造纸湿部化学基本理论及助留助滤研究的基本方法

! 电位
测定， 后者主要用于微细 纤 维 、 填料以及排水中固
幅中细小组分的留着。压力脉冲越大和浓度越低， 最终的细小组分留着率越低。 机械截留或过滤仅对纸料的纤维部分有效， 为 了增加纸幅中细小组分的留着和分布均匀， 必须将
图 3
$ 种动电现象的相互关系
造纸化学品
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细小粒子直接粘附在纤维表面， 以使细小组分跟着 纤维一起留住或形成足够大的细小絮聚体， 被形成 的纸页有效地过滤 出 来 。 这 可 通 过 胶 体 絮 聚 来 实 现。
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评价湿部助留助滤常用的一些仪器及研究方法。 关键词： 造纸； 湿部； 化学助留助滤； 研究
中图分类号： %&’!’
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! 桥联絮凝作用 ’:4/;2/02 (9*++,)-./*01。是一些
高分子量、 低电荷密度的聚合物与胶体颗粒之间的 作用。高分子量的聚电解质首先吸附于胶体颗粒表 面， 未被吸附的部分形成一些链节和链环伸向悬浮 液介质，随后 这 些 链 节 和 链 环 吸 附 在 另 外 的 颗 粒 上， 从而形成絮聚物 ’见图 <1。
$%!%! 细小组分的胶体絮聚
在造纸过程中， 胶体絮聚是细小组分留着的主 要机理， 包括由纯细小组分形成的絮凝物以及含有 纤维的细小组分絮凝物。在后者中， 细小纤维吸附 在表面上， 这些细小组分随着纤维在纸机成形部被 固定并结合在成形浆垫中。 纯纤维絮凝是不希望出现的，在造纸过程中应尽 量避免。造纸应促进细小纤维和纤维间的絮凝。 为了使细小纤维在纸幅中分布均匀， 只要在纸 页成形之前， 大多数细小组分 粘 附 在 纤 维 上 ， 就可 实现这一点， 如果仅由细小组分形成的絮凝物通过 机械截留而留着，只有当纸页形成之后才可进行， 这样 & 先形成的纸幅中细小组分对纸页的两面性影 响不大。希望细小组分均匀分布的另一原因是由于 化学添加剂倾向于吸附在细小组分上， 为了使化学 添加剂有良好的分布， 细小组分必须很均匀地分布 在纸幅中。 胶 体 絮 聚 作 用 包 括 絮 凝 作 用 ’()*++,)-./*01 和 凝 聚作用’+*-2,)-./*01。 凝聚作用 ’+*-2,)-./*01 指用无机盐或分子量小、 电荷密度较高的聚 合 物 使 胶 体 悬 浮 液 失 去 稳 定 性 而发生絮聚作用， 所产生的絮聚物使细小而紧密聚 集的沉淀物， 它主要通过电荷 中 和 、 异相凝聚和补 丁作用几种形式而实现的：
义如下 ： 所谓胶体分散液， 就是其分散相比单个分 子大， 但具有充分的细度。决定系统性质的因素不 仅有惯性力， 而且界面力也起着重要的作用。 动电现象是个总题目， 它包括 7 种现象， 而这 7 种现象又都与双电层的可动部分和带电表面沿滑 动面的分离有关。界面动电现象可分为电渗、 流动 电泳&9.96+;<?@<;9*=*(是当胶体溶液中放置电极 通电后， 胶体粒子在电场中移动的现象， 电泳是固 体动， 液体不动&见图 7(。
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造纸湿部化学的基本理论
纸浆悬浮液是一种复杂的多分散体系， 除了纸
图 # 造纸原料相对尺寸大小
浆纤维和细小纤维外， 还视纸种的不同而含有填料 和各种化学添加剂。 湿部化学的重要任务之一就是研究纸浆悬浮 液中纤 维 、 微细纤维、 填料和各种化学助剂之间相 互作用的规律， 它的核心基础是胶体化学和表面化 学。 组成纸料的组分除了纤维以外， 其余的组分颗 粒均在胶体粒子范围之内 & 直径小于 #"!’(， 具有胶 体性质， 因此界面动电现象就成了湿部化学的核心 问题 &见图 #(。 在胶体的凝聚和分散过程中起主导作用的是 作用在胶体粒子和介质之间的界面力， 也可以说是 由于这种界面力的增强而造成的粒子带电特性。 胶体是由分 )*+,-./&#0"1 年 ( 对胶体的定义为： 散相 & 也称非连续相 ( 和分散介质 & 也称连续相 ( 所组 成的二元系统， 其分散度相当于 #"234#"256’ 之间。 但是胶体粒子并没有明确上界限， 不同的研究 者， 有 时 将 胶 体 的 范 围 扩 大 到 #" 6’， 而且在乳浊
沉 降 电 势 %&’()*’+,-,).+ /.,’+,)-01 是 指 固 体 粒 子在液体中迅速沉降时， 容器上部与下部液体之间 所产生的电位。沉降电位是电泳的逆转， 电泳是外 加电压引起粒子运动， 沉降电位是粒子运动而产生 电位 %见图 21。
45!5# 细小纤维的机械截留或过滤作用
机械截留是通过纤维沉淀在运动的织物上形 成纸幅的缝隙来抓住细小纤维。在开始时， 由于成 形网的开口比细小纤维微粒要大， 只有纸料中的长 纤维部分被成形网截留。
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湿部化学的定义
造纸湿部化学是论述造纸浆料中各组分如纤
维、 水、 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 间 反 应 与 作 用 的规律， 以及影响造纸机产品质量的一门学科。
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造纸湿部化学基本理论及助留助滤研究的基本方法
王海毅 #,
（ 陕西 咸阳 #-西北轻工业学院 轻化工系，
谢来苏 !
’#!".#； !-天津轻工业学院 化工系造纸研究室 ,天津 $""!!!/
摘 要： 较详细地论述了造纸湿部化学的基本理论及研究内容， 介绍了目前国内外实验室研究
是抄纸过程中细小固形物的留着问题， 但是随着人 们对湿部化学研究的不断深入， 就会发现仅把湿部 化学的研究范围限定在助留的界限内就太狭窄了。 常见的湿部化学现象有：
! 细小固形物的留着； "纸机的脱水； # 纤维的
絮聚（ 纸页匀度） ； $施 胶 剂 的 留 着 和 施 胶 过 程 ； % 湿强剂的留着； & 干强剂的留着； ’ 染料的留着； ( 结垢形成及结垢控制； 预防及消除。 ) 泡沫的产生、 这些化学现象会受到制浆 厂 、 漂白车间、 损纸回收 系统以及纸浆造纸厂其它部门若干因素的影响。原 水的质量也可以影响抄纸化学作用。虽然纸机湿部 往往是发生抄纸化学问题的主要场所， 但问题的解 决却通常在纸厂的其它地方。因此， 湿部化学也被
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电位、 电泳和沉降电位 7 种。 电渗&9.96+;<*’<*=*(是液体在外加电压的影响 下， 透过多孔性固体的现象， 电渗是固体不动， 液体 动 &见图 !） 。
图 ! 电渗
流动电势&*+;9-’=:> ?<+9:+=-.(是施加机械力使 液体流过多孔性固体， 则在多孔性固体的两端会产 生一个阻碍液体流动的电位差。流动电位是电渗 的逆转， 电渗是外加电压引起液体流动， 流动电位 是外加压力引起液体流动而产生电位&见图 $(。
称作“ 抄纸化学” 。 近年来， 越来越多的厂家使用碱法抄纸， 而碱 法抄纸在高填料含量方面的需求使抄纸化学显得 更为重要。许多厂家已发现， 要达到较高的填料含 量而不彻底地研究抄纸化学是不可能的。 造纸湿部化学的研究内容主要包括造纸湿部 化学理 论 、 造纸湿部化学品及作用机理、 湿部化学 测量、 控制及应用三部分。
液和悬浮液中，有些分散度大于 #" 6’ 的粒子， 也
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具有胶体的性质。 如果从 )*+,-./ 的定义出发，纤维素纤维和填 料等主要造纸原料都将被视为过于粗大的粒子， 但 如果由界面的观点来看， 一般也可以当作胶体物质 来看待。
89::9++ 等 对 胶 体 系 统 不 规 定 分 散 度 的 界 限 定
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