草浆碱回收白泥对AKD施胶效率的影响研究

摘要

目前造纸行业主要的固体废弃物为碱回收白泥，其对环境污染大且难以处理，为了能够消除其对环境的破坏实现资源化利用，国内外对其在各个领域的运用都有研究且取得一些进展，这其中最为有效的就是对碱回收白泥进行精制碳酸钙替代商品PCC做纸张填料。目前企业所生产的精致白泥碳酸钙存在着一些缺陷主要表现为白泥碳酸钙的粒度及晶度难以控制;相比加填商品PCC纸张白度下降;对抄纸湿部系统微生物生长和设备表面生物膜的形成有加强作用，从而加快沉积物的产生;给AKD施胶带来困难，导致施胶剂用量加大等。研究发现，白泥碳酸钙影响AKD施胶效率问题是普遍存在且亟待解决的问题。这些问题在不断的技术升级改造中部分已经得到有效的改善，但是，目前对白泥碳酸钙影响AKD施胶的问题研究进展较为缓慢。课题针对白泥碳酸钙的影响AKD施胶效率问题进行研究，分析白泥碳酸钙加填对纸张AKD施胶效率的影响因素及机理，并初步探讨相应的解决方案。为白泥碳酸钙能更好的在制浆造纸工厂回用及其广泛应用提出理论依据。
　　 对比分析了白泥碳酸钙相对于商品PCC组成成分与物化特性。结果表明，白泥碳酸钙较之商品PCC含有较多的硅酸盐、铁、镁以及盐酸不溶物等成分。在粒度分布上，白泥的粒径分布范围宽，颗粒大小不一，而商品PCC则颗粒分布比较均匀。商品PCC的颗粒具有良好的表观特性，表面光滑，成纺锤体状;而白泥碳酸钙则成无定形状，大小不一，表面凹凸不平。白泥碳酸钙的沉降体积比商品PCC低44.86％。在结构表现上，白泥碳酸钙的比表面积为22.663m2/g，要高出商品PCC近4倍，总孔体积也大于商品PCC。白泥碳酸钙pH值高于商品PCC，具有较高的负电性，留着方面，未加入助留剂时商品PCC的留着率要高于白泥碳酸钙，而加入助留剂CPAM后，白泥碳酸钙的留着则高于商品PCC。
　　 研究了绿液和生石灰对AKD施胶的影响，结果表明，其中绿液含有的硅形成的硅酸盐具有很强的吸附性，对施胶效果影响明显。在白泥碳酸钙制备过程中，随着绿液或生石灰添加比例的降低，其所制白泥碳酸钙对AKD施胶效率的影响也同时降低;且绿液的影响要大于生石灰。除去绿液水不溶物或生石灰酸不溶物，能够较好的降低白泥碳酸钙对AKD施胶效率的影响。
　　 研究分析了白泥碳酸钙的物化特性对AKD施胶的影响。结果表明，较小粒径的白泥碳酸钙对AKD的吸附性要大于粒径较大的白泥碳酸钙。晶体形状越好、表面越是光滑的白泥碳酸钙对AKD的吸附性越差;比表面积和总孔体积越大的白泥碳酸钙其对AKD的吸附越强，且其多孔性在干燥时使得熔融AKD在压力下进入其孔中，极大的降低了AKD的施胶效率，是影响AKD施胶效率的主要因素。白泥碳酸钙具有较高的pH和较高的负电性，吸附的阴离子垃圾多，对AKD的静电吸附能力强。
　　 分析了外界因素对AKD施胶效果的影响。结果表明，随着干燥温度的升高加填有白泥碳酸钙的湿纸幅AKD施胶度明显降低，且在大于50℃以后，降低幅度急剧增加。常见的化学药品添加对AKD的施胶具一定的影响，少量硫酸铝(≤0.25％)的添加会有助于AKD的施胶效果，且对加填白泥碳酸钙的纸张AKD施胶具有明显的影响。过量硫酸铝的添加会加速AKD的水解作用，降低系统的pH值，不利于AKD的施胶。PAE对AKD施胶具有促进作用，少量PAE（0.4％左右）的添加能够增加AKD的施胶效果。
　　 初步探索了对白泥碳酸钙影响AKD施胶的控制。结果表明，经过淀粉-硬脂酸改性白泥碳酸钙加填纸后的AKD施胶具有明显的改善以及分析了精致白泥碳酸钙杂质屏蔽的一些常用手段和方法，为解决白泥碳酸钙影响AKD施胶问题提供参考。

目录

摘要

1 绪论

1．1 碱回收白泥碳酸钙的现状和发展趋势

1．1．1 碱回收白泥碳酸钙的现状

1．1．2 草浆碱回收白泥资源化利用技术现状

1．1．3 碱回收白泥资源化利用趋势

1．1．4 碱回收白泥作纸张填料的现状

1．2 AKD的施胶机理及影响其施胶的因素

1．2．1 AKD的施胶机理

1．2．2 AKD施胶的特点

1．2．3 影响AKD施胶的因素

1．3 课题研究的目的、意义及研究内容

1．3．1 课题研究的目的和意义

1．3．2 课题研究的内容

2 实验

2．1 实验原料及仪器设备

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验仪器设备

2．2 实验方法

2．2．1 原料的分析

2．2．2 碱回收白泥碳酸钙的制备

2．2．3 碳酸钙加填纸张的AKD浆内施胶

2．2．4 纸张施胶度的检测

2．2．5 碳酸钙性能的检测

2．2．6 碳酸钙及微量成分等能谱分析

2．2．7 碳酸钙扫描电镜分析

2．2．8 比表面积和孔体积测量

3 结果与分析

3．1 草浆碱回收白泥碳酸钙与商品PCC的特性分析

3．1．1 白泥碳酸钙与商品PCC基本组成分析

3．1．2 白泥碳酸钙与商品PCC的粒径分布与沉降体积

3．1．3 白泥碳酸钙与商品PCC的晶体形状

3．1．4 白泥碳酸钙与商品PCC的比表面积及孔体积

3．1．5 白泥碳酸钙与商品PCC的湿部特性

3．1．6 小结

3．2 白泥碳酸钙与商品PCC加填纸张后的AKD施胶性能

3．2．1 填料加填量对AKD施胶效率的影响

3．2．3 不同AKD用量下的施胶性能

3．3 碱回收白泥对AKD施胶的吸附特性研究

3．3．1 紫外分光光度法标准曲线的绘制

3．3．2 填料对AKD的吸附

3．4 原料对碱回收白泥加填后AKD施胶效率的影响

3．4．1 绿液特性分析

3．4．2 绿液对白泥加填纸张后AKD施胶效率的影响

3．4．3 绿液不溶物成分分析

3．4．4 绿液不溶物对白泥加填纸张后AKD施胶效率的影响

3．4．5 生石灰组分分析

3．4．6 生石灰对白泥加填纸张后AKD施胶效率的影响

3．4．7 生石灰酸不溶物分析

3．4．8 生石灰酸不溶物对白泥加填纸张后AKD施胶效率的影响

3．4．9 小结

3．5 白泥碳酸钙的结构特性及其对AKD施胶效率的影响

3．5．1 白泥碳酸钙的结构特性

3．5．2 粒径对AKD施胶效率的影响

3．5．3 晶型对白泥加填纸张后AKD施胶效率的影响

3．5．4 比表面积及孔体积对白泥加填纸张后AKD施胶效率的影响

3．5．5 小结

3．6 碱回收白泥碳酸钙的湿部特性对AKD施胶的影响

3．6．1 白泥碳酸钙的湿部特性

3．6．2 pH值对白泥加填纸张后AKD施胶效率的影响

3．6．3 白泥的电荷特性对AKD施胶效率的影响

3．6．4 小结

3．7 其他因素对白泥加填纸张后AKD施胶效率的影响

3．7．1 白泥的少量组分对AKD施胶效率的影响

3．7．2 干燥温度对白泥加填纸张后AKD施胶效率的影响

3．7．3 常见化学药品的添加对白泥加填纸张后AKD施胶效率的影响

3．7．4 小结

3．8 白泥影响AKD施胶效率的控制研究

3．8．1 白泥的改性

3．8．2 杂质的屏蔽

4 结论、建议与创新

4．1 结论

4．2 建议

4．3 创新

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

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