造纸制浆湿部化学的经典之作,对于制浆内部的湿部化学性质以及制浆纤维内成型,结合给出了机理性说明,是一部不可多得的好书,也是本人千辛万苦得来的一部好书。
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
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的一种稳定体系。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