利用廢紙漿進(jìn)行抄造的過(guò)程中微膠黏物的控制 十分重要。所謂微膠黏物，一般是指能通過(guò)0 15_ 縫篩的膠黏物部分，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、IH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)，一部分膠體固著劑物質(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)微膠黏物含量進(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(lèi)?；?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)脂肪酸甘油酯等膠黏物成份進(jìn)行分解，在此 作用下膠黏物尺寸變小或者粘性降低，達(dá)到有效控 制膠黏物沉積的目的[2]。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)離子需求量増加，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(lèi)膠黏物控制 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 用率在増加的同時(shí)，低廉混合廢紙的回用程度也増 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黏物又能抑制紙 質(zhì)的下降。高陽(yáng)離子度淀粉（HCS)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(lèi)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，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，h igh y cation ic guar gum，以下簡(jiǎn) 稱HCG)，則在水溶液中，HCG分子要比HCS分子 能更多地形成直鏈結(jié)構(gòu)，其活性基團(tuán)要比HCS更容 易接近DCS目標(biāo)物，其微膠黏物控制效果應(yīng)好于 HCS〇但是，對(duì)于此設(shè)想的證實(shí)，目前基本上沒(méi)有具升，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 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)離子需求量不斷下降。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。480m in和120m in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?子量小的HCG，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。

　　

　　圖4 PA與不同分子量HCG固著劑對(duì) 廢紙漿濾液COD含量的影響由圖4可以看出，隨著固著劑加入量的增加，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(lèi)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)。

　　

　　另外陽(yáng)離子瓜爾膠中，120m in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，但是其中更深入的原因 有待于進(jìn)一步探明。從圖5可以看出，固著劑的加 入量在絕干漿的0 05%內(nèi)時(shí)，隨著固著劑加入量的 增加，漿料液相濁度的下降十分明顯,而加入量大于 0 05%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HCG120shingf造紙科學(xué)與技術(shù)》r 2006年第25卷第5期40 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publi0.000.100.200.30HCG用量/%HCG用量/%600500400300200100¥1窗0.100.200.30HCG用量/%和HCG480對(duì)濾水速度的影響較小。理論上，陽(yáng)禺 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 (bridg ing)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（flocoik- tbn)。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 ??；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75:70S■♦ HCGO□ HCG 30A HCG 120x HCG 480□ Control圖7不同降解程度的HCG對(duì)純漂白針葉木漿 抄造紙張抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)、耐折度的影響。

　　

　　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°S民 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(jiàn)圖7。

　　

　　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Q 05表示兩者間存在明顯的差異，p值 大于Q 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Q 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 3(、12(、 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HCG0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Q 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Q 14% (對(duì)絕干量）以內(nèi)時(shí)，對(duì)撕裂強(qiáng)度有增強(qiáng)作 用；HCG 480的用量小于Q 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) HCG0的用量大于Q 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Q 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)加入HCG 對(duì)紙張其強(qiáng)度的影響。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Q 14%時(shí)，對(duì)撕裂強(qiáng)度沒(méi)用不良影響，用量 大于Q 14%時(shí)，反而會(huì)引起強(qiáng)度的下降;HCG 30用 量小于Q 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 Q 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。

　　

　　3210987644443333HCG用量/%t 1.90tag 1.855 1.80靶 1.75銥1.700.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25HCG用量/%35 30 ^ 25 | 20 窗15 10 50 0.00 0.05 0.100.150.20 0.25HCG用量/%♦ HCGO□ HCG 30A HCG 120x HCG 480□ Control圖8不同降解程度的HCG對(duì)廢紙漿抄造紙張 抗張指數(shù)、撕裂指數(shù)、耐折度的影響3結(jié)論3 1分子量高的HCG更容易被纖維吸附,分子量 小的HCG更容易和漿料中的DCS物質(zhì)作用。 3 2盡管不同分子量級(jí)別的HCG的電荷密度遠(yuǎn)小 于常用的聚胺類(lèi)固著劑，它們?nèi)コ凉{內(nèi)膠體物質(zhì)和 COD成分的效果卻等同甚至好于后者，說(shuō)明HCG 的作用機(jī)理還包括氫鍵作用等其它方式。

　　

　　3 3HCG對(duì)純化學(xué)漿有較好的增強(qiáng)作用，其中增加耐折度的效果最為明顯。作用于廢紙漿時(shí)，HCG 將微膠黏物固著至纖維，使其增強(qiáng)作用受到減弱，但 是對(duì)耐折度的提高仍然是最明顯的,抗張和撕裂度 能得到維持。