废纸回用过程中胶粘物沉积性能及其酶法控制的研究

论文摘要

废纸回用是我国制浆造纸工业中最重要的原料之一。废纸回用过程中会发生胶粘物沉积,影响纸机运行和产品质量。依据先前的研究,采用压敏胶(PSA)作为二次胶粘物的模型物来研究二次胶粘物的稳定性及沉积性能。并探索采用果胶酶处理DCS来提高阳离子聚合物的作用效果来控制胶粘物沉积的方法。结果表明,钙离子的存在会导致胶粘物的失稳并会引发沉积。随着钙离子浓度的增加,胶粘物的稳定性下降,胶粘物沉积加剧。这是因为钙离子的加入使得胶体体系中的离子强度增加,胶体颗粒周围的双电层压缩导致胶粘物的失稳及沉积。阳离子聚合物如阳离子聚丙酰胺(CPAM)、聚乙烯亚胺(PEI)会导致胶粘物失稳并产生沉积。随着阳离子聚合物浓度的增加,胶粘物沉积量先增加后减少。换而言之,低用量的阳离子聚合物会引起胶粘物失稳及沉积,高用量的阳离子聚合物会将失稳的胶粘物吸附到纤维表面,使得沉积量减少。钙离子存在时,低用量阳离子聚合物CPAM、PEI会加剧胶粘物沉积。高用量的阳离子聚合物则能减少胶粘物的沉积。滑石粉、碳酸钙等填料是胶粘物沉积物中的重要组成部分。沉淀碳酸钙、滑石粉能够吸附到胶粘物上,并导致胶粘颗粒失稳。阳离子聚合物的存在会加剧二次胶粘物的失稳。与滑石粉相比,碳酸钙能够吸附更多的胶粘物颗粒,可以吸附因CPAM引发的失稳的胶粘物颗粒,并以此为吸附中心吸附更多的胶粘物,加剧CPAM对胶粘物的絮聚作用。在较高阳离子聚合物用量下,这些絮凝的胶粘物颗粒能够被吸附到纤维上,这时胶粘物沉积会降低。单独的表面活性剂对胶粘物的稳定性及沉积性能没有明显的影响,当体系中加入填料后,表面活性剂的存在会减少胶粘物的沉积。同一表面活性剂浓度下,填料浓度高的引起的沉积量也高。溶解与胶体物质(DCS)的存在会消弱阳离子聚合物的作用效果,加剧胶粘物的沉积,而果胶酸是DCS中的主要物质。以压敏胶PSA作为二次胶粘物模型物,研究漂白热磨化学机械浆(BCTMP)中的DCS、果胶酸及其果胶酶处理对阳离子聚合物与胶粘物沉积的影响。结果表明,BCTMP中的DCS会削弱阳离子聚合物的作用效果,加剧胶粘物的沉积。果胶酶处理DCS有利于胶粘物沉积的控制,这主要是因为果胶酸是DCS中主要的阴离子垃圾,果胶酶处理后果胶酸被降解,提高了阳离子聚合物的作用效果,有更多的胶粘物被吸附到纤维上,因此胶粘物的沉积降低。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 胶粘物来源及组成
• 1.2 胶粘物的危害
• 1.3 胶粘物失稳机理及影响因素
• 1.3.1 胶粘物沉积机理
• 1.3.2 化学失稳
• 1.3.3 重力失稳
• 1.4 胶粘物的检测方法
• 1.5 胶粘物控制方法
• 1.5.1 控制胶粘物的物理方法
• 1.5.2 控制胶粘物的化学方法
• 1.6 论文的研究目的意义及主要内容
• 1.6.1 研究目的意义
• 1.6.2 研究的主要内容
• 第2章 钙离子和阳离子聚合物对胶粘物沉积性能的影响
• 2.1 实验原料与方法
• 2.1.1 原料
• 2.1.2 稳定性实验
• 2.1.3 沉积实验
• 2.1.4 浊度测定
• 2.1.5 电荷测定
• 2.1.6 阳离子聚合物与胶粘物在纤维上吸附的显微镜观察
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 PSA 浓度与浊度的关系
• 2.2.2 PSA 和阳离子聚合物的电荷及PSA 的粒径分布
• 2.2.3 钙离子对胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 2.2.4 阳离子聚合物对胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 2.2.5 钙离子存在下阳离子聚合物对胶粘物稳定性及沉积性的影响
• 2.2.6 阳离子聚合物和胶粘物在纤维上吸附的显微镜图片
• 2.3 小结
• 第3章 填料对胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 3.1 实验原料与方法
• 3.1.1 原料
• 3.1.2 填料粒径的分布测定
• 3.1.3 稳定性实验
• 3.1.4 沉积实验
• 3.1.5 浊度测定
• 3.1.6 填料、阳离子聚合物和胶粘物在纤维上吸附的显微镜观察
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 填料的粒径分布
• 3.2.2 滑石粉与沉淀碳酸钙对二次胶粘物稳定性的影响
• 3.2.3 填料对二次胶粘物沉积性能的影响
• 3.2.4 CPAM 存在下填料对二次胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 3.2.5 PEI 存在下填料对胶粘物稳定性与沉积性能的影响
• 3.2.6 胶粘物沉积填料所占比例
• 3.2.7 填料、阳离子聚合物和胶粘物在纤维上吸附的显微图片
• 3.3 小结
• 第4章 表面活性剂对胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 4.1 实验原料与方法
• 4.1.1 原料
• 4.1.2 稳定性试验
• 4.1.3 沉积实验
• 4.1.4 浊度测定
• 4.2 实验结果
• 4.2.1 表面活性剂对胶粘物稳定性的影响
• 4.2.2 表面活性剂对胶粘物沉积性能的影响
• 4.2.3 填料存在下表面活性剂对胶粘物稳定性的影响
• 4.3 小结
• 第5章 DCS 及其果胶酶处理对胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 5.1 实验原料与方法
• 5.1.1 原料
• 5.1.2 DCS 水制备
• 5.1.3 果胶酶处理
• 5.1.4 稳定性实验
• 5.1.5 沉积实验
• 5.1.6 浊度测定
• 5.1.7 电荷测定
• 5.1.8 酶处理果胶酸、阳离子聚合物与胶粘物在纤维上吸附的显微观察
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 DCS 及其果胶酶处理对二次胶粘物稳定性的影响
• 5.2.2 DCS 及其果胶酶处理对二次胶粘物沉积性能的影响
• 5.2.3 果胶酸及其酶处理对二次胶粘物稳定性的影响
• 5.2.4 果胶酸及其酶处理对二次胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 5.2.5 酶处理果胶酸、阳离子聚合物与胶粘物在纤维上吸附的显微图片
• 5.3 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.1.1 金属离子与阳离子聚合物对胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 6.1.2 填料对胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 6.1.3 表面活性剂对胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 6.1.4 DCS 及其果胶酶处理对胶粘物稳定性及沉积性能的影响
• 6.2 本论文的创新之处
• 6.3 对未来工作的建议
• 参考文献
• 致谢
• 在校期间发表的论文