撕裂強(qiáng)度沒(méi)有不良影響;在整個(gè)用 量范圍內(nèi),HCG120和HCG480對(duì)撕裂強(qiáng)度沒(méi)用不良影響;對(duì)耐折度，在整個(gè)用量范圍內(nèi)，HCG 0和 HCG 30對(duì)耐折度有明顯的提高作用;當(dāng)HCG 120的用量達(dá)到絕干量的0.20%時(shí)，對(duì)紙張的耐折度 有所提高;HCG 480分子量最低，對(duì)纖維的絮凝作用小，對(duì)耐折度沒(méi)有增強(qiáng)效果，但也沒(méi)有不良影 響。綜合地講，與使用純化學(xué)漿的情況相比,使用脫墨漿時(shí)HCG的增強(qiáng)作用減弱，但是仍然起到 了維持強(qiáng)度的效果，并且增加耐折度的效果仍然是最明顯的。