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1、卫生纸机湿部化学& 湿部化学品亚什兰赫克力士水技术苏州团队2湿部化学介绍湿部化学是一个术语，业界用以描述造纸原辅料复 杂的化学和物理特性以及相互作用/影响。湿部化学研究中相当重要的内容是研究各种化学助 剂与浆料各组分之间的作用及其对纸机运转性能和 产品质量的影响。在湿部化学中，比表面积、润胀行为、离子吸附能 力是几个重要的特性3原 辅 料化学品添加剂浆料水q结构 q分子量 q反应性 q电荷q纸浆类型 q羧基基团 q纤维长度 q细小纤维含量qpH q碱度 q可溶性无机物 q可溶性有机物头箱q浓度 q细小纤维含量 q电位原辅料间的相互作用、影响决定了头箱处的化学/物理条件，从而直接影响网 部脱水/
2、成形，扬克烘缸上的涂层，浆料/化学品成本，能耗和最后的成纸质量4浆料所有的造纸浆料可通过尺寸大小分成纤维和细小纤 维组分。在业界，把浆料组分中能通过200目(相当于直径 76um的小孔)筛的部分，定义为细小纤维。5纤维表面电荷及来源纸浆纤维表面电荷影响纤维对各种化学添加剂的吸附作用，并由此 影响各种添加剂的使用效果。纤维表面电荷特性是纤维很重要的湿 部化学性质之一。纤维和细小纤维表面带有微弱的负电荷，主要来源于其酸性基团的 电离。这些酸性基团主要是羧基(COOH), 同时还含有木素磺酸基、木素酚 羟基等等。6纤维表面电荷及来源羧基为弱酸基团，在水中可部分电离，其电离式如下: Cell-COOH
3、 H+ + Cell-COO-羧基的电离平衡受系统pH值的影响，提高pH值，羧基的电离平衡向 右移动，从而Cell-COO- 含量增加，纤维表面负电性增强。酸性抄纸的pH值一般为4.56.5，中性或碱性抄纸pH值一般为 79。因此不同的抄纸系统由于纤维上羧基电离程度差异很大，纤维 所带负电荷量的差异也很明显。这些离子化的羧基基团、磺酸基团与阳性的金属离子、阳离子化学品的阳性 基团进行离子吸附反应。7浆料组分的比表面积测量 (70%阔叶木与30%针叶木混合浆)浆料组分BET-N2 (经溶剂抽提) 纤维 细小纤维Hydrodynamic (流体力学) 混合浆 ，410CSF 纤维 细小纤维(16.
4、5%)比表面积(m2/g)9.9 46.82.1 1.2 8.0细小纤维的比表面积是纤维比表面积的58倍8细小纤维比表面积&对湿部助剂的吸附 由于比表面积强烈影响到对助剂的吸附，而助剂只有被吸附才能起作 用，所以细小纤维在湿部的留着是各种助剂充分发挥其作用的重要一 环。阳离子湿强剂的吸附浆料组分混合浆(26.8% 细纤) 纤维 细纤氮基浓度(ppm)2623 1236 64209细小纤维的管理/控制使用纤维回收等装备，将细纤从纸机系统中移除或者选用合适的助留剂，提高细纤在纸中的保留10研究湿部化学的任务湿部化学的任务是近可能地提高浆料和功能性化学品的效率 ，同时维持合适的纸机清洁度、车速和能耗
5、等。几个重要的考虑因素： 功能性化学品在纤维和细纤上的吸附 功能性化学品的保留 和 细纤的保留 纤维和细纤的凝聚/絮聚 化学品间的反应 .11湿部化学监控方法&工具 首程留着率(First Pass Retention）首程细纤留着率(First Pass Fines Retention) 湿部电荷-阳电荷需求量，阴电荷需求量(PCD)-Zeta电位 残余氯含量、pH、导电率、水硬度、温度12湿部化学监控方法&工具 FPR= 头箱浓度 集水盘白水浓度 * 100 头箱浓度 FPFR=头箱浓度*细纤含量 集水盘白水浓度*细纤含量 * 100 头箱浓度*细纤含量13湿部化学监控方法&工具 湿部电荷
6、的测定可被使用于- 解决湿端化学所导致的问题- 由良好或不佳的湿端环境来预测纸机运转性的情况- 优化化学品的添加点- 监测化学品处理的效果及优化添加量 其需要下述条件- 要了解所测定的内容是什么- 趋势分析及历史纪录- 其它的测定方法及资料。例如：pH值及纸机其它的操作条件14取样样点：头头箱单单位: ueq/L总电总电 荷细纤电细纤电 荷+溶解电电荷纤维电纤维电 荷PM8-2-1816 PM7-114-80-34 PM3-65-60-515湿部化学品16湿部化学品分类功能性化学品 湿强剂 干强剂 柔软剂 染料制程化学品 消泡剂 树脂控制剂 杀菌剂 助留助滤剂17湿部化学品的添加原則 所有的添
7、加物添加前最好能加以稀释 所有的添加物在加后能够有良好的混合 不同电荷的物质必须分别使用混合器（如泵、浆槽、 具有弯头的管线等） 电荷密度较弱的阳性添加物应优先加入 添加物在加入系统前最好经过滤处理18 聚合的 水溶性的 阳性的 可反应的 为热固性 商用湿强树脂都是水溶性的、阳离子聚合物。这些聚合物是热固性的，依赖热量来产生交联 。这个交联作用提供了纸页的湿强性能。所有湿强树脂的特征湿 强 剂19pHUFMFGPAMPolyamide-epiPolyamine-epiPolyamide-epi-epoxide4.05.06.07.08.09.0湿强树脂的有效应用pH范围20（下机后湿强度）占完
8、全湿强度的 百分比21持久性湿强剂 vs. 暂时性湿强剂 持久性 阳性的 水溶性的 共价键 自我交联 热固性的 暂时性 阳性的 水溶性的 共价键 可逆的22优化湿强剂的效能湿强剂与阴离子促进剂的配合使用(如CMC, APAM)23湿强剂/CMC系统的添加次序建议配制12%稀释液在添加点处用清水进一步稀释至0.5%湿强剂加于浓浆CMC 在湿强剂后加于稀浆化学平衡是关键典型用量：0.30.4份CMC 对 1份湿强剂（以绝干计）24 湿强剂的添加容易在系统中产生泡沫 影响泡沫产生的因素-湿强剂和细纤的较差保留-过量添加-系统电荷失衡-添加点湿强剂对于泡沫产生的影响25干 强 剂淀粉(天然聚合物)合成
9、类聚合物26淀粉作为干强剂被普遍使用，但同时正被合成类 干强剂取代，有以下几个原因：- 节约成本- 延长毛毯使用寿命- 降低 BOD/COD 含量- 降低微生物处理成本- 改善滤水- 改善纸机清洁度27干强剂 需要电荷以便保留到纸上 增加纤维间结合键数量 构建更强的纤维间结合键28干强剂技术干强剂产品两性的阳离子的需要纤维带负电荷. 也可与阴离子产品协同使用阴离子的 与阳离子产品共同使用29干强剂技术干强剂产品两性氢键和离子键结合阳离子阴离子GPAM氢键、离子键结合 + 共价键结合PVAM氢键、离子键结合 + 共价键结合Synthetic PAM氢键和离子键结合CMC氢键和离子键结合Polya
10、mide氢键和离子键结合30解键剂/柔软剂/乳霜产品纸厂为使用低价的浆料，或进一步提升现有纸品品质，所以这 些产品的使用正日益增多。这些产品可用于： 湿部湿部 喷淋毛毯上的湿纸匹喷淋毛毯上的湿纸匹 与剥贴缸剂一起喷涂于扬克烘缸上与剥贴缸剂一起喷涂于扬克烘缸上 后加工后加工31沉积物控制剂 产品系列有机沉积物控制无机物结垢控制辊面和网毯处理表面清洗网毯清洗32消 泡 剂类型水基型浓缩型乳液型(水延展型)油基型33消泡剂 产品选择通常原则： 水基，浓缩型，或是油基？ 系统温度范围？ 沉积倾向？ 单位成本？ 系统封闭程度？ 需要除气 或是 消除表面泡沫？使用专用仪器进行产品性能测试、筛选34微生物控
11、制剂(杀菌剂)35微生物导致的问题 生产 断纸、非计划停机、清洗 品质的降低 因为菌泥所产生的斑点、破孔、味道等。 微生物的腐蚀 会对设备产生损害，就连不锈钢材质亦不能避免 添加物的用量增加 因为微生物会在任何位置生长，并且会造成管道堵塞、产生味道等问 题，会降低添加物的效果，或导致纸机上更多微生物的生长：涂料、 损纸、填料、保留助剂及淀粉中。 产生有害的气体 H2、 H2S、产生沼气，可能会引起爆炸。 不良产品 回抄品多，导致成本的增加。36造纸厂微生物的种类 细菌（单细胞细菌、丝状细菌）外形有圆形、杆状、螺旋状、链状、束装；环境不良时会形成孢子以抵抗高温，强酸，染 料等，孢子可存在很长时间
12、，但当环境适合又开始繁殖。 真菌(霉菌,酵母菌)单细胞真菌（酵母菌），体积比细菌大525倍。喜生长于酸性条件，以芽孢方式无性繁殖 。 无脊椎动物（线虫类、轮虫）出现于清水，废浆料，污泥及使用废纸原料的纸厂，如果发现有无脊椎动物，原生动物，显示清水可能被污染。 藻类（丝状菌，矽藻类）只存在于清水，非常普遍存在于碱性抄纸系统（清水若无有效的处理），喜在 中碱性抄纸系统生长，沉积物有各种色泽，沉积物具有胡须状外观。 原生动物 归类为动物，体积大(100-1000 microns)，大多数能移动，细胞内部结果复杂。37造纸厂微生物来源清水回收纤维辅料损纸白水商品浆38影响微生物生长的因素 水水提供微生
13、物成长的环境，因为水为运送营养物的介质、水控制微生物生长的环境，例 如温度。水会带着控制微生物生长的药品到达微生物生长的地方。 食物 由水所带来的食物可使微生物成长，因此在水中添加的任何物质均会对微生物生长产生 影响。例如淀粉的添加会使微生物迅速的生长。 溫度 温度是控制微生物成长的一项重要的因素。当纸机温度改变时对微生物的生长影响是相 当大，微生物控制在3045最适合成长，因此在此温度范围纸机会产生菌泥的机会也 会增加。 pH值系统中的酸度及碱度影响微生物的生长相当大，大部分的真菌喜欢生长在酸性环境中， 大部分细菌则喜欢生长在中性环境下。 氧气 大部分的微生物为好氧性，但厌氧菌则无法在高氧气
14、含量的环境下生长，一般而言纸机 系统是充满氧气，但氧气并不存在浆槽中搅拌效果不是很好的区域，在此区域中厌氧菌 就会较活跃，厌氧菌一般会产生味道，因此浆槽中不良搅拌区域或纸张产品中有时有味 道的存在，有些厌氧菌会对纸机设备产生腐蚀问题及不好的气体的发生。诸如：沼气、 硫化氢及氢气，有时会造成人员中毒及爆炸情况。39造纸厂需要控制的微生物细 菌 - 单细胞微生物 真 菌 - 单细胞 (酵母菌)或多细胞(霉菌)微生 物. 真菌细胞比细菌大和结构更复杂.在生产实际上的控制对象- 附着在表面生活的微生物：腐浆 - 浮游的微生物- 变质40杀菌剂的分类 各供应商自己专有的或共有的各种（有机型）殺菌剂- Q
15、uat, DGH, Isothiazolin, DBNPA, Peracetic acid, Carbamates, Benzothiazole, Glutaraldehyde, Methylenebisthiocyanate (MBT), 氧化型殺菌剂（普通的和专利性的）- NaOCL, HOBr, BCMDH, AmBr41腐漿的形成过程纸机上所主要关心的是腐漿的控制Stage 1: Conditioning LayerStage 2: Bacterial AttachmentStage 3: Biofilm FormationStage 4: Biofilm MaturationStag
16、e 5:Detachment厌氧部分脱落42杀菌剂的作用模式 能渗透（穿透）進沉积物(deposits)里面 能溶解细胞膜, 造成细胞破裂 通常為阳离子性 因具有能渗透進入沉积物的能力,常與其他殺菌剂成分 混合使用 作用時間较快：表面反应型殺菌剂通常需要30分钟至 一個小時 通常应用于白水系统,稀浆表面反应型43杀菌剂的作用模式和细胞壁的組成份作用或產生交联反应- 抑制代謝產物(metabolites)传輸進入或排出细胞体. 原理：使细胞窒息 表面交联型的殺菌剂成分通常作用比表面反应型还稍快通常应用于於白水系统,稀浆表面交联型44杀菌剂的作用模式会干扰制造能量之呼吸作用所必須的酶(enzymes) - 這些酶通常位於细
