造纸湿部化学课件

造纸湿部化学

目录第一章概论

一、湿部化学的研究内容

二、湿部助剂的分类

三、湿部化学与纸张性能和纸机运转性能的关系

四、湿部化学的发展趋势

第二章纸料各组分的湿部化学特性

第一节水

一、水的结构与氢键的形成

二、界面水

三、水的电离与溶液pH值

四、酸度和碱度

五、水的电导率

六、水的硬度

第二节造纸纤维

一、植物纤维形态

二、纤维的化学成分

三、植物纤维细胞壁的结构

四、制备方法对纤维表面特性的影响

五、纤维与水的作用

六、纤维表面电荷来源

第三节细小纤维

一、细小纤维的定义与分类

二、细小纤维的结构形态

三、细小纤维的化学特性

四、细小纤维的比表面积与表面电荷

五、细小纤维对纸机湿部运转性能的影响

六、细小纤维对纸页性能的影响

第四节干扰物质

一、干扰物的来源和类型

二、阴离子干扰物对抄纸的影响

三、解决阴离子干扰物问题的途径

第三章纸料组分的胶体化学

第一节造纸配料组分及其相互间的作用

一、造纸配料组分

二、造纸配料组分的大小与数量

三、造纸配料组分间的相互作用

第二节造纸湿部胶体特性

一、湿部中的疏水胶体分散体系

二、湿部的高分子溶液

三、聚合物在纸浆纤维上的吸附作用

四、阳离子聚电解质在纸浆纤维上吸附时的动态变化第三节纸料悬浮体的聚集方式

一、电荷中和

二、电荷补丁模型

三、桥联絮聚

四、空间与空位稳定作用

第四章造纸表面物理化学

第一节造纸中的表面现象

一、气体和液体的界面作用——泡沫的产生与消泡剂

二、表面活性剂对固体表面的改性——抄纸网和毛毯的保洁

三、胶束的应用——毛毯清洗

四、降低纤维间的结合力——柔软剂

五、提高纸张表面导电性——抗静电作用

第二节施胶剂的乳化

一、表面活性剂性质与乳状液类型

二、乳状液的稳定性

三、利用固体颗粒制备和稳定乳状液

四、施胶剂的乳化

第三节施胶作用

一、液体与固体表面间的相互作用——施胶作用的实质

二、固体表面的改性——施胶剂特征与其在纤维表面的铺展第五章湿部电荷及测定

第一节聚电解质

一、聚电解质的特征参数

二、阴阳离子聚电解质间的复合作用

第二节纸料中电荷的来源与性质

一、纸料表面电荷

二、溶解电荷

第三节纸料Zeta电位的测定

一、微电泳法

二、流动电势法

三、AC流动电流测定法

第四节纸料溶解电荷的测定

一、胶体滴定原理

二、与胶体滴定相关的术语

三、阳电荷需要量和阴电荷需要量的测定

四、电荷滴定——以流动电流测定仪判断滴定终点

第六章造纸用填料与色料化学

第一节造纸用填料

一、填料的性质

二、填料的类型

三、加填对纸张性质的影响

四、加填对纸机湿部运转性能的影响

第二节造纸色料

一、光和色的关系

二、染料的种类和特性

三、荧光增白剂

四、影响染色的因素

第七章纸料的絮聚与助留助滤化学

第一节纸料组分的留着方式

一、机械截留作用

二、胶体聚集作用

三、纸料留着率

四、实验室中纸料留着率的测定

第二节纸料的基本絮聚机理

一、电中和机理

二、补丁模型

三、桥联机理

第三节双聚合物助留机理

一、补丁—桥联机理

二、桥联—微絮聚机理

三、阴阳离子复合物的桥联助留机理

第四节阴离子微粒助留机理

一、胶体二氧化硅类微粒助留体系

二、蒙脱石类微粒助留体系

三、氢氧化铝类微粒助留体系

四、有机微聚物助留体系

第五节阳离子微粒助留体系

一、阳离子有机微粒

二、阳离子无机微粒

第六节聚氧化乙烯类助留体系

一、PEO单组分助留体系

二、PEO/CF双组分助留体系

三、PEO/酚型微粒助留体系

第七节影响纸料絮聚的因素

一、电解质浓度

二、阴离子干扰物

三、细小组分

四、剪切作用

第八节纸料的絮聚与助滤

一、纸料中水的存在形式和在纸机上的脱除方式

二、纸料的絮聚对成形区的助滤作用

三、纸料的絮聚对真空区的助滤作用

四、纸料絮聚对压榨区的助滤作用

第九节实验室中纸料滤水性能的测定

一、加拿大标准游离度仪

二、肖式打浆度仪

三、动态滤水分析仪

四、移动带式滤水测定仪

第八章施胶剂与施胶化学

第一节松香类施胶剂

一、松香

二、皂型松香胶

三、阴离子分散松香胶

四、阳离子分散松香胶

五、松香施胶纸表面分析

第二节石油树脂施胶剂

一、皂化石油树脂施胶剂

二、分散石油树脂施胶剂

第三节合成施胶剂

一、烷基烯酮二聚体（AKD）

二、烯基琥珀酸酐（ASA）

三、自定型中性施胶剂

第九章纸张强度与增强剂

第一节纸张结构和强度的形成第二节干增强剂

一、干增强剂的分类及主要品种

二、干增强剂的作用机理

三、淀粉类干增强剂

四、合成类干增强剂

五、壳聚糖类干增强剂

六、水溶性植物胶类干增强剂

七、造纸增强剂使用效果的评价方法第三节湿增强剂

一、湿强度和湿强纸

二、湿强产生机理

三、常用的湿增强剂

四、环境友好湿强剂

五、湿强废纸的处理

第十章湿部化学过程控制第一节湿部化学控制模型

一、湿部化学控制的综合模型

二、湿部化学的多层控制模型

三、湿部化学的分流控制模型

第二节湿部化学控制参数

一、实验室检测的湿部控制参数

二、可在线检测的湿部控制参数

三、液体与固体流量

四、纸机操作参数

第三节湿部化学控制系统

一、湿部化学的多层控制

二、湿部化学信息中心

第一章湿部化学概论

1、什么是湿部化学

造纸湿部化学是造纸工业专用的一个技术术语，主要论述造纸浆料中的各种组分如纤维、水、填料、各种化学助剂等在造纸机网部滤水、留着、成形以及在白水循环过程中的相互反应与作用的规律及其对纸机运转性能和产品质量的影响。

大多数造纸化学家认为造纸湿部化学可定义为“造纸配料组分的胶体化学和表面化学”。

2、湿部化学的研究内容

纸料是以水为介质、纤维为主体的悬浮液，根据不同纸张的要求，纸料还可能含有填料、施胶剂、染料、各种助剂和由生产用水带入的电解质等，因此湿部化学研究中相当重要的内容是各种造纸化学品。

湿部化学主要研究各种助剂与纸料各组分之间的相互作用及其对纸机运转性能和产品质量的影响。具体包括以下三个方面。

2.1 纸料各组分之间的相互作用

造纸浆料各组分之间的主要反应如下：

纤维、填料和细小纤维的聚集；

溶解的聚合物分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附；

树脂和施胶剂分子的聚集；

树脂和施胶剂分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附；

悬浮和溶解性的阴离子物质表面负电荷的中和；

溶解性的无机盐和非溶解性的粒子化合物之间的平衡；

组分中表面活性剂分子胶束的形成和应用；

纤维、细小组分等对水的吸附作用

2.2 造纸湿部化学品及其作用机理

造纸湿部化学品主要包括助留剂和助滤剂、干强剂和湿强剂、施胶剂、消泡剂和防泡剂、防腐剂、填料和色料等，研究它们在造纸湿部过程中的作用机理以及影响因素，更好的应用各种造纸化学品。

2.3 湿部化学参数的测量与控制

研究湿部各组分和各种化学助剂的目的一是研究与开发更有效、负面影响更小的湿部助剂；二是合理调控湿部各组分之间的作用，以获得最理想的湿部状态，因此对湿部化学参数的测量与控制也属于湿部化学研究的范畴。

3、湿部化学助剂的分类

3.1 根据用途来分：有施胶剂、助留剂、助滤剂、干强剂、湿强剂、柔软剂、电荷中和剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、杀菌剂等。

3.2 通常根据两个方面:(1)提高纸机的生产效率、改善纸机的运转性能；（2）获得纸张的各种特殊性能将助剂分为两类。

过程助剂：如助留剂、助滤剂、树脂障碍控制剂、消泡剂、杀菌剂等。添加过程助剂最重要的是保证纸机正常运转，提高纸机的生产率，提高经济效益。

功能助剂：如施胶剂、干强剂、湿强剂、柔软剂、增白剂、染料等。添加这类助剂的目的是为了满足用户的特殊需要。

4、湿部化学与纸张性能和运转性能的关系

4.1 湿部化学对纸张性能的影响

结构性能：定量、匀度、两面差、平滑度和透气度

机械性能：主要影响纤维间的结合强度，对纤维自身强度影响很小

表观性能：纸页的颜色、不透明度、亮度、光泽度等

抗液体渗透性能；耐久性。

4.2 湿部化学与生产效率和运转性能的关系

湿部化学对纸机运行性有正、反两方面的影响：一方面，湿部化学可用在增强滤水性，减少空气进入和消除泡沫，保持纸机清洁，以及保持白水中低的固体含量。另一方面，如果这些因素失去控制，相同的湿部化学现象会使纸机运转不正常，造成树脂沉积、泡沫和腐浆，并降低滤水性，使纸机不清洁，从而降低生产效率等，其主要表现在以下几个方面。

纸料的滤水性能：所采用的助留助滤体系决定着纤维与细小纤维及细小纤维之间的絮聚体的结构，也就决定了纸料在纸机上的滤水性能。

沉积物和结垢：沉积物和结构通常是由湿部化学失控引起的，如添加剂过量、电荷不平衡、化学品不匹配等会导致胶体絮聚、树脂沉积，结垢等。

泡沫和夹杂的空气：表面活性物质及机械力的存在，导致泡沫的产生，引起纸料滤水性下降，腐浆增加等。了解泡沫产生的根源，并找出解决的办法。

5、造纸湿部化学的发展趋势

5.1 酸性抄纸向碱性抄纸转换及引起的湿部助剂的变化

5.2 用湿部化学解决二次纤维（废纸）使用中产生的问题

5.3 针对不同的纸浆开发各种专用湿部助剂

5.4 开发环保型的新型助剂，提高助剂的效率

5.5 开发高效助留助滤体系，改善纸张匀度

5.6 建立完善的湿部化学测量与控制系统

5.1 酸性抄纸向碱性抄纸转换及由此引起湿部助剂的变化

? 5.2 用湿部化学解决二次纤维（废纸）使用过程中产生的问题

?二次纤维由于产生角质化，难以润胀，并且在处理过程中会被脱墨化学品和其他物质和机械

作用损伤，故强度差；同时，其脱除的杂质会增加沉积，形成树脂障碍，影响纸机的正常运行及产品质量。

?可以通过合理改善湿部化学条件二次纤维使用中出现的问题解决问题。

5.3 针对不同的纸浆开发各种专用湿部助剂

针对不同纸浆的特点，如化学浆、高得率机械浆、脱墨浆等，开发专用的湿部化学助剂。

例如，高得率机械浆中含大量的阴离子垃圾，严重降低阳离子助剂的使用效果，有针对性的开发阴离子垃圾捕捉剂、非离子型助留体系、带电荷中和剂的多元助留体系可有效的解决问题。

5.4 发展环保型的新型助剂，提高助剂的作用效率

利用可再生资源，经改性或接枝共聚开发环保、高效的湿部助剂，并探讨其作用机理。

如许多湿部助剂含有对人体健康和环境不利的成分，并且效率不高。

5.5 开发高效助留助滤体系，改善纸张匀度

为提高纸料滤水性能和留着率，开发具有抗剪切能力或重聚能力更强的微粒助留助滤体系。

5.6 建立完善的湿部化学测量与控制系统

控制湿部参数，调整湿部化学至最佳状态；如湿部电荷和纸料留着率在线检测与控制装置已在好多纸机上应用，并提出好多湿部化学控制模型和控制方案。

第二章纸料各组分的湿部化学特性

?造纸配料包括纤维、细小纤维、功能助剂、过程助剂，应根据生产各种纸的需要按一定比例混合，同时各种配料都要悬浮在水中，在抄纸的各阶段中水直接起作用，即溶解添加剂、水合和润胀纤维，还提供所有造纸化学反应的介质环境。

?配料中也含有各种其他“干扰物质”，干扰化学助剂的作用，这些物质会从浆厂和漂白厂随着废水和回用纸而带入，也可随生产用水带入。

?本章主要介绍纤维、纤维细小纤维和阴离子垃圾干扰物的湿部化学特性。

第一节造纸纤维特性及表面电荷来源

?1、制浆方法对纤维表面特性的影响

?制浆过程会以各种方式改变纤维的化学成分，这主要取决于处理方法。制浆就是通过化学、机械或两者兼有的方法去除或克服细胞间的粘结作用，使细胞彼此分离成纸浆的工艺过程。

分离成浆的植物纤维还要根据成纸的要求进行漂白和打浆等化学和机械的进一步处理。这些处理过程都对纤维的表面性质具有重大影响。

? 1.1 化学法制浆改变了纤维的化学组成，也就导致纤维细胞功能基的变化。在化学制浆和漂白过程中，木素和半纤维素的溶出及在打浆过程中纤维的细纤维化还改变了纤维内部对水的可及性。

? 1.2 机械法制浆是利用机械方法磨解纤维原料成浆，机械浆纤维的化学组分变化很小。机械浆内部纤维细胞壁没有被破坏，而木素的亲水性较差，因此纤维的润胀性能不好，打浆只是进一步的纤维间分离，而不是化学浆普通意义上的打浆。

? 1.1 化学法制浆改变了纤维的化学组成，也就导致纤维细胞功能基的变化。在化学制浆和漂白过程中，木素和半纤维素的溶出及在打浆过程中纤维的细纤维化还改变了纤维内部对水的可及性。

? 1.2 机械法制浆是利用机械方法磨解纤维原料成浆，机械浆纤维的化学组分变化很小。机械浆内部纤维细胞壁没有被破坏，而木素的亲水性较差，因此纤维的润胀性能不好，打浆只是进一步的纤维间分离，而不是化学浆普通意义上的打浆。

2. 纤维与水的作用

?纤维与水的作用程度主要取决于纤维的表面化学特性和纤维的结构形态。半纤维素由于含有支链，排列不整齐，结晶程度低，含有大量的游离羟基，且含有相对较多的葡萄糖醛酸基，因此半纤维素含量较高的纤维与水反应剧烈。纤维由于化学和机械作用所形成的孔隙和以细纤维化为主的结构松弛也有利于提高水对纤维内外表面羟基的可及性，有利于纤维与水的反应。

3. 纤维表面电荷来源

?纤维的表面电荷影响纤维对各种化学助剂的吸附作用，并由此影响各种助剂的使用效果，因此纤维表面电荷特性是纤维很重要的湿部化学性质之一。

?纤维素纤维表面带有微弱的负电荷，这些负电荷主要来自制浆和漂白过程中引入的酸性基团的电离。这些酸性基团主要是羧基(COOH)，有时还含有木素磺酸基。木素酚羟基、醇羟基和半缩醛羟基也可以电离，但其电离常数较低，对纤维表面负电荷贡献较小。

第二节细小纤维

?大部分纸浆中除了完整的纤维组分外还含有尺寸比较小的细小纤维组分，这些细小组分的突出特点就是比表面积大，结构形态、化学性质不一，对各种助剂的吸附能力远大于纤维组分，而其自身由于尺寸较小，在纸机上留着率较低，因此，对纸机湿部的滤水性能、助剂的使用效果都有很大影响。

1、细小纤维的定义与分类

1.1 定义

?细小纤维的定义：纸料组分中能通过200目（相当于直径75um的小孔）筛的可通过光学显微镜看到的粒子。包括纤维性细小纤维和填料，但不包括可溶性物质和胶体物质。一般习惯将纤维性细小纤维直接称为细小纤维。

?与木浆不同的是，草浆如稻麦草浆，含有近40％的非纤维细胞，如薄壁细胞和表皮细胞，而通过200目的组分约有20％，因此，国内也常将草浆通过100目筛的筛分称为细小纤维组分。

1.2 分类

?纤维性细小纤维有各种来源，如原浆系统、打浆和磨浆、损纸或二次纤维中大量破损的纤维及白水循环系统的细小纤维等。根据细小纤维的来源，可分为三类：

?原生细小纤维（Primary fines）与原浆有关的细小纤维，是某些抄纸原料的纤维形态中所固有的一类细小纤维。如木射线薄壁细胞、木射线管胞等

?二次细小纤维（Secondary fines）由纸料制备或打浆和精浆产生，主要是纤维碎片等

?三次细小纤维（Tertiary fines）白水冲稀后的纸料在流送、上网和成形等过程中由于浆泵、浆池搅拌器的作用产生，及由于成形网的选分作用使细小纤维通过白水再次进入纸浆系统而形成

2、细小纤维的比表面积与表面电荷

?细小纤维尺寸小，比纤维具有更大的比表面积，木材造纸纤维中细小纤维的比表面积是纤维的5～8倍，而麦草浆中通过100目筛组分的比表面积是未通过100目筛组分的近3倍。

?比表面积强烈的影响到对助剂的吸附，而助剂只有被吸附才能起作用，所以细小纤维的比表面积是决定其湿部化学行为的最重要因素。细小纤维在湿部的留着则是各种助剂充分发挥其作用的关键。

?像纤维一样，纤维性细小纤维悬浮于水介质中时都趋于带有表面负电荷。这些负电荷也主要来自于表面羧基的电离。

兰色:纤维9.9 红色:细小纤维46.8

70%的阔叶木与30％针叶木混合浆各组分的比表面积

3、细小纤维对纸机湿部运转性能的影响

?细小纤维比表面积大，结晶度低，比纤维更易吸水润胀，故保水值高，可明显降低纸料的滤水性能；而二次细小纤维比原生细小纤维更容易吸水润胀，因此对纸机滤水能力的影响也更大些。

?细小纤维滤水性能差也会引起纸页水分增加，进而降低纸机的车速和产量。

?就留着性能来讲，细小纤维主要靠胶体作用的聚集机理进行留着。且其表面带负电荷，更容易保持分散状态。留着率低使大量的细小纤维进入纸机白水，并随白水在体系中循环和累积，从而影响到纸机的清洁程度和运转性能。

?细小纤维主要以三种的方式影响纸机清洁程度及运转性能：

?细小纤维含量高，可产生细小纤维和其携带物的沉积，如树脂障碍问题。

?细小纤维可吸附施胶剂产生沉淀，如在分散松香胶或AKD中性施胶中；其次，细小纤维还与微生物沉淀有关。

?细小纤维可稳定泡沫，干扰纸机的运转性能并影响纸页质量。

?细小纤维对纸页性质的影响

?细小纤维以两种方式影响纸页性质：一是细小纤维本身对纸页性质的直接影响；二是细小纤维对助剂的选择性吸附对纸页性质产生的影响。

? 4.1 细小纤维对纸页性质的直接影响

?原生细小纤维：

?针叶木化学浆中含量很少，对纸页物理性质的影响较小；

?阔叶木浆中，导管分子会引起掉毛问题；

?草浆中的各种杂细胞，如薄壁细胞、导管、筛管等也易引起掉毛问题，并且含有大量细小纤维还使纸张发脆；

?化学浆的二次纤维：

?和机械浆的细小纤维相似，比表面积大，含游离羟基较多，其存在有利于纤维间的结合。

?一般纸浆的二次纤维均有助于提高纸页纤维间的结合强度

?细小纤维因其比表面积大，单位质量的粒子数量多，可增加纸页的光散射系数，因而提高纸页的光学性质。

? 4.2 助剂的选择性吸附对纸页性质的影响

?湿部助剂的作用主要依赖于对纤维的吸附。纸料中的细小纤维组分都具有很大的比表面积和表面电荷，对助剂的吸附作用远大于粗大纤维，因此纸料中比例较小的细小纤维吸附了大量助剂，尤其是阳离子助剂。

?有实验证实，占纤维总量30％左右的细小纤维可吸附纸料中约80％左右的阳离子助剂。?助剂在纸料细小纤维组分上的选择性吸附以三种方式影响纸页性质。

?细小纤维携带大部分吸附的助剂，因此细小纤维的留着在很大程度上决定了助剂结合到纸页中的量，而细小纤维留着性能一般较差，因而也就降低了各种助剂的使用效能，故提高细小纤维的留着率非常重要。

细小纤维在纸幅Z向的分布决定了纸页的两面性。细小纤维的单程留着率越低，纸页的两面性越大。因此，提高细小纤维留着率不仅可提高湿部助剂的使用效率，还可改善纸页的两面性。

造纸湿部的某些助剂需要留着到长纤维组分上才更有效，细小纤维组分对这些助剂的吸附直接降低了其作用效果，如各种施胶剂和干湿强剂。

第三节干扰物质

?干扰物质有时也称阴离子杂质，是纸料组分中除纤维、纤维性细小纤维、各种功能添加剂和过程助剂之外的溶解性和胶体性物质（dissolved and colloidal substances，简称DCS）。

?这些物质以多种方式影响纸张的抄造。如（1）影响纸机运转，形成的胶粘物（树脂、白树脂、黏附物）降低纸机运转性能，增加断头次数；（2）影响助剂效能，对施胶剂、干强剂、湿强剂、助留助滤剂、染料等的作用效果均有不利的影响；（3）影响纸页质量，降低纸页匀度，降低纸页不透明度和亮度，引起小孔和暗点，降低纸页强度等。

?1、干扰物的来源和类型

?干扰物有不同的性能和来源，主要为阴离子的可溶性低聚物或多聚物及非离子型水解胶体物质。

?来自纸浆如木素衍生物、半纤维素、脂肪酸、胶粘剂、胶乳、淀粉等

?来自阴离子助剂如淀粉、CMC、有机酸、染料、杀菌剂等

?来自填料分散剂如聚磷酸盐、聚丙烯酸盐、杀菌剂等

?来自清水如腐殖酸、表面活性剂、杀菌剂等

?其中大部分有害干扰物来自纸浆悬浮液

?纸浆悬浮液中阴离子垃圾的累积：

?备料过程中，贮存时间过短，导致木材中萜烯类化合物、脂肪酸等得不到有效分离；新草中，果胶质、淀粉自然发酵不充分。

?制浆过程中，溶出的木素、半纤维素、抽出物及使用的化学药品等达不到足够的洗净度，尤其机械浆、化机浆、废纸浆等。

?抄造中，中性抄纸不用硫酸铝，阴离子垃圾得不到中和；且在碱性条件下，电离平衡改变，会电离出更多的阴离子基团。

?白水封闭循环，阴离子垃圾不断积累，问题最为严重。

?2、阴离子干扰物对抄纸的影响

?阴离子干扰物是以两种机理影响抄纸的：

?一是其高阴电性使纸浆的阳电荷需要量非常高，加入阳离子助剂，如助留助滤剂、增强剂等，阴离子干扰物首先与这些聚合物发生电中和反应，消耗大量阳离子助剂，有可能使阳离子助剂完全失效。其高阴电性也影响纸浆中细小纤维的聚集性能，从而影响纸浆的留着和滤水。

阴离子干扰物含量通常用浆料滤出液的阳电荷需要量表示。

?二是阴离子干扰物随着不断积累，与其他物质或自身结合形成附聚物或配合物从水溶液中沉

积出来。如果沉积在填料、细小纤维和纤维上，会减少纤维间的氢键结合，降低纤维间的结合强度和纸页亮度；如果在纸页抄制中留在网部、管道及毛毯中，则会堵塞抄纸网、毛毯，在压榨部引起粘辊，增加纸页断头次数，并在纸页上出现暗点，同时也会干扰纸页的施胶、染色等。

?3、解决阴离子干扰物问题的途径

?优化制浆工艺，尤其是控制漂白终点pH值和漂损；

?强化纸浆的洗涤；

?缩短纸浆在碱性条件下和高温阶段的贮存时间；

?提高纸料中各组分的留着率；

?对白水进行处理。

?消除阴离子垃圾的主要方法：

?控制机械浆漂白终点pH值，并强化漂后浆的有效洗涤，如采用双辊挤浆机脱水等。

?H2O2漂白后进行酸处理，降解聚半乳糖醛酸，降低阳离子电荷需要量。

?抄造中加入絮凝剂或采用非离子聚氧化乙烯类助留体系，降低阴离子垃圾的干扰。

?纸料中加入某些填料，利用填料的微孔对阴离子垃圾进行吸附，如滑石粉、沸石等。

?利用无机吸附剂——膨润土清除阴离子垃圾，如常用的膨润土和阴离子PAM助留体系。?在纸浆中加入阴离子垃圾捕捉剂（ATC，电荷中和剂），必须在其他阳离子助剂之前加入。?常用的阴离子垃圾捕捉剂：

?无机类：酸性抄纸，硫酸铝最有效，但中性抄纸不适合。聚合氯化铝（PAC）效果较好，可优先中和阴离子垃圾，不影响纤维和细小纤维的表面电荷，提高后面加入的助剂的留着率和使用效果，但其pH值也较低。

?有机阳离子聚合物：低分子量、高电荷密度的阳离子聚合物；如聚二烯炳基二甲基氯化铵（PDADMAC）、聚胺类、聚乙烯亚胺及改性阳离子淀粉。它们受pH值影响较小，但对阴离子干扰物和纤维表面电荷的选择性小些。

?经验表明，以中和可溶性和胶体物质的电荷为目的时，应选用无机电荷中和剂；以中和纤维和细小纤维的表面电荷为主时，易选用有机电荷中和剂。

第三章纸料组分的胶体化学

?纸料中的纤维、细小纤维、填料、干扰物、添加剂等粒度很小，具有很大的比表面积，大部

分纸料组分的作用发生在颗粒表面，纸料各组分间的相互作用属于胶体的范畴。

?胶体的本质特征是分散粒子的直径为1nm～100nm，介于溶液和浊液之间。

第一节造纸配料组分及其相互间的作用

?1、造纸配料组分

?造纸配料组分主要包括纤维、细小纤维、填料、染料、干扰物及各种功能助剂和过程助剂。

按各组分的性质，可分为：

?悬浮粒子组分，如纤维、细小纤维和填料

?胶体组分，如施胶剂、微粒组分和干扰性胶体组分

?表面活性剂类，清洁剂、分散剂、消泡剂等

?聚电解质，如助留助滤剂、干湿强剂等

?电解质，通过各种途径带入纸料中的盐类

?2、造纸配料组分的大小与数量

?造纸粒子组分间的尺寸相差很大，纤维长度2～3mm或更长，填料粒子则仅几个um，其他

组分则更小，直到可溶组分。

?典型的上网浓度和纸料配比下各纸料组分的相对数量：纸料总浓度0.6％，白土加入量15％，

膨润土和胶体二氧化硅加入量为0.14％，淀粉加入量0.73%，PAM加入量0.045%。

3、造纸配料组分间的相互作用

?纤维、填料和细小纤维的聚集；

?溶解的聚合物分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附；

?树脂和施胶剂分子的聚集；

?树脂和施胶剂分子在纤维、细小纤维和填料上的吸附；

?悬浮和溶解性的阴离子物质表面负电荷的中和；

?溶解性的无机盐和非溶解性的粒子化合物之间的平衡；

?组分中表面活性剂分子胶束的形成和应用；

?纤维、细小组分等对水的吸附作用

第二节造纸湿部胶体特性

?从胶体化学的角度可将造纸湿部中的各种纸料组分体系分为两大类：疏水性胶体和水溶性高

分子溶液。

?疏水性胶体为颗粒的悬浮体系；溶剂水和颗粒间的亲和力较小，存在明显的界面；体系不稳

定，易于聚集；粒子与悬浮介质之间的界面强烈影响体系性质。

?亲水性胶体体系为大分子的真溶液或小分子的聚集体；溶剂和微粒间有强烈吸附力；溶剂和

介质间不存在真正的界面。

?1、湿部中的疏水胶体分散体系

?造纸中典型的疏水胶体包括：分散在水中的颜料或填料；分散在水中的细小组分；分散在水

中的皂化松香胶；分散松香胶乳液和其他施胶剂乳液；微粒组分，如二氧化硅溶胶、膨润土悬浮液。这些疏水胶体常常是纸料体系中的重要组分，也是湿部化学研究的核心内容。

?影响胶体稳定性的基本作用包括静电作用力、氢键作用、疏水作用、共价键结合力和范德华

力。其中静电作用力和氢键作用是维持胶体体系的分散与稳定的主要作用力。

?2、湿部的高分子溶液

?造纸湿部的亲水性的胶体主要包括：溶解在水中的淀粉、树胶、半纤维素等天然水溶性聚合

物；溶解在水中的消泡剂、分散剂、润湿剂等表面活性剂；溶解在水中的助留剂、助滤剂、干强剂、湿强剂和匀度助剂等合成水溶性聚合物。

?这些亲水性胶体可以分为两类：第一种包括助留、助滤剂和干、湿强剂等水溶性天然和合成

聚合物，是高分子聚合物的水溶液，其颗粒尺寸虽大，但呈分子状态，与疏水胶体有本质差别；第二类为低分子化合物的缔合体，如润湿剂、表面活性剂、消泡剂和分散剂。

?3、聚合物在纸浆纤维上的吸附

?高分子聚合物分子量高、带电，纤维素纤维具有多孔性，因此聚合物和纸浆纤维存在相互吸

附的作用，这是各种高分子助剂起到相应作用的前提条件。

?非离子聚合物的吸附主要来自氢键作用的产生；聚电解质的吸附主要靠其与纤维素纤维之间

正负电荷的静电吸附作用。

?4、阳离子聚电解质在纤维上吸附的动态变化

?阳离子聚电解质的吸附、重构与扩散过程

?阳离子聚电解质的劈断与转移

?另外，纸浆的pH值、混合剪切作用、纸浆浓度、温度等都会影响阳离子聚电解质在纸浆纤

维上的吸附

第三节纸浆悬浮体的聚集方式

?为了提高纸料各组分的留着率，需要使胶体粒子聚集，利于细小纤维和填料粒子的留着。但

长纤维大量聚集会严重影响纸页的匀度和光学性能。因此合理控制纸料悬浮体的聚集过程，使纸料尽可能多而均匀的分布在纸页中非常重要。

?胶体粒子聚集按聚集机理可以分为凝聚和絮聚两种方式。凝聚主要由简单电解质和低分子量

聚合电解质引起，主要通过电中和作用产生；絮聚主要由高分子量聚合物引起，主要通过架桥作用产生。

胶体的聚集与稳定的方式：

?电荷中和作用

?电荷补丁模型

?桥联絮聚

?空间与空位稳定作用

1、电荷中和作用

?纸料粒子在悬浮液中会形成双电层结构，包括不动的吸附层和滑动的扩散层，双电层表面带

有负电荷（zeta电位），通过粒子之间的排斥力作用，纸料粒子悬浮体处于稳定状态。

?当反离子物质加入纸料中，由于电荷中和作用，导致双电层厚度和zeta电位降低，粒子间排

斥力减小，胶体稳定性降低，直至出现絮聚现象。

?这类纸料絮聚体在水力和机械力作用下易破坏，但剪切力消失，可重聚，即具有完全可逆性。

常称之为软絮聚体，结构致密，有利于纸料脱水和形成均匀纸页。

?主要由简单电解质和低分子量聚合电解质引起，受电解质的价态影响最大。引起胶体聚集的

最低电解质浓度，称为临界凝聚浓度（C.C.C.）.

2、电荷补丁模型

?低至中等分子量（10～100万）、高电荷密度（>4meq/g,或阳离子化度>40%）的阳离子电解

质与带负电荷的纸料混合，纸料颗粒表面对聚电解质强烈吸附，聚合物分子完全进去紧密层，吸附在颗粒表面，使该处表面电荷完全中和并形成阳离子型，称为阳离子补丁，而颗粒其与部分仍带有负电荷。阳离子补丁与纸料粒子的带负电荷处相互吸引，产生聚集。

?阳离子补丁的形成及带补丁颗粒间的聚集均以静电中和为主要作用机理，形成的聚集体结构

致密。聚集体受力时易破坏，但剪切力消失，重新聚集，即具有相当可逆性，也属于软絮聚体，有利于脱水和形成均匀的纸页。

电荷补丁模型

?3、桥联絮聚

?高分子量（>100万）、低电荷密度（阳离子化度<10%）的阳离子聚合电解质在水溶液中以较

为卷曲的、多链圈链尾的形式存在。当与带负电荷的纸料混合时，这些聚合物就以链圈、链尾的形式吸附到带负电荷的纸料颗粒表面。被吸附的聚合物链圈、链尾可直接吸附在另一带负电荷的纸料颗粒表面而引起絮聚，这种絮聚方式被称为桥联絮聚。

?要取得桥联絮聚，聚合物的分子量必须足够大到能在颗粒间架桥；而其电荷密度既不能太高

到引起分子链间的过分排斥，不利于链圈链尾的形成，又不能太低，影响聚合物在颗粒表面的吸附。

?桥联絮聚体大而疏松，具有一定的抗剪切作用，称为硬絮聚体。受剪切力破坏后不能重新絮

聚，具有不可逆性。

?桥联絮聚有利于改善纸料的留着率和重力脱水能力，但真空脱水能力差，因此纸机的整体脱

水能力降低。

吸附桥联

桥联机理模型

?4、空间与空位稳定作用

?纸料悬浮体除通过静电排斥力保持稳定，还可利用非粒子聚合物对纸料颗粒产生的空间或空

位稳定作用保持相对稳定性。

?非离子型长链聚合物吸附（氢键作用）到纸料颗粒表面，并在表面形成一层溶剂化的链圈与

链尾，链圈与链尾伸出双电层。粒子碰撞时，表面溶剂化的链圈与链尾相互抵触，防止粒子接触，达不到絮聚所需的分子间作用力，起到防止粒子聚集的作用，这种稳定作用称为空间稳定作用。

空间稳定作用

第四章造纸表面物理化学

第一节造纸中的表面现象

?纸料是一种包括固、液、气的多相体系，界面现象与成纸的质量和纸张的生产过程密切相关。

如纸张的施胶度，柔软性的控制，施胶剂的乳化，纤维和填料的润湿与分散，各种助剂对纸料组分的吸附，树脂障碍的产生与控制，抄纸过程中泡沫的形成与消除等都与表面或界面现象相关。因此造纸湿部化学又属于表面物理化学的范畴。

1、气体与液体的界面作用——泡沫的产生与消除

1.1 泡沫的产生

?液体与气体接触，且机械搅动提供了形成泡沫所需要的能量。如冲浆泵、调浆箱、漩涡除渣

器、浆池等环节都存在机械搅动。

?体系中存在对泡沫起稳定作用的物质，吸附于液膜上，降低了界面张力，提高了液膜的强度

和弹性，使泡沫稳定。对泡沫具有稳定作用的物质包括制浆、漂白过程中产生的脂肪酸和树脂酸的钠盐、木素降解产物，高分子聚合物助剂，表面活性剂类，填料等。

?决定泡沫稳定性的关键因素是液膜的表面粘度和弹性。

? 1.2 泡沫的消除

?机械法如利用高压喷水在敞开式流浆箱内进行消泡，在漩涡除渣器后配备脱气装置等。

?化学法通常使用抑泡剂、消泡剂防止泡沫的形成并消除已形成的泡沫。作用原理如下：（1）

消泡剂能够进入泡沫液膜内，降低液膜的局部表面张力，使其变薄直至破裂。（2）降低液膜的表面粘度，削弱液膜的抗扰动能力，加快排液速度，降低泡沫稳定性。（3）一些润湿剂和聚醚型非离子表面活性剂可扩散和吸附在界面上，使液膜失去弹性和修复能力，起抑泡作用。

?2、表面活性剂对固体表面的改性——抄纸网和毛毯的保洁

?抄纸网（聚酯）和压榨辊（橡胶）具有疏水性，表面能较低，不易润湿；易粘附亲酯性树脂、

胶粘物、施胶剂和携带亲酯性物质的填料，引起抄纸网堵塞和压榨辊粘辊。在表面涂覆阳离子亲水性隔离层，增加亲水性，可避免树脂的沉积。

?引纸毛毯和压榨毛毯具有疏水性，易粘附树脂、胶粘物和细小纤维，造成毛毯阻塞。可在聚

酯纱线上接枝或交联亲水性聚合物（HGP），形成亲水面，对污物产生排斥作用，减少毛毯的阻塞。

?机械浆或废纸浆抄纸时，干燥部的干网、烘缸等易粘附树脂或胶粘物，也可通过表面改性，

降低它们表面对树脂的亲和性，有效防止树脂或胶粘物的沉积。

?3、胶束的应用——毛毯清洗

?利用毛毯清洗剂清洗造纸机毛毯是通过表面化学的方法除去固体表面的污垢。毛毯表面含有

油性沉积物和粒状沉淀物等，这些污物往往与毛毯具有较强的粘附作用。但清洗剂中表面活性剂分子的亲油基对油性沉淀物和毛毯表面均具有较强的吸附作用，可朝向毛毯或油污表面的方式吸附，使含有油污的毛毯表面润湿，并在毛毯的污物与水的固液界面上形成带电表面。

由于毛毯与污物表面所带电荷相同，从而减少污物对毛毯的粘着力，然后通过机械作用和助溶剂的渗透将污物除去。除去的沉积物微粒悬浮于水中，易被水冲走，达到清洗目的。

?毛毯纤维、污物在水中一般带有负电荷，洗涤剂中加入阴离子表面活性剂可以提高污物与毛

毯界面的电动势，从而减弱污物与毛毯之间的粘附力，有利于污物的去除，同时也使分离了的污物不易再沉积到毛毯上。

?4、降低纤维间的结合力－柔软剂

?为了提高纸张的柔软性能，满足生活用纸的要求，常需加入柔软剂。

?纸张柔软剂大都含有C16以上疏水基团的表面活性剂，其碳氢链较长，在适当的工艺条件下，

以亲油基向外的方式附着在纤维的表面上，可形成非极性隔离膜。一方面减少纤维之间的氢键结合，一方面分子链易在应力下发生相互滑移和运动，从而改善纸页的柔软性。

?柔软剂通常包括表面活性剂和油脂类物质，表面活性剂可有效降低纤维间的结合力，降低纤

维间的静摩擦系数；油脂类物质在纤维间起到润滑作用，降低动摩擦系数。

?其中有机硅类效果最好；聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、硬脂酸酯、硬脂酸双酰胺、羊毛酯等也

可产生良好的柔软性。

?5、提高纸张表面导电性——抗静电作用

?干燥的纸张与其他物体产生摩擦、接触等机械作用、会产生静电作用，影响产品的使用，如

吸附灰尘、夹纸等。

?纸张表面经抗静电剂水溶液处理后，可产生亲水性表面，即疏水基朝向材料表面，亲水基伸

向空间。使纤维的粒子导电性和吸湿导电性增加，表面电阻下降，防止静电积累。

?抗静电剂的表面活性剂要求有比较大的疏水基和比较强的亲水基，具有良好的吸湿性。阳离

子表面活性剂效果最好，其次为两性表面活性剂，某些阴离子表面活性剂也是优良的抗静电性能，如高碳磷硫酸酯盐等。

第五章湿部电荷的测定

纸料体系可视为胶体体系，纸料各组分的分散与絮聚、纸页的脱水与成形、胶料的乳化、颜料悬浮液的制备都与相应组分所带电荷有关。体系中加入各类聚合物（聚电解质），是通过改变体系电荷而引起纸料的聚集与分散、聚集形式变化等，决定体系最终的留着、滤水及成纸性质。各种助剂所带电状况如何，决定着其在纸料组分上的吸附，是发挥作用的关键。电荷测定是湿部化学研究与生产控制的重要手段。

湿部电荷可分为表面电荷和溶解电荷。表面电荷源于颗粒的带电界面，而溶解电荷主要来自溶解的聚电解质和阴离子垃圾的带电基团。

第一节纸料中电荷的来源与性质

许多造纸组分溶于水或悬浮于水时都带有电荷，包括纤维、细小纤维、填料及各种助剂等。

各组分的性质与存在形式不同，其电荷来源与性质也不同。

就电荷性质来讲，组分是分散的颗粒，其电荷为表面电荷；组分是溶解的分子，其电荷为溶解电荷。

1、纸料的表面电荷

纸料中的不溶性组分包括纤维、细小纤维、填料、胶料和作为助剂加入的微粒助留组分。这些组分均带有表面电荷，其中胶料的表面电荷取决于制备方法和所用乳化与分散剂，而微粒助留剂的表面电荷随化学或矿物组成而异。

这里重点介绍纤维、细小纤维和填料的表面电荷来源与性质及纸料表面电荷的测定。

1.1 造纸纤维和细小纤维的表面电荷来源

纤维和细小纤维的表面负电荷，主要来源于其极性基团（羧基和磺酸基）的电离。木材的纤维素、半纤维素和木素中通常含有羧基、酚羟基、醇羟基和半缩醛基等极性基团。但只有羧基可以在中性或弱酸性条件下电离，其他基团要在很高的pH值下电离。

果胶等多糖上也存在一部分羧基，尤其在原木中，几乎所有的羧基都来源与非纤维素多糖。 木材抽出物中的游离脂肪酸和树脂酸也含有一定量的羧基，一般说来心材比边材含量高，晚材比早材含量高。

纤维和细小纤维中，不是所有的羧基都能电离形成表面负电荷。位于不可及区的羧基和以稳

定的内酯或酯的形式存在的羧基都不能形成电荷。纤维和细小纤维中只有20～25％的羧基对表面电荷有贡献。

化学机械浆和亚硫酸盐化学浆中，采用亚硫酸盐处理，木素中引入了大量磺酸基，对纤维表面电荷具有很大贡献。

硫酸盐浆中羧基含量比相应原木明显降低，因为在蒸煮过程中酸性多糖尤其是聚木糖会大量溶解，导致羧基含量的降低。

碱法制浆条件下，木素中也会引入羧基。

1.2 矿物颜料和填料的表面电荷

矿物颜料和填料表面一般带有负电荷，电荷来源随矿物组成而异。

瓷土层状硅酸盐类矿物填料，其表面电荷有三种来源（1）低价金属离子对晶格中高价阳离子的类质同相置换，导致晶格内负电荷过剩，形成层间负电荷，这类负电荷为永久性负电荷，不随pH值影响。如硅氧八面体中的AL3＋被Mg2＋或Fe2＋取代。（2）晶格缺陷或断键产生的端面电荷，如Si－O和AL－（O,OH）化学键在水中断裂，造成端面破键。当pH值<7，破键吸附H＋，端面带正电；当pH值>7，端面带负电，这也是瓷土颜料在pH值8.5~10.0下分散的原因。（3）八面体中的AL2O3和四面体中的SiO2端面羟基电离，导致在酸性条件下端面带正电，碱性条件下端面带负电。

片状高岭土的结构示意图

pH < 7 pH>7

不同pH值下片状瓷土的表面带电状况

滑石粉也属层状硅酸盐矿物，但无晶格中的阳离子类质同质置换现象，层间静电荷为零。其表面电荷主要来源于端面破键和Mg－OH和Si－OH的电离。

碳酸钙为微溶性矿物，表面电荷来源于对电势决定离子的吸附作用，电势决定离子为Ca2+和CO32-。其他离子吸附在碳酸钙上，改变碳酸钙的表面电荷。纯碳酸钙（PCC或GCC）在蒸馏水中带正电荷，因为其表面存在过剩的Ca2+，等电点为pH＝9.5；分散于自来水或白水中由于吸附负电荷或自身存在杂质离子（磷酸根、硅酸根）而带负电。

二氧化钛属金属氧化物，表面电荷来源于羟基的选择性电离。

还可以对颜料或填料进行表面改性，使其带上所需电荷，提高颜料的分散性和填料的留着率等。如对碳酸钙或瓷土填料进行改性，使之表面带正电荷，留着性提高。

1.3纸料表面电荷的测定

纤维和细小纤维的表面电荷主要来源于可电离的酸性基团，纸浆的酸性基团可以通过酸碱滴定和测定阳离子交换量来确定（酸性基团是纤维表面唯一的阳离子结合点）。常用的方法有（1）离子交换量法——镁洗提法（2）酸碱滴定法——电导滴定法。

但纸浆表面的酸性基团在水中电离后，形成表面负电荷，吸附异性离子后，形成表面双电层结构，屏蔽了颗粒表面的部分电荷。因此，颗粒表面的实际电荷是不能测的。

通常测定的是颗粒的双电层滑移面上的电位——Zeta电位,Zeta电位的大小反应了颗粒表面电荷的大小。有关Zeta电位的后面介绍。

2、溶解电荷

纸料体系中，除带电颗粒组分外，还有一些可溶性带电荷物质，大部分来自制浆和漂白过程中产生的木素衍生物、半纤维素、脂肪酸及填料的分散剂、染料等。

溶解的木素含有酸性酚羟基，亚硫酸盐浆中含有磺酸基；溶解的半纤维素和其他多糖中含葡萄糖醛酸羧基，这些基团电离后均产生负电荷。

填料的阴离子分散剂（聚丙烯酸钠等）电离后也产生负电和；直接染料和酸性染料带有强酸性阴离子团，在水中也产生负电荷。

纸料中加入的助留助滤剂、干湿强剂、电荷中和剂及其他可溶性聚电解质都可产生不同的电荷。也是由于它们在水中电离产生季铵离子、羧基、磷酸基等。

溶解电荷的测定

溶解的物质虽然经电离后带有静电荷，但其与周围介质之间没有界面，也就没有双电层，没

纸料的流体和造纸湿部化学特性

纸料的流体和造纸湿部化学特性 ※<第一节纸料的组成和特性> 一、纸料的组成 一般情况下，纸料悬浮液是由固、液、气三相组成的复杂分散体系。固相其基本成分是纤维、细小纤维，其次是胶料、填料、颜料非纤维添加物质等，这些次要成分要根据纸张的要求进行选择，不一定每种纸料都存在。 二、组成纸料各组分的性质 1. 水 1）水是纸料悬浮液的介质，也是纸料的重要组成 2）水具有较高的表面张力 3）水能使纤维产生润胀直接导致纤维间结合力增加 2. 纤维与细小纤维 细小纤维：造纸中定义为能够通过200目筛的组分，包括细小纤维和填料。 1. 两者共性 表面带负电荷。电荷来源：表面游离羟基，所吸附的杂阴离子物质。 2、区别 关键区别：比表面积不同，细小纤维比表面积为纤维5～8倍。 对造纸体系中的物质吸附力不同：细小纤维对水的吸附力为纤维的2～3倍。 对阳离子的吸附能力不同。 对纸张强度影响。有利：增强 不利：降低强度，增加化学品消耗。

3. 功能性添加剂 功能性添加剂：赋予纸张一定的性能或提高质量。 填料或颜料是为了增加纸张的不透明度、白度和印刷性能；有色染料是为纸张着色；胶料是为了增加纸张的抗液体性能；胶粘剂、淀粉、树脂等是为了增加纸张的强度；湿强树脂为了增加纸张的湿强度等等。 4. 控制性添加剂 控制性（过程）添加剂：保证生产的连续性。 三、纸料的特性 1. 纸料分散体系具有絮集的性质 纸料这种分散体纤维悬浮液，在临界浓度（约为0.05%的浓度称为临界浓度）以下，其性质与水相似，但在临界浓度以上时，纤维之间没有足够的转动空间而容易产生相互碰撞，从而使纤维与纤维之间进行交缠，产生絮聚。 2. 纸料分散体系还具有胶体的特性 3. 纸料的分散体的表面动电现象 分散于水里的纸料胶体颗粒，其颗粒持有离子性及表面层的分子结构如果具有极性的话，由于从悬浮液中选择性地吸附离子，因而表面具有一定的电位便产生了动电行为。 造纸过程中的动电现象是湿部化学的稳定要素。 ※<第二节纸料悬浮液的流体力学特性> 一、纸料悬浮液的流动状态和流动特性曲线 浆料一个多相的复杂体系，随着纸料的种类、浓度、打浆度等条件的变化，纸料的流动特性也会随之变化。对抄纸来说，希望纤维以理想的状态（均匀分布，不会碰到一起）存在于浆料体系中。 临界浓度：纤维与纤维之间无任何交织、缠绕、碰撞现象，此时，浆料的流动特性和水几乎没有区别，我们就把这种状态下浆料的浓度称为临界浓度。范围：约0.05％（一吨浆含半公斤纤维）。 临界浓度是浆料的一个理想状态，对抄纸时纸张的匀度是有利的，但实际生产不可能在

造纸湿部化学综述

造纸湿部化学综述(上) (2010-04-12 19:49:26) 转载▼ 分类：湿部化学 标签： 杂谈 造纸湿部化学是论述造纸浆料中的各种组成,如纤维、水、填料、化学助剂等在造纸机网部滤水、留着、成形以及在白水循环过程中相互之间的反应与作用的规律,以及对纸机的运行和纸产品质量的影响。对湿部化学过程建立一套全面控制技术,对浆料中的纤维性能、化学品的加入量和加入点进行控制,以满足高质量纸张和纸机运行的需要。生产过程中的检测包括：对浆料的纤维特性,打浆质量,网前箱浆料特性,化学品的质量,白水特性,浆料的zeta电位和阳离子需求量，纸张质量等。具体如下： 1，有关浆料特性： 纤维原料的特性包括长度、宽度、杂细胞含量,α—纤维素含量,多戊糖含量、卡伯值、灰份等。长度、宽度、杂细胞含量,对纤维的絮聚,脱水作用有影响,α—纤维素、多戊糖、卡伯值体现纤维表面支链多少,游离羟基情况。 2，有关打浆质量： 成浆的特性即成浆的打浆度、湿重,间接反映纤维比表面积大小、滤水性、细纤维化程度、平均长度,对浆料的成形,脱水有影响。 3，有关化学品： 湿部常用的化学品有，助留剂，助滤剂，干强剂，湿强剂，施胶剂，浆内淀粉，喷淋淀粉，染料，保 洁剂，硫酸铝，填料，消泡剂，杀菌剂等。对化学品的研究主要是看它们的电性，ph值，分子量，浓度，粘度，以及它们和纤维之间的反应特性。 4，有关流浆箱内浆料的特性: 包括打浆度、湿重、水位、pH值、浓度、灰份等,以确定浆料的脱水性能;流速,酸碱程度,含水量,填料 的含量,以确定湿部化学条件。 5,有关白水的特性： 包括浓度、pH 值、灰份等,以确定湿部化学反应后,酸碱度的变化情况,纤维、填料的留着情况。 6，有关zeta电位和阳离子需求量： 纸浆固体表面均带有电荷(通常是负电荷)，带电的表面自然会吸附溶液中的异电离子在其周围形成 由紧密层和扩散层组成“双电层结构”。紧密层中的离子与固体表面有较强的吸引力，它们随表面一 起运动组成一个统一体。在紧密层以外，扩散层中的离子则有较强的热运动，它们与固体表面之间的 吸引力很弱，行为在很大程度上不受表面所支配。当固体运动时，紧密层和扩散层之间会产生界面， 此界面的电位被定义为Zeta电位。 阳离子需求量可用胶体滴定法测量，胶体滴定法是一种用来测定天然聚合物或合成聚电解质离子基 团的方法，又称聚电解质滴定。它是利用一些已知电荷密度且性能比较稳定的阴离子或阳离子聚电解 质作为标准物，对被测试样进行电荷测量的一种滴定技术。 7，有关纸张的质量：

加填对纸张性质的影响：(造纸湿部化学)

一、加填对纸张性质的影响： 填料与纸浆纤维无论是在结构形态还是在物理与化学性质上都存在着巨大差异，当填料与纤维和其他纸料组分一起形成纸张时，会对纸张的性质产生影响。这种影响既可能来自填料本身的性质，如粒度小、密度和硬度大、较高的折射率，也可能来自加填对纤维间结合的不利影响和对各纸料组分在纸张中分布与作用的影响。 1、填料在纤维网络中的分布和对纸张强度性质的影响 纸张是由纤维交织而成的网络，填料和其他纸料组分分布其中。填料在纤维网络中可有3种不同的存在形式。填料可能仅仅填充在纤维网络的空隙中，与周围物质无相互作用，但这种包埋在纤维网络中的填料仍可改善纸张的光散射性能。如果填料较薄且扁平地壤嵌在纤维间，纸张的机械性质和光学性质都不会受到影响，但这是一种极特殊的情况，因为这需要纤维和填料紧密接触并产生很强的结合力。一般的填料在纤维网络中会破坏纤维间的结合，作为膨胀剂嵌埋在纤维网络中，使纤维网络膨胀，从而导致纸张厚度和光散射能力的增加，纤维间结合强度降低。 少量加填时，由于填料对纤维间结合的不利影响，可提高纸张的松厚度。但由于填料的密度通常高于纤维，在加填较高时，如果纸张定量不变，随填料量的增加，纸张的松厚度降低，结果纸张在某一低加填量下获得最大厚度。填料的粒径、颗粒形状也会影响纸张的厚度，块状填料比片状填料加填的纸张厚度大。在柔韧的纤维网络中混入刚性的填料粒子，压光时会产生不可逆的变形。 纸张的强度性质取决于纤维间的结合，加填后，由于填料不能与纤维形成有效的结合或填料妨碍了纤维间的结合，使得纸张强度下降。加填后纸张强度的降低还可能源于纸张的裂纹和孔隙产生的应力集中现象。若定量不变时增加加填量，由于单位体积内的纤维含量减少，也会导致强度下降，填料粒子的粒径越小，强度下降越明显。块状填料比扁平状填料对强度的影响更大。 加填对纸张撕裂度的影响取决于纤维间的结合程度。但与抗张强度相比，加填对撕裂度的影响较小。用打浆度较高的化学浆抄成的纸，由于纤维间的结合很好，填料用量较高时，撕裂度也未必下降，低填料用量甚至可提高撕裂强度。对纤维结合力较差的纸张，如轻度打浆或未打浆的阔叶木浆以及机械浆抄制的纸张，撕裂度随加填量的增加而直线下降。 加填对不同强度性质的的影响程度是不同的。抗张强度、挺度和撕裂指数受加填的影响较小，粗粒填料比细粒填料对挺度影响小，块状填料比片状填料对挺度的影响小，这显然与填料对纸张厚度和松厚度的影响有关。 由于碳酸钙具有缄性缓冲作用，可以中和纸张中的酸性物质，补偿纤维类物质的酸性降解反应，因此，加填碳酸钙可使不含机械木浆的纸和机械浆抄成的纸的耐久性得以改善。长时间储存时，其白度稳定性也会因使用碳酸钙填料而提高。尺寸稳定性则由于加填后纤维间的结合减少而提高。 2、加填对浆内施胶的影响 由于填料具有很大的比表面积，对施胶剂的吸附作用远大于纤维，使得相当部分施胶剂吸附在填料上。但填料又是易流失组分，使得吸附于填料上的施胶剂也随之流失。其次，大部分施胶剂要通过与纤维的反应固着到纤维上才能产生施胶作用，填料对施胶剂的吸附，相应减少了施胶剂在纤维上的吸附份额，降低了施胶剂对纤维的固着。另外，有些填料本身会与施胶剂反应，消耗掉部分施胶剂，如碳酸钙与硫酸铝之间的反应。结果不论采用何种施胶剂和施胶方法，加填总是降低施胶剂的施胶效果。 3、填料在纸张Z向的分布 由于抄纸网的网孔尺寸远大于填料粒径，在纸料悬浮液刚接触到抄纸网时，如果填料没

聚合氯化铝在造纸中的应用

聚合氯化铝在造纸中的应用 摘要：叙述了聚合氯化铝的基础理论、聚合氯化铝的水解形态及其组成、聚合氯化铝的制造方法及其发展现状，讨论其在水处理、造纸中的应用及作用机理。 关键词：聚合氯化铝；絮凝剂；施胶剂；助留、助滤剂 长期以来，作为一种高效的絮凝剂，聚合氯化铝一直广泛用于水处理过程中。近些年来，聚合氯化铝也越来越多地应用于造纸工业。八十年代初，欧洲率先开发了分散松香胶(DRS) / 聚合氯化铝(PAC)中性施胶系统，用聚合氯化铝代替硫酸铝成功地实现了松香中性施胶。与此同时，聚合氯化铝在造纸湿部还能起到良好的助留、助滤作用[1]。 1、聚合氯化铝的基本概念 聚合氯化铝（Polyaluminium Chloride），简称PAC, 通常也称作碱式氯化铝、聚羟基铝等，它是介于氯化铝和氢氧化铝两种物质之间的一种水溶性无机高分子聚合物，通常以通式Al n (OH)m Cl3n-m来表示，其中n 代表聚合程度，这取决于制备过程中的多方面因素，m 表示某种聚合氯化铝产品的中性化程度，即氢氧根离子取代氯离子的多少程度。由此可见，聚合氯化铝所代表的并不是某一种特定的无机化合物，而是一系列无机聚合物的总称[2~3]。 聚合氯化铝的聚合程度受到多种因素的影响，而其中最直接、对其影响最大的是其中氢氧根的含量，因此，人们通常将Al 和Cl 的比值或碱化度（也称作盐基度）作为其特性参数来描述聚合程度，而尤以后者使用更为普遍。PAC 的碱化度按如下公式定义： 碱化度B(%) = [OH-] / 3 [Al3+] ×100 其中，[OH-] 和[Al3+] 分别表示氢氧根和铝离子的摩尔浓度，不难发现，碱度还可表示为： 碱化度B（%）= m / 3 n ×100 也有一些习惯用羟铝比（[OH-]/[Al3+]）来表示的，但其实质上是相同的[4]。 2、聚合氯化铝在水处理中的作用机理 聚合氯化铝广泛应用于废水、清水处理中用作水处理絮凝剂。有关铝盐凝聚絮凝作用机理的研究成果大多都是来自于水处理混凝领域，O’Melia在总结长期以来许多研究者所提出的混凝作用机理后，认为混凝过程中主要存在以下四种作用机理[5~9]。 2.1 双电层压缩理论 双电层压缩理论认为胶体颗粒间的相互作用力主要来自于范德华引力和静电斥力，当溶液中含有与胶体电荷相反的电解质时，胶体颗粒表面双电层中的扩散层因反离子（与胶体颗粒电性相反）作用而被压缩，电位降低。当水中电解质浓度增加到某一数值时，胶体颗粒相互靠近，体系发生快速凝聚絮凝作用，使胶体颗粒发生凝聚所需的最低电解质浓度称为临界凝聚浓度。双电层压缩理论忽视了水中反离子水解形态的专属化学吸附作用，认为导致凝聚作用的主要是一些如Al3+、Fe3+离子等高价金属离子压缩双电层作用的结果。 2.2 电中和/吸附理论 电中和/吸附理论强调胶体微粒与絮凝剂水解产物之间存在某种专属化学作用，即形成某种离子化合态，吸附在胶体颗粒表面并中和其负电荷，使胶体颗粒脱稳而随即发生絮凝作用。电中和/吸附理论可以解释物理理论所不能解释的现象，并已广泛用于解释各种水解金属盐凝聚剂对胶体颗粒产生的凝聚脱稳作用。该理论认为，胶体颗粒发生凝聚脱稳作用，除静电作用力外，最重要的是其专属化学作用，如表面络合、离子交换吸附、共价键合等等。 2.3 吸附架桥理论 吸附架桥理论是在电中和/吸附理论的基础上提出的，主要用于解释有机高分子聚合物对胶体颗粒产生的凝聚絮凝作用。该理论着重强调了同种电荷的高分子絮凝剂与胶体颗粒的化学吸附架

造纸湿部化学(复习资料)

绪论及造纸湿部化学 制浆造纸助剂：指在制浆造纸过程中为了提高纸浆或纸张的某些特性、降低物料消耗和改善操作条件等，向物料中加入的少量化学物质的总称。 造纸湿部化学：论述了造纸浆料中的各种组分如纤维、水、填料、化学助剂等在造纸机网部滤水、留着、成形以及白水循环过程中产生的相互作用与作用的规律，研究上述因素对纸机运行和纸产品质量的影响机理。 湿部化学助剂的应用主要目的：一是为了获得纸张的各种特殊性能，二是为了提高生产效率和改善纸机的运行性能。 湿部化学对纸张性能和纸机运行性的影响： 对纸张性能的影响：结构性能（定量、厚度、匀度、两面性等）；机械性能（抗张强度、撕裂度、耐破度等）；表面性能（色泽、亮度、光泽度、平滑度等）；防护和阻力性能（施胶度、适印性）；耐久性能（耐久性） 湿部化学对纸机运行稳定性的影响 主要表现在以下几个方面：（1）纸料的滤水性；（2）沉淀和结垢。（3）泡沫的形成。 造纸湿部化学研究的内容：主要包括造纸湿部化学的基本理论、造纸湿部化学品、湿部化学测量与控制及其应用三大部分。 造纸助剂的分类：（包括按造纸助剂的用途分类及按湿部助剂来分类）。 造纸湿部－造纸生产中从纸浆流送到形成湿纸幅的部分，主要包括上浆系统、纸机网部和压榨部。 胶体及胶体体系的特征：处于分散状态的特殊物质，或指该物质的分散状态。粒径1~100nm（也有1~1000nm）范围属胶体颗粒（至少有一维尺寸）。胶体粒子具有较高的比表面积和表面电荷，其分散状态是处于粗大分散状态（悬浮液）和分子分散状态（真溶液）之间的一种分散状态。 类胶体：超过1um当粒子分散度时，也具有胶体性质。 胶体是物质存在的一种特殊状态，不是一种特殊物质。 表面电位与Zeta电位：表面电位是系统静电电荷和粒子表面综合作用的结果，

制浆造纸业必看书

书名 作者 （或译者） 出版单位出版时间内容简介 当代废纸处理技术陈庆蔚编 中国轻工业出版 社1999年9月 本书尽量收集1990年来不断出现的废纸处理中新技 术、新工艺、新设备并予必要的说明和介绍，作为 信息、技术资料介绍给有兴趣于废纸处理技术的读 者。主要内容有：制浆、筛选、除渣、洗涤和浓缩、 浮选、漂白、废纸脱墨化学、新技术新工艺、废纸 处理工艺流程、废纸回用中废水、废渣的处理。 工业纸板的制造与应 用李锡香编化学工业出版社1999年9月 本书全面而系统的介绍工业纸板的制造过程及其应 用，并就电绝缘纸板、加工纸板、建筑纸板等工业 与技术用纸板从产品标准、应用、工艺、操作等方 面作了详尽介绍。本书不但总结了我国工业纸板生 产经验，而且用一定篇幅介绍了国外纸板生产的有 关设备。 造纸工艺学（高等学校专业教材）张运展 苏求凤等 中国轻工业出版 社 1999年9月 第一章：绪论；第二章：纸料的准备；第三章：供 浆系统；第四章：纸和纸板的抄造；第五章：造纸 用水与白水回收；第六章：纸张的结构及性质；第

七章：加工纸和非植物纤维。 最新纸机抄造工艺[美]B.A.绍 帕编曹邦 威译 中国轻工业出版 社 1999年8月 本书系Pulp and Paper Manufacture系列丛书中的 第七册译出，基本反映了国外90年代的纸机技术水 平。本书介绍了纸张的各项基本性能和纤维原料特 征，纸页成形的基本原理和各种先进的进浆装置、 微湍流浆箱、新型长网纸机和各种先进的夹网与复 合型纸机；介绍了多层纸的概念，并对抄纸化学的 胶体化学理论和各种工艺助剂与功能助剂作了详细 介绍。还对压榨基本原理以及新型的复合压榨、宽 压区压榨和冲击干燥压榨，干燥的基本原理和新型 干燥部配置作了介绍。 中国造纸原料纤维特 性及纤维图谱王菊华 中国轻工业出版 社 1999年6月 本书详细展示和论述了各类造纸原料的结构特点及 其对纸张性质的影响。列举了120多种纤维原料及约 20种胶填料的基本特性及显微图谱，可供选用原料 和成品分析鉴定参考。书中还对进口商品木浆的形 态特征作了专门介绍，并对几项常用的最新显微分 析试验方法作了详细讨论。本书是造纸科研、生产、

造纸厂节水降污解决方案

节水降污解决方案 造纸厂节水降污解决方案 钛唐纳米TiO2在纸厂节水降污中的重要应用 湖南钛唐纳米科技有限公司

一、造纸厂废水来源 造纸工业是能耗、物耗高，对环境污染严重的行业之一，其污染特性是废水排放量大，生产吨纸的耗水量为30～100吨水，虽然有部份的水可以循环利用，但还是有大量的污水产生。因此，造纸厂的污水处理面临非常大的压力。 造纸厂废水的特点之一是很高的COD（化学耗氧量）、BOD（生物耗氧量）和SS（悬浮物）含量。COD与BOD值来自于造纸过程中加入的有机化学助剂、原浆与二次浆中的有机物(DCS)，这些有机物在湿部的留着率低，留存于白水中，表现出高COD。没有留着的部分填料和细小纤维进入白水，形成造纸废水中的悬浮物。 二、目前解决造纸污水的处理方法 目前造纸企业污水处理方法主要是通过物化与生化相结合，处理的成本较高，而且很多造纸企业都难以达到国家规定的排放标准。目前基本的处理方法： 气浮或沉淀法 通过投加混凝剂，去除SS，同时去除非溶解性COD及部分溶解性COD和BOD 。其典型的处理工艺流程如下： 废水→筛网→集水池→气浮或沉淀→排放 气浮和沉淀均为物化处理方法，处理效果与选用的设备、工艺参数、混凝剂等有关，通过气浮或沉淀处理，去除SS，降低COD。 物化与生化处理相结合 对于吨纸废水排放量较低、废水含COD较高的大中型废纸造纸企业，可溶性COD、BOD 主要需通过生化方法才能有效去除。一般采用物化加生化的处理方法。典型工艺流程如下：废水→筛网→调节→沉淀或气浮→A/O或接触氧化→二沉池→排放。 A/O(缺氧—好氧)处理工艺，通过缺氧段的微生物选择作用，只是对有机物进行吸附，吸附在微生物体的有机物则在好氧段被氧化分解。经过生化处理后，废水中的可溶性COD 有一定的降低。 经过上述的处理方法，造纸企业的污水排放还是很难达到国家的排放标准（COD<100mg/L），加了达标排放，增加聚铝絮凝工艺，但处理费用大幅度上升。很多企业只能添加清水排放，或冒险偷排。国家对环保的要求越来越严格，环保问题已经是造纸企业

制浆造纸原理与工程思考题大全

2.纸和纸板的分类 a.文化用纸(cultural paper)泛指用于文化事业的纸张品种。 b.包装用纸(packaging paper)：泛指商品包装用的纸和纸板。 c.技术用纸(technical paper)：主要是指工业生产和科研领域用的纸品。 d.生活用纸(domestic paper)：主要包括日常生活中使用的一次性纸品、医药卫生用纸品等。 1.造纸工业中应用造纸化学品的目的和意义是什么？造纸化学品有哪些种类？它们的应用对纸张有什么直接或间接的作用？ （一）应用造纸化学品的意义： （1）使纸张具有某些特殊的性质如获得抗水性、印刷适性、颜色、强度、柔软度等。（2）为了保护环境及充分利用能源和资源，提高产品质量。 （3）为了提高生产效率、改善操作环境。 （4）非纤维添加物质对于造纸过程是必不可少的一种物质，它是仅次于纤维原料的造纸原料，对纸张质量将起着举足轻重的作用。 （二）造纸化学品的种类和作用： 分为功能型添加物质和控制型添加物质两大类。 （1）功能型添加物质是作为纸中的一种成分，以改变纸张性质为目的。 ①施胶剂和定着剂是为取得防潮抗水性能； ②填料或颜料是为了增加纸张不透明度、白度、匀整性以改善印刷适性； ③染料或有色颜料是为了使纸张着色生产色纸； ④增强剂是为了增加纸张的干强度或湿强度； ⑤纤维分散剂或柔软剂是为了改善纸张匀度或柔软性； ⑥光学改性剂是为了获得某种光学性能； ⑦特殊添加剂是为了使纸张获得某一特殊性能。 （2）控制型添加物质是为了改善生产环境，防止或消除生产故障或实现某种工艺措施，至于它们是否成为纸中的成分并不重要，其对纸页性质的影响不大或是间接的。 ①助留、助滤剂； ②消泡剂； ③防腐杀菌剂； ④树脂控制剂； ⑤絮凝剂等。 7．纸张加填的目的和作用是什么？填料有哪些种类？它们有什么主要性质和特性？如何根据纸张的种类和要求选用填料？ 常用填料：滑石粉（Talc）、瓷土（又称高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O））、碳酸钙 纸张加填的目的和作用 （1）、改变纸的光学性质 通过改变折光率和光散射系数，增加纸页的不透明度和亮度，并防止透印。 （2）、改善纸页的表面性能和印刷适性 加填可以改善纸页的平滑度和匀度，提高纸页的吸收性和吸墨性，并降低纸页的保水性和变形性。 （3）、赋予纸页某些特殊功能 如卷烟纸加碳酸钙，改进透气性，调节燃烧速度。导电纸加入碳黑，以获得导电性。（4）、节省纤维原料，降低生产成本 填料的价格是几角钱1kg，而纤维原料的价格是几元钱1kg。因此加填可大大节约纤维用量，并大大降低生产成本。当然，填料的加入量也不能过大，否则会大大降低纸页的强度指标。（5）、填料有大的比表面积，能吸附树脂，使纸浆中的树脂不致凝聚成大粒子，因而有助于克服树脂障碍。 加填具有一定的不利影响： 加填的纸张，由于填料分散于纤维之间，使纸的结构疏松多孔，减少了纤维间相互的接触和氢键结合，使纸页的物理强度下降。加填使纸张印刷时掉粉掉毛现象增加。加填会降低纸张的施胶度，尤其是碱性填料对酸性施胶的危害更大。 填料种类：天然填料、人造填料 填料性质：反射率、白度、颗粒形态、粒径及其分布、比表面积、颗粒电荷、pH值、溶解性、磨饰性和表面（自由）能等。 填料反射率越大，反射光的数量越多，使纸张的不透明度越高。 不同形状的颗粒，其光散射的最佳值不同。 以最佳粒径为中心的粒径分布范围越窄时，越有利于增加纸的不透明度。 比表面积高的填料会增加纸的适印性，但会削弱纸的强度，增加施胶的难度。

不饱和造纸湿强剂的制备及在不同助留剂中的应用.

纸张在完全被水湿透之后,就几乎完全失去了强度,其中未经施胶的纸只能保留原有干纸强度的2%~7%,经高度施胶的纸页只能保留10%~12%的强度[1]。但某些纸张要求有一定的湿强度,比如纸巾纸、纸袋纸、照相原纸、地图纸等都要求纸页在浸水后仍能保留一定的机械强度,为了在一定程度上保留纸张浸水后的强度性能,需加入湿强剂。一般认为当纸的湿强度在干强度的15%以上就称其为湿强纸,湿强纸的衡量指标一般采用湿强对干强的比例,通常用湿强保留率来表示[2, 3]。 常用的湿强剂有脲醛(UF 树脂、三聚氰胺甲醛(MF 树脂、聚酰胺环氧氯丙烷(PAE 树脂、双醛淀粉(DAS 、聚乙烯亚胺(PEI 等,他们的湿强效果较好,但都有一些缺点。例如UF 树脂和MF 树脂中含有游离甲醛,对人体有巨大的伤害, 所以很多国家都限制使用或很少使用含有甲醛的UF 树脂和MF 树脂;PAE 虽不含甲醛,但其含有的有机氯化物具有致癌和致突变性,会对人体造成一定的危害 [4] ;PEI 中的乙烯亚 胺毒性极大,从而也限制了PEI 的广泛使用。 本实验合成的不饱和聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-苯乙烯-异戊二烯(PGSI 是一种新型的环保型湿强剂,在聚合物中引入环氧基团、苯基、不饱和碳碳双键,由于环氧基团可以与纤维中的游离羟基、羧基进行反应,从而在纤维中形成了对水不敏感的新键,同时不饱和双键在紫外光的作用下,可以进行自我聚合,从而在纤维周围产生一个交错链状网络结构,阻止纤维的吸水润胀,以保留现有的纤维间氢键。本课题组进行了这方面的研究并取得了很好的纸页增强效果[5, 6]。 1.1主要原料

苯乙烯(St ;甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA ;异戊二烯;十二烷基硫酸钠(SDS ;过硫酸钠;阳离子聚丙烯酰胺(CPAM ,分子量800万~1 000万,电荷密度3%~5%;聚乙烯亚胺(PEI ,分子量2万;阳离子瓜尔胶(CGG 。 漂白硫酸盐阔叶木浆,取自浙江某造纸厂,撕成25mm ×25mm 的小浆片后,浸泡12h ,打浆至45o SR 备用。 1.2试验仪器 ZQS2-23型瓦利打浆机,DF -101S 集热式磁力搅拌器,ZQJ -B -Ⅱ型纸样抄取器,紫外线固化机,DC -KZ300C 型电脑测控抗张试验机,DCP -MIT135型电脑测控耐折度仪,DC -NPY5600型电脑测控纸页耐破度仪,Muetek SZP06 Zeta 电位仪,Nicolet Raman 基金项目:浙江省自然科学基金(Y4080359。作者简介:陈金龙先生(1986-,浙江理工大学材料与纺织学院材料物理化学专业在读研究生,研究方向为造纸化学品。通讯作者:张秀梅,E-mail: xiumei@https://www.wendangku.net/doc/c415857503.html, 。 不饱和造纸湿强剂的制备及在不同助留剂中的应用 ●陈金龙,张秀梅,姚晓红,金杭 (浙江理工大学材料与纺织学院,杭州 310018 摘要:以苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、异戊二烯为原料合成具有环氧基团、碳碳双键等活性基团的不饱和造纸湿强剂,利用傅里叶-拉曼光谱分析仪分析产物的结构,并探讨添加不同助留剂对纸浆Zeta 电位、纸页物理性能的影响。实验结果表明:阳离子瓜尔胶作为助留剂时,纸页的湿强性能提升较大,当添加量为0.2%时,纸页的湿强指数达到7.43N·m·g -1,湿强保留率达到了20.3%。关键词:不饱和聚合物;湿强剂;环氧基团;Zeta 电位 中图分类号:TS727+.2 文献标识码:A 文章编号:1001-6309(201105-0043-04

浙江理工大学2016级轻化工程(制浆造纸工程)专业培养方案

浙江理工大学2016级轻化工程(制浆造纸工程)专业培养方案 一、专业名称：轻化工程专业代码：081701 二、培养目标 本专业培养具有扎实的生物质化学化工基础和现代制浆造纸专业知识及技能，并具有一定的计算机操作水平和较好的英语应用能力，能从事化学化工领域，特别是制浆造纸科学与技术及生物质材料领域的科学研究、产品及工艺设计与开发、生产技术管理、产品检测与贸易的复合型工程技术人才。 本专业毕业生在毕业五年后应达到以下目标： （1）能够设计针对制浆造纸及生物质精炼领域复杂工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统、单元（部件）或工艺流程，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。 （2）能够基于制浆造纸及生物质精炼工程相关背景知识进行合理分析，评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的责任。 （3）能够就制浆造纸及生物质精炼领域复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。 三、培养规格及基本要求 1. 知识结构要求： （1）工具性知识：学生要掌握一门外语，能熟练阅读本专业外文书刊，具有听、说、写的基础；通过计算机基础课程、计算机应用课程、信息处理技术基础、文献检索、科技写作方法等课程的培训，学生要具有较强的计算机及信息技术应用能力；掌握基本的科技文献查找、运用方法；通过实验优化方法、数据处理方法的学习，掌握实验安排、实验数据处理的基本知识。 （2）人文社会科学知识：基本掌握马克思主义、毛泽东思想、邓小平理论基本原理，具备文学、历史、哲学、艺术、法律、社会学、心理学等方面的知识，有良好的思想品德修养和健康的心理。主要包括毛泽东思想概论、邓小平理论概论、思想道德修养、法律基础、马克思主义政治经济学原理、马克思主义哲学原理、人文社科和艺术类选修等。通过以上课程的学习，综合掌握文学、政治学、法学等人文方面的知识。 （3）自然科学知识：具有本专业方向所需的数学、物理学、化学、生物学、环境科学等自然科学基础。 （4）工程技术知识：工程制图、化学工程、生物工程、材料工程、环境工程、机械工程、工程管理、电工电子学等方面的知识。 （5）经济管理：经济学、管理学等方面的知识。 （6）专业知识：系统掌握本专业的基本理论、工艺原理、专业知识和实验技能，受到良好的专业技能训练，具有对产品进行性能分析、检测和质量控制的能力。掌握本专业领域生产过程技术经济分析、环境保护、清洁生产和综合利用的基础知识。具备进一步攻读硕士研究生和博士研究生的良好潜质。 通过学科基础课程的学习，学生具有坚实的化学、化工原理、工程力学、植物纤维化

造纸湿部化学测量与控制及应用

造纸湿部化学测量与控制及应用 张军辉 (黑龙江省有色金属地质勘查局702队,牡丹江157021) [摘 要] 介绍了造纸湿部化学的基本理论、湿部电荷测量的方法,及如何利用这些方法进行纸机的湿部化学控制。 [关键词] 湿部化学;Zeta电位;胶体滴定 随着现代造纸工业的飞速发展,各种新的生产工艺和化学助剂不断涌现,造纸湿部化学也同时得到了迅速的发展。现在造纸湿部化学的研究也越来越多地引起了人们的重视。造纸湿部化学主要论述造纸浆料中的各种组分如纤维、水、填料、化学助剂等在造纸机网部滤水、留着、成形以及在白水循环过程中产生的相互间反应与作用的规律,其结果直接影响到纸机的运行是否正常和纸产品的质量。造纸湿部化学研究的内容主要包括造纸湿部化学理论,造纸湿部化学品,造纸湿部化学测量与控制及应用。本文主要结合生产现状对造纸湿部化学测量与控制作简单介绍。 1 造纸湿部化学基本理论 1.1 造纸湿部纸料配料组分的胶体化学特性 造纸湿部纸料悬浮液是一个多相性体系,其配料组成的粒子属于粗分散体系,具有胶体大小的尺寸,另外还有高的比表面积和比表自由能,而且大多数反应都发生在这些粒子之间,这是造纸湿部纸料配料的胶体化学重要特性。因此湿部化学的所有理论都是基于这一特性进行展开的。它的基本理论就是运用胶体化学和表面化学的理论来论述造纸配料中的各组分的特性以及作用规律。从热力学观点来讲,胶体可分为两类:亲液胶体和憎液胶体。而造纸湿部纸料配料是以水为介质的,因此造纸湿部纸料可分为亲水体系和疏水体系,疏水体系包括分散在水中的填料固体颗粒、细小纤维、松香胶料等,溶解于水中的淀粉、助留剂、助滤剂、干强剂、湿强剂等则属于亲水体系。亲水体系是大分子溶液,属于亲水的一种稳定体系[1]。而疏水体系是一个高度分散的 收稿日期:2009-12-01多相体系,有很大的比表面积和很高的比表自由能。 1.2 双电层理论 在胶体化学里有一个重要的理论就是双电层理论,它是从电荷的层面来研究胶体化学反应。从电荷的角度来看,悬浮胶体颗粒表面带有相同符号的电荷,界面电荷的存在会影响到造纸纤维悬浮液中离子的分布,胶体表面带有同符号的离子,而反离子分布在它的周围。反离子一方面受胶粒的电吸引,有靠近胶粒的趋势,另一方面因本身的电排斥作用有远离胶粒的趋势。在大多数情况下,一部分反离子和胶粒紧密地联在一起,这部分的反离子和胶粒表面上的离子形成的带电层叫做吸附层,另一部分反离子分布在胶粒的周围,离胶粒越远越稀,形成电荷符号与吸附层相反的另一带电层,叫做扩散层,由吸附层和扩散层所构成的电荷相反的两层叫做双电层。当分散相对分散介质做运动时,在不动的吸附层和可动的扩散层之间就产生电位差,称为动电位,也就是通常所称的Zeta电位,也可以简单地认为是控制胶粒间电排斥的电位。 2 湿部化学测量 由于胶体化学是从电荷层面来研究的,所以造纸湿部化学测量主要是造纸湿部配料的静电荷测量。衡量造纸配料静电荷特性的主要参数是Zeta 电位和溶解电荷量。 2.1 造纸配料中的静电荷 造纸纤维悬浮在水中时,都会产生一定的静电荷。包括纤维、细小纤维、填料及各种助剂等等。不论是分散的颗粒还是溶解的分子都是如此。静电荷包括表面电荷和溶解电荷,两者在湿部化学控制中都起着重要的作用。纸料中分散颗粒(纤维及填料)的表面电荷用纸料系统的Zeta电位进行描述,溶解 41