优选第五章湿部电荷及测定
造纸湿部化学简介
前言
我们在操作纸机时可以简单的分为顺利与不顺利 两种情况，纸机抄造在”顺利”的日子时，任何 操作皆顺利，彷佛无需调控任何事情。但偶而在” 不顺利”的日子，许多问题排山倒海而来，最后 解决问题的方法大多是关闭纸机，然后清洗网部、 压榨部、干燥部、涂布部等， 造成计划外的停车， 使工厂蒙受损失。湿部化学控制能帮助我们把不 顺利的日子更接近顺利的日子，并且使顺利的日 子期限更长，让生产更有效率。
引申出的问题
湿部包括什么部位？ 湿部研究什么？ 湿部组分之间有什么作用？ 湿部对造纸有什么影响？ 怎样检测和控制湿部？ 湿部化学定义 湿部化学品
湿部主要包括什么部位
网部（包括流送系统） 压榨部
湿部研究什么
湿部研究什么
分散介质：水 悬浮物质：纤维、细小组分、填料、胶体干扰物 溶解物质：各种电解质和聚合电解质 表面活性物质：分散剂、消泡剂、清洗剂、木材抽提物等
湿部对造纸有什么影响？
湿部检测项目
pH值检测-最基本的检测项目
电导率检测
电导率检测
白水中淀粉和COD含量
浆料水相的带电量
浆料水相的带电量
浆料固相的电位
浆料固相的电位
胶体滴定法
胶体滴定法
空气含量检测
滤水速度和留着率的测定
滤水速度和留着率的测定
湿部化学
湿部化学构成的因子可以涵盖所有化学的 课题，但是我们可以简单的划分成最关键 的两个部份：一是物质的溶解和悬浮；另 一部份是电位能和表面电位的行为。从这 两大课题就可以引申出我们在实际操作时 应注意的参数
溶解与胶体物质(Dissolved &Colloidal Substances,DCS)
第五章第一节 电荷 课件1
第五章 电流和电路
一 电荷
小实验: 1.用塑料尺、笔杆与头发摩擦,再靠近 碎纸屑,观察现象。 2.用塑料梳子梳头发,观察现象.
1.电荷:物体有了吸引轻小物体的性 质就说物体带了”电”或带了电 荷.(是一种物质属性)
2.摩擦起电:用摩擦的方法使物体带 了电就是摩擦起电.
实验: 玻璃棒跟丝绸摩擦,橡胶棒跟毛皮摩擦后 分别靠近带电的另一根玻璃棒和橡胶棒. 观察现象.
+(-) -(+)
+(-) +(-) +(-)
正电荷: “+”
3.两种电荷
负电荷:
“ -”
4.两种电荷的相互作用:
同种电荷互相排斥,异种 电荷互相吸引.
5.电荷量:电荷的多少(电荷). 用Q表示 单位:库仑,简称库,符号是C.
6.元电荷:最小电荷.符号e.
e=1.6x10 C
-19
7.电荷的中和:
放在一起的等量异种电荷相互抵消的现象.
8.电荷在导体间的定向移动.
金属球 金属箔 +++ 金属杆 ++ 金属杆上有了电 荷的定向移动
ABLeabharlann AB9.导体 绝缘体.
导体:善于导电的物体.
如:金属.人体.食盐水溶液等.
绝缘体:不善于导电的物体.
如:橡胶.玻璃.塑料.陶瓷等.
金属靠自由电子导电.
造纸湿部化学综述
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。
最新5.1五章第一节电荷课件
静电的弊与利
静电现象 干燥天气，用塑料梳子梳头发，梳子
会吸引头发；在黑暗中脱下身上的尼龙衣服时，不 仅能听到声音，还能看到火花。这些由摩擦产生的 高压静电引起的、静电现象是一种常见的自然现象。
静电会给人们带来麻烦和危害。在化纤生产和印刷 过程中，由于静电而吸引空气中的绒毛和尘埃，会 使产品质量下降。静电的危害是，静电火花会点燃 易燃物质 而引起爆炸。石油在管道内流动，煤类从 管道口高速喷出，含煤粉的空气在风管中 流动以及
原汤
子姆
型
的 枣
生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ提
糕出
模了
汤姆生
1、物质是由什么构成的? 2、1897年，哪位科学家发现了电子， 揭开了原子具有结构的秘密？ 3、原子的结构是什么？ 4、什么叫元电荷？其电荷量是多少? 5、在通常情况下，原子为什么呈中性？ 6、摩擦起电的实质是什么？
2、原子的核式结构
质子 “﹢”
原子结构
原子核
4、摩擦起电的原因：
摩擦起电的实质： 相互摩擦的两个物体，它们的原子核对核外电子
的束缚能力不同；
电子发生了转移。 摩擦时，原子核束缚电子能力弱的物体上的一部
分电子转移到原子核束缚电子能力强的物体上；
摩擦后，失去电子的物体带上正电，而得到电子 的物体带上等量的负电。
因此，摩擦起电并不是创造了电荷， 而是电子在物体间发生了转移。
例4、如图所示，用丝线吊起三个带电泡沫塑 料小球，其中任意两个靠近都相互吸引，则 它们可能是（ D ） A、两个带正电，一个带负电 B、两个带负电，一个带正电 C、两个带正电，一个不带电 D、两个带异种电，一个不带电
如何检验一个物体是否带了静电？
三、验电器
1、作用：
湿部电荷测定原理
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3．1Zeta电位法
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3．1Zeta电位法
造纸物料中的颗粒一般都带有负电荷，颗粒表面的 负电荷吸引着束缚在表面上的一层平衡离子（这 种情况下为正电荷）和一层水分子，此层称为 Stern 层，由于此约束层的存在，不可能直接在表 面测量电荷数量。然而，可以测量约束层和溶液 本体之间的剪切平面上的电位，此电位即为 Zeta 电位。扩散层在此平面以外，那里离子成分逐渐 接近溶解本体的成分。这代表经典胶体化学的 “双电层”。
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3．1Zeta电位法
Zeta电位可以利用界面动电现象较为简单的测得。 所谓界面动电现象，就是对接触着的两个相的界面 平性的施加电场时，在两相间产生相对运动，或者 反过来，当两相间发生相对运动时，与运动方向平 行的产生电位差的现象。这种现象可以分为电渗、 电泳、流动电位和沉降电位四种。常用的测定方法 有为电泳法、流动电流和流动电势法。
3．2胶体滴定法
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3．2．1溶解电荷的测定
可溶电荷量的测定依据是聚合电解质可与带相反电荷的聚合 电解质或表面活性剂形成复合物。聚合电解质复合物中的 作用力包括静电作用、憎水相互作用、氢键和范德华力等。 在反应中由于聚合电解质分子的长链结构，当反应物分子 之间某一对链段一旦发生复合反应，相邻链段由于不需要 发生分子构型的显著变化，更加容易发生复合反应。 一般认为，聚合电解质复合物的形成过程是两步机理：首先 是电荷相反的两个聚合物相互接近，这是一个扩散过程； 然后是已经接近的聚合电解质链段上相反电荷的中和过程， 这一过程与聚合物的结构、电荷密度和反应体系内的小分 子电解质有关。
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造纸湿部化学(1.2章)
过去二十年中造纸湿部化学的发展趋势主要表现： ➢ 酸性抄纸到碱性抄纸的转化及由此引起的湿部助剂的变
化。包括使用CaCO3填料和各种中性施胶剂；季铵型阳 离子助剂的发展；高效助留体系（微粒助留技术）等。 ➢ 湿部化学解决二次纤维用量增加所产生的问题。脱墨化 学品的残留及纤维强度差增加干强剂的用量等。 ➢ 针对不同纸浆开发专用湿部助剂，增加助剂用量和扩大 使用范围。 ➢ 发展环保型的新型助剂，提高助剂作用效率。改性松香 施胶剂等。 ➢ 开发新型湿部化学助剂，如多功能高效助剂。 ➢ 湿部化学过程的测量与控制，如在线监测技术等。
(5)《造纸湿部化学》 刘温霞 邱化玉编著 化学工业出版社 2006
(6)《造纸化学品》胡惠仁 徐立新等编著 化学出版社 2008第二版
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第一章 绪论
1、概论 2、湿部化学对纸张性能和纸机运行性的影响 3、湿部化学的研究内容 4、湿部化学的发展 5、造纸助剂的分类及主要品种 6、造纸助剂在制浆造纸工业中的作用 7、造纸化学品的使用现状及发展趋势
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1.6.1节约原料资源和降低能耗方面
➢ 采用高效蒸煮、漂白助剂，提高纸浆和漂白得率和降低 能耗；
➢ 采用新型脱墨剂、增强剂增强二次纤维的回用率和回用 品质；
➢ 采用高加填和提高留着率的方法，减少造纸纤维原料的 用量和细小纤维的流失等。
➢ 节约植物纤维资源、降低造纸生பைடு நூலகம்能耗，纸张的低定量 化和纸机的高速化。
第七章 其它造纸助剂（选讲）
1、增白剂的增白机理及常用的增白剂 2、防腐剂的种类、作用机理及应用 3、柔软剂的种类、作用机理及应用 4、阻燃剂的种类、作用机理及应用
6
平时成绩（30％） 考勤（15％） 作业（15％）
考试成绩（70％） 闭卷
湿部电荷wet charge
湿部电荷wet charge一、概述－－湿部高度封闭的水系统增加了可溶物质的积累，通常纸机的负电荷都是过量的。
颗粒电荷测定仪可以测量溶解在水中物质的电荷。
依据测量结果，就可以控制定着剂的加入量来中和阴离子垃圾或稳定电荷的变化。
颗粒电荷测定仪还可以可靠地测量添加剂中的正或负电荷，这对预知纤维表面吸附化学添加剂的情况。
如果淀粉，湿强剂，内部施胶剂等被完全吸附在纤维上，就可以获得最大性能及经济效益；相反，它们就会在水中积累，引起泡沫，沉积物以及增加COD量。
系统Zeta电势分析仪只测量系统中固体的电荷，如纤维，填料，可以指示这些添加物的吸附情况。
另一方面，可溶物质（阴离子垃圾）的电荷可以通过颗粒电荷测定仪PCD测量。
通过这两种仪器的测量，可以精确和有效地控制化学品的添加量，优化工艺中化学品添加的剂量。
白水中盐的含量高，pH值波动，车速提高及随之引起的高剪切力，添加剂之间互相作用以及极高的稀释率，所有这些都将使化学品的使用性能受到消极影响或严重损坏。
如果加入的化学品不能被纤维完全吸收的现象，那么直接的后果是COD 值升高，泡沫多，滤水差，沉积物多以及断纸频率的增加，因此我们的目标是尽可能100%地使化学品吸附在纤维上。
假定化学品添加剂同其它可溶物质反应，这对整个系统是极为不好的。
比如，未溶解的阳离子添加剂可能会抵消增白剂的作用，使后者在没有达到目的情况下沉淀。
除了关注化学品加入点外，加入的顺序也是非常重要的，这常常对化学品的使用性能起决定性的作用。
二、湿部运行效能－－湿部对纸机的运行性和性能起着至关重要的作用。
化学物质之间的高度复杂的相互作用还受多种参数的影响。
纸机系统不仅受化学辅料的影响，同时还受pH值和电导率变化的影响。
所有这些因素都可能对纤维和添加剂的特性产生影响。
为了简化，可以假设浆料悬浮物中含有阳离子和阴离子颗粒。
由于离子间的相互作用，它们互相吸引对方。
浆料悬浮物中，纤维，填料和垃圾通常带阴离子，而化学添加剂通常带阳离子。
湿部电荷测定原理
3．2胶体滴定法
3．2．1溶解电荷的测定
可溶电荷量的测定依据是聚合电解质可与带相反电荷的聚合 电解质或表面活性剂形成复合物。聚合电解质复合物中的 作用力包括静电作用、憎水相互作用、氢键和范德华力等。 在反应中由于聚合电解质分子的长链结构，当反应物分子 之间某一对链段一旦发生复合反应，相邻链段由于不需要 发生分子构型的显著变化，更加容易发生复合反应。
3．1Zeta电位法
要获得浆料的最佳留着率和滤水性能，条件之一就是 在等电点（Zp＝0）下抄纸。生产实际中，需要监控 湿部系统中的Zeta电位变化趋势，保证在Zeta电位 接近零时抄纸。因此测定上网浆料（网前箱中）的 Zeta电位是非常重要的。前人工作指出：Zp＝0并不 能保证抄纸处于最佳条件，尤其是在考虑化学添加 剂如阳离子聚丙烯酰胺的留着率时。如果投加的阳 离子化学品在与纤维、填料中和之前先于阴离子垃 圾电中和，那么即使Zp接近于0，留着率也会较低。
一般认为，聚合电解质复合物的形成过程是两步机理：首先 是电荷相反的两个聚合物相互接近，这是一个扩散过程； 然后是已经接近的聚合电解质链段上相反电荷的中和过程， 这一过程与聚合物的结构、电荷密度和反应体系内的小分 子电解质有关。
3．2．1溶解电荷的测定
对于聚合电解质复合物的超分子结构，Michaels提出“炒蛋 模型”（scambled－egg model）。一般认为，这个模型 比“软梯模型”（ladder model）更接近于真实情况。从 试验结果可以发现，“炒蛋模型”和“软梯模型”仅是两 种极端的情况。一般的结果位于两者之间，但更接近于前 者。所以即使两种聚合物上电荷间距不同，仍可以实现一 一化学计量。对于柔韧的聚合物，这种一一化学计量非常 好，所以胶体滴定即可用于测量聚合物上电荷的量，又可 以测量聚合物本身的量（如果其当量重量是已知的）。在 一些情况下，立体或几何因素可能会阻碍“良好”复合体 的形成，严格一一化学计量的偏差是可能的。可以发现， 刚性结构大分子的这些几何因素不许电荷靠得很近，以达 到完全的电荷中和。在实际情况中，一一化学计量的聚合 电解质复合物的形成，可以认为是精确的或较为精确的估 计。形成的聚合电介质复合物可能是可溶的，也可能是不 可溶的。通常，他们在等电点发生沉积，因为带电位置对 可溶性的贡献很大。
实验五电子电荷的测量密立根油滴实验广西师范大学解读
实验五电子电荷的测量――密立根油滴实验引言美国物理学家密立根（Ｒ．Ａ．Ｍｉｌｌｉｋａｎ）从１９０９到１９１７年所做的测量微小油滴上所带电荷的工作，即所谓油滴实验，在全世界久负盛名，堪称实验物理的典范。
他精确地测定了电子电荷的值，直接证实了电荷的不连续性，所以说，密立根油滴实验在物理学发展史上具有重要的意义。
由于这个实验的原理清晰易懂，设备和方法简单、直观而有效，所得结果富有说服力，因此它又是一个富有启发性的实验，其设计思想是值得学习的。
密立根由于测定了电子电荷和借助光电效应测量出普朗克常数等项成就，荣获１９２３年诺贝尔物理学奖。
以往，油滴实验中，用眼睛在显微镜中观测油滴，时间一长，眼睛感到疲劳、酸痛。
我们采用ＣＣＤ摄像机和监视器，对实验加以改进，制成电视显微密立根油滴仪，从监视器上观察油滴，视野宽广，图像鲜明，观测省力。
实验目的1.通过对带电油滴在重力场和静电场中运动的测量，验证电荷的不连续性，并测量电子的电荷值e。
2.了解ＣＣＤ图像传感器的原理与应用，学习电视显微测量方法。
3．通过实验时对仪器的调整、油滴的选择、耐心地跟踪和测量以及数据的处理等，培养学生严肃认真和一丝不苟的科学实验方法和态度。
实验原理一个质量为ｍ带电量为ｑ的油滴处在两块平行极板之间，在平行极板未加电压时，油滴受重力作用而加速下降。
由于空气阻力的作用，下降一段距离后，油滴将作匀速运动，速度为ｖg。
这时重力与阻力平衡(空气浮力忽略不计)，如图2.4-1所示。
根据斯托克斯定律，粘滞阻力为ｆr＝６πａηｖg （2.4-1）式中，η是空气的粘滞系数，ａ是油滴的半径。
这时有６πａηｖg＝ｍg （2.4-2）当在平行极板上加电压Ｕ时，油滴处在场强为Ｅ的静电场中，设电场力ｑＥ与重力相反，如图2.4-2所示。
使油滴受电场力加速上升，由于空气阻力作用，上升一段距离后，油滴所受的空气阻力、重力与电场力达到平衡(空气浮力忽略不计)，油滴将匀速上升，此时速度为ｖe，则有：６πａηｖe＝ｑＥ－ｍg （2.4-3 ）又因为由上述（2.4-1）（2.4-2）（2.4-3）式可解出)V (v v ge g U d m g q += （2.4-4） 为测定油滴所带电荷ｑ，除应测出Ｕ、ｄ和速度ｖg 、ｖe 外，还需知油滴质量ｍ。
湿部化学专业知识公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
Antifoam
Sizing
Retention
MB
Strength Strength
Control
Aids
CoCa3
在整个锁链中, 助留助滤剂应用起着相称关键作用。
良好保留使得 施胶剂添加量
施胶效果
合理施胶剂（尤其是松香胶）用量
系统泡沫 消泡剂用量
少泡沫和洁净系统 沉积物发生机会
沉积物控制剂用量
良好保留和少系统沉积物
来自纸浆 ：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 ：淀粉、CMC.有机酸、 染料、杀菌剂等
来自填料分散剂 ：聚磷酸盐、聚丙烯酸 盐、杀菌剂等
来自清水 ：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
第17页
阴离子干扰物是以两种机理影响抄纸:
一是其高阴电性使纸浆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，有也许使阳离子助 剂完全失效。其高阴电性也影响纸浆中细小纤 维汇集性能，从而影响纸浆留着和滤水。阴离 子干扰物含量通惯用浆料滤出液阳电荷需要量 表示。
第27页
聚合物在纸浆纤维上吸附 高分子聚合物分子量高、带电, 纤维素纤维含有多 孔性, 因此聚合物和纸浆纤维存在互相吸附作用, 这 是各种高分子助剂起到相应作用前提条件。非离子 聚合物吸附主要来自氢键作用产生；聚电解质吸附 主要靠其与纤维素纤维之间正负电荷静电吸附作用。
第28页
阳离子聚电解质在纤维上吸附动态改变
细菌繁殖机会
杀菌剂用量
良好系统微生物控制
发生断纸和破孔机会
损纸量
损纸量减少
系统电导率稳定
物理实验技术中的电荷测量与分析技巧
物理实验技术中的电荷测量与分析技巧引言：物理学中，电荷是一项重要的研究对象，对于电荷的测量与分析技巧，是进行物理实验研究时必不可少的一环。
本文将从实验前的准备工作、具体的电荷测量方法以及数据分析技巧三个方面来探讨物理实验技术中的电荷测量与分析技巧。
一、实验前的准备工作：在电荷测量实验之前，我们需要做一些准备工作，以确保实验的顺利进行。
首先，我们需要检查实验所需的设备和仪器是否完好，如电荷计、电压表、电场计等。
同时，对于涉及到高压和高电流的实验，应严格按照安全操作规范进行。
其次，我们需要对实验环境进行适当的调整，避免外界因素对实验结果的影响。
最后，在进行实验之前，我们还需要对实验目的、实验步骤以及实验数据的处理方法进行充分的了解和准备。
二、电荷测量方法：在物理实验中，有多种方法可以用来测量电荷，下面将介绍其中的几种常用方法。
1. 静电感应法：静电感应法利用电荷之间的相互作用来测量电荷。
实验时，我们可以将待测电荷与一个已知电荷相接触，通过观察两个电荷之间的相互作用力来推断待测电荷的大小。
这种方法简单易行，适用于小电荷的测量。
2. 悬挂法：悬挂法是一种通过测定电荷在电场中受到的力的方法来测量电荷的大小。
实验时，我们可以将待测电荷挂在一根细线上，并置于电场中，通过观察电荷的平衡位置来推断电荷的大小。
这种方法精度较高，适用于大电荷的测量。
3. 法拉第杯法：法拉第杯法利用一个装有电解质溶液的杯子，通过测量电解质溶液中的电离程度来间接测量电荷的大小。
实验时，我们可以通过测量溶液中的导电性来推断电荷的大小。
这种方法适用于测量电荷的绝对值。
三、数据分析技巧：在进行电荷测量实验之后，我们需要对实验数据进行合理的分析和处理，以得到准确的测量结果。
下面将介绍一些常用的数据分析技巧。
1. 校正因子法：在实验中，我们可能会遇到仪器的误差或实验条件的不确定性，这时我们需要通过引入校正因子来修正测量结果。
校正因子的选择应根据实际情况进行，可以通过重复实验或参考标准值等方式确定。
应用流动电流测试仪测量湿部电的机理究
应用流动电流测试仪测量 湿部电荷的机理研究（译文）李海明１ 胡惠仁１ 李云胜２（１．天津科技大学，天津，３００２２２；２．金东＜江苏＞纸业有限公司，江苏，２１２１３２）摘 要：本文探讨了一种电荷测量方法的实验室研究——使用流动电流检测仪（ＳＣＤ）进行聚合电解质滴定。
通过这些研究结果，使造纸厂中电荷测量结果难以比较的原因逐渐变得明显。
实验室中该技术可以和Ｂｒｉｔｔ罐保留测定法结合使用，对高聚物、纸浆和填料之间反应机理进行探索。
本文还讨论了三种不同高聚物的在检测中各自的行为，并重点讲述了它们作用机理的不同之处。
关键词：ＳＣＤ流动电流 电荷 中和 吸附 保留效果在纸厂中采用湿部电荷检测的手段来控制保留助剂和其它带电化学添加剂越来越普遍。
然而如何解析检测结果却有一些困难。
很多人对不同检测技术的检测结果进行了比较。
虽然Ｚｅｔａ电位和电荷滴定技术都很有用，两种方法的测量结果的相关性却很差。
Ｚｅｔａ电位法测量的是带电粒子的电位，而电荷滴定法检测的是使Ｚｅｔａ电位达到零时对带相反电荷的物质的需求量。
多数人认为，即使使用同样的测量技术，对不同的纸机测量结果是不同的。
因此，这种技术主要用途是检测湿部化学的变化，根据它对化学品的添加量作必要的调整。
１ １ＳＣＤ简介ＳＣＤ即流动电流检测仪。
ＳＣＤ发明于二十世纪六十年代，用于水处理工业。
只是到了最近它才作为终点检测仪广泛地用于纸厂的电荷滴定。
这种仪器紧凑而易于使用，有几种不同的样式在市面上销售。
下面我们将详细地描述它的功能，以进一步了解它的局限性。
现介绍一种典型的ＳＣＤ如下：样品放在桶形容器中——此容器通常由聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）制成，它的下部内径小，上部内径较大。
一个ＰＴＦＥ活塞与桶较窄的部分相配合，可以垂直上下运动。
这个活塞对下部的液体反复地进行挤压和回吸。
由此在活塞和容器的壁面之间产生很高的流动速率。
此高速流将吸附在壁面和活塞上的荷电物质与它的反离子分离，从而产生流动电流。
电荷平衡
造纸系统中电荷检测技术具体分析造纸系统的电荷是建立在湿部化学的基础上的,通常用来解释湿部现象的变化。
造纸工作者和化学品供应商都相信浆料的电荷在抄纸过程中是重要的因素,对湿部添加剂的效率有很大的影响。
因此,电荷分析在多数工厂就变得非常普遍,也经常被化学品供应商用于湿部检测以使过程优化。
但是,尽管电荷测定得到了认同和普遍的应用,但是很少有工厂能根据电荷的变动来控制湿部的操作。
1系统的电荷纤维、细小纤维、填料、助留剂、干强剂、湿强剂、木素、半纤维素、分散剂、铝矾等等不论是分散的颗粒还是溶解的分子都带有一定的静电荷,其主要有表面吸附电荷和电离电荷。
主要包括造纸纤维和细小纤维的电离电荷、颜料和填料表面吸附的电荷、聚合电解质的电离电荷。
抄纸系统的电荷来自纤维素纤维的离子基团,来自于制浆和造纸的不同阶段引入系统的离子化学添加剂,浆料由于其电荷显示了一定的电动性能。
自20世纪70年代起,许多研究者在此领域进行了深入的研究,许多造纸工作者认为零Zata电位对絮聚和留着是最理想的状态。
电荷控制可产生的效益为:减少纸页的断头时间、有效的化学品的使用量、更均匀的纸产品。
2电荷分析的方法通常有两种类型的技术进行电荷分析:一种是通过浆料的电动特性测量电位,另一种是电荷滴定来测量浆料的电荷数量。
电位方法包括微电泳、电渗析、渗透电位和流动电位。
前两种方法测量固相或液相的相对运动,固相或液相的相对运动由一个电场产生;后两种方法电位的产生是由于移动的固相或液相产生,结果以微伏计。
其中以微电泳方法最简单也最为常用。
滴定方法测电荷需求滴定和胶体滴定比率(ＣＴＲ)。
用一个聚离子的相反电荷且已知其电荷密度的物质来滴定浆料。
电荷需求滴定的结果以每升的毫当量来表示,电荷滴定比率也可以用阳离子和阴离子的比来表示,所测数值小于1表示浆料为纯阴性。
电位测量方法测得的是浆料中离子表面的电荷。
在这个范畴内,微电泳测量细小纤维的电荷,流动电位决定整个浆料的电荷(细小纤维和纤维)。
人教版-物理-九年级全一册-名校资料第五章第一节电荷教案课时一北京四中
人教版八年级第五章第一节电荷教案课时一一、三维教学目标知识与技能（1）认识摩擦起电的现象，了解电荷的种类及电荷间的相互作用；（2）了解验电器的原理及其作用，了解电荷量及其单位；过程与方法（1）通过实验活动感受摩擦起电，知道带电体的性质；（2）在认识自然界只有两种电荷的过程中，感受人们所用的推理方法。
情感、态度与价值观注意观察静电现象，对电荷种类的探究产生兴趣，能主动利用简易器材动手做实验，激发学生主动学习的兴趣；教学重点摩擦起点的现象及电荷间的相互作用规律教学难点验电器的原理二、课堂导入1．观看动画“怒发冲冠”、录象“女孩头发竖起来”。
2. 思考：当空气干燥时用塑料梳子梳头发，为什么头发会随梳子“飘”起来；如果我们身上穿了化纤衣服，在晚上脱衣时，有时会发出响声，甚至出现火花。
这些现象发生的原因是什么？3.博物馆在收拾古书时，为了防止书页破损,为什么要给古书充电？三、教学过程一、摩擦起电1．摩擦起电【学生实验】用笔杆、塑料尺摩擦头皮、衣服等，靠近纸屑，注意观察现象，说明摩擦过的物体能够。
【小结】物体具有了吸引轻小物体的性质，我们就说物体带了电，或说物体带了电荷。
习惯上把带了电的物体叫做带电体。
用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。
（板书）在空气干燥的时候，用塑料梳子梳头发，头发会随着梳子飘起来，脱化纤衣服会有响声，是因为梳子、衣服在摩擦过程中带了电的缘故。
让学生根据课下查阅的资料举出几个日常生活中常见的摩擦起电的例子，如电视屏幕上常会有灰尘、有些衣服很容易吸灰、运油的汽车托一条铁链等。
简单介绍使物体带电的方法：（1）摩擦起电，（2）接触带电。
除摩擦外，用接触的方法也可以使物体带电。
女孩头发能够竖起来，是因为人体与带电体接触而使头发也带了电。
2．两种电荷【演示实验】被毛皮摩擦过的橡胶棒和被丝绸摩擦过的玻璃棒都能吸引轻小物体，说明它们都带上了电荷，那么它们带的电荷是否相同呢？（a）将被丝绸摩擦过的玻璃棒放在支架上，用另一根被丝绸摩擦过的玻璃棒去靠近它，看到的现象：_____________________。
人教版-物理-九年级全一册-名校资料第五章第一节电荷教案课时二北京四中
人教版八年级第五章第一节电荷教案课时二一、三维教学目标知识与技能（1）了解原子结构，认识元电荷、自由电子（2）理解摩擦起电的本质（3）了解常见的导体、绝缘体过程与方法通过探究，间接了解电荷的定向移动情感、态度与价值观鼓励学生自己查找资料、培养学生的自学能力，引导学生关注社会、初步认识科学及相关知识对人类生活的影响。
教学重点摩擦起电的本质，区分导体和绝缘体。
教学难点摩擦起电的本质和电荷的定向移动。
二、课堂导入复习导入：不同的物体相互摩擦后会带电，能够吸引轻小的物体，这种现象叫做摩擦起电。
电荷是凭空产生的吗？摩擦起电的本质是什么呢？要想研究摩擦起电的本质，必须先从物质的结构说起。
三、教学过程二、物质的结构指导学生阅读课文了解物质的组成、元电荷的概念。
1.物质是由分子组成的，分子是由原子组成的。
2.原子是由原子核和核外电子组成。
位于中心的原子核很小，但几乎集中了整个原子的质量，带正电；核外电子绕原子核高速旋转，所占空间很大，但质量很小，带负电。
有这样的对原子和原子核大小的比喻：若原子是一座高楼大厦，原子核只是里面的一个乒乓球。
有这样的对核式结构的比喻：原子核相当于太阳系中的太阳，核外电子相当于八大行星。
3.原子核所带的正电荷和核外电子所带的负电荷电荷量相等，所以整个原子对外不显电性，整个物质对外不显电性。
4. 电子是带有负电的最小的电荷，就把一个电子所带的电荷量叫做元电荷，用e表示。
e=1.6×10-19C。
其他带电体带的电荷量都是元电荷的整数倍。
5.摩擦起电的本质：不同的物质，对电子的束缚能力不同。
有的物体对电子的束缚能力弱，在相互摩擦中，电子很容易转移，失去了带负电的电子，原本不显电性的物体就带正电；有的物体对电子的束缚能力强，在相互摩擦中，电子不仅不转移，还吸引另一物体的电子，得到了带负电的电子，原本不显电性的物体就带负电。
所以摩擦起电的本质是：电子发生了转移。
（板书）进一步引导学生得出：不同的物体相互摩擦时，一定是对电子束缚能力弱的物体带正电，对电子束缚能力强的带负电。
湿部电荷测定原理
湿部电荷测定原理湿部电荷测定是一种常用的实验方法，用于测量物体上的电荷大小。
该方法基于湿部电荷积聚的现象，即物体上的电荷会在湿润的表面上积聚。
湿部电荷测定原理的实质是通过观察物体的电荷积聚情况，来判断物体上的电荷极性和电荷大小。
1.电荷传导：物体上的电荷会在湿润的表面上聚集，这是因为水分能够提供电荷传导的通道。
当物体与水接触时，电荷会通过水分传导到表面，进而在表面积聚。
而在干燥的情况下，电荷的传导能力较差，因此不易在表面积聚。
2.湿度影响：湿度是影响电荷积聚情况的主要因素之一、湿度的增加可以增强表面的电导率，从而使电荷更容易在表面积聚。
因此，在湿度较高的环境中，电荷的积聚现象较为明显。
而在湿度较低的情况下，电荷的聚集程度较低。
3.类型影响：不同类型的物体在湿部电荷测定中表现出不同的特点。
一般来说，绝缘体在湿润环境中不易积聚电荷，而导体则更容易。
这是因为绝缘体的电导率较低，使得电荷传导受阻；而导体具有较高的电导率，使得电荷能够更容易地在表面积聚。
基于以上原理，可以通过以下步骤进行湿部电荷测定实验：1.准备实验材料：包括需要测量的物体、水、湿度计等。
湿度计用于测量实验环境的湿度。
2.控制湿度：根据实验需要，调节实验环境的湿度。
通常情况下，可以通过添加适量的水或调节湿度控制装置来控制湿度水平。
3.测量电荷：将物体放置在湿润环境中一段时间后，观察物体表面的电荷积聚情况。
可以使用静电计或静电震荡器等仪器来测量电荷的大小。
4.分析结果：根据实验中观察到的电荷积聚情况，可以判断物体上的电荷极性和电荷大小。
一般来说，物体表面出现较多的电荷积聚表示物体上的电荷较高。
需要注意的是，在进行湿部电荷测定实验时，要控制实验环境的湿度稳定，并且使用合适的测量仪器进行准确测量。
此外，不同物体的湿部电荷积聚特性可能有所不同，因此需要根据实际情况进行实验设计，并结合其他方法进行验证。
最后，湿部电荷测定方法具有一定的局限性，适用于部分情况下的电荷测量，但并不适用于所有情况。
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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，没有Zeta电位之说。更不 能利用Zeta来测量。
➢ 溶解电荷可以通过与异性聚电解质之间的电中和反应来测 定，即测定给定聚电解质溶液或其他可溶性物质溶液中带 电基团的量。如胶体滴定法。
➢ 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。
➢ 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。
第二节 纸料Zeta电位的测定
➢ 纸料悬浮液的Zeta电位可用三种电势滴定法测量：微电泳 法、流动电势法和流动电流法。每种方法都有各自的特点 和适用性。
➢ 微电泳法尤其适用于测定粒度较小的填料粒子的Zeta电位； 流动电势法利用纤维和细小纤维易交织成塞的特点，主要 用于测定纤维和细小纤维的Zeta电位；流动电流法主要用 于判断溶解电荷的滴定终点。
片状高岭土的结构示意图
➢ Ph < 7
pH>7
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。
➢ 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
➢ 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。
➢ 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
➢ 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。
➢1、微电泳法
1.1 测定原理
➢ 测定时，将颗粒悬浮液加到 特制的电泳池内，池的两端 施加电场，从而测得分散的 带电颗粒的迁移速度。单位 电场强度下的粒子迁移速度 即为粒子的电泳淌度，单位 为um/s/V/cm。电泳淌度可 直接用于表示纸料的表面电 荷。
➢ 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。