工业过程中胶粘物洁净性的研究

工业过程中胶粘物洁净性的研究

通过清洁和过滤，可以在放入纸浆厂的大多数粘合剂中去除，但最终的粘合剂留在优浆中。因此就胶粘物问题进行了研究,以确定胶粘物是否具有能通过净化系统的特征。为此,在两个工厂(工厂A及工厂B)的不同操作单元取得浆样,用红外光谱法分析了各种杂质,以确定不同加工阶段杂质的类型和分布。结果使我们深刻了解到影响胶粘物洁净度的一些因素,并提出无需大量投资,能提高离心净化器排污效率的方法。1试验部分1.1样品的采集和处理配料由4∶1的旧报纸(ONP)和旧杂志纸(OMG)的混合物组成。用间歇法分别将ONP及OMG分离成浆,置于放料池内。混合前先将两种浆分别通过高浓净化器,再通过粗筛。然后浆料连续通过四个浮选压力脱墨模件(PDM)、一次和二次反向净化器、圆盘过滤器和螺旋压榨。然后将碱性浆料由pH9.5酸化至pH5,再通过正向净化器、孔眼细筛和酸圆盘过滤器,进入高浓回用浆槽。再在低浓槽内用pH约6.5的纸机水稀释,送至纸机混合池。纤维中约使用40%回用浆,52%热磨机械浆,7%原浆和1%损纸。按三种情况收集样品。在碱性过程中,样品取自杂志纸放料池、回用纸混合池、粗筛良浆和反向净化器的进料和良浆。在酸性过程中样品取自正向净化器的进料和良浆及细筛良浆。也在纸机的贮浆池中取样。第一批取样后,将细筛筛孔由0.008in减小到0.006in。可能是由于所使用的表面活性剂的种类和数量不同,白水系统的混浊度也大约下降50%。1.2生物药剂制浆ONP和OMG分别贮存。纸捆在高浓低温下通过连续鼓式碎浆机碎解成浆。碱性灰水池中未澄清水在用于制浆前用生物杀菌剂进行周期性处理。碎浆机中的pH值加氢氧化钠保持在9.4。约115℉的低制浆温度和缓和的剪切防止杂质破损并保持其足够大,可用物理方法排除。碱性pH值能促使纤维润胀,提高其柔韧性,这样可改进脱墨。高浓制浆增加纤维间的揉搓,也能改进脱墨。1.3采用胶粘物与水间的比重差来调节胶粘物的热膨胀系数通常比水高。在68℉下PVAc的热膨胀系数是水的3倍,这说明胶粘物的比重随温度而变化。为比较胶粘物在各阶段的浮力,测定了碎浆机和细筛良浆中胶粘物的转化温度—即杂质达到中性浮力时的温度。在此温度下,胶粘物的比重应为1,而且理论上应完全通过净化器表4中1~2℉间的转化温度十分明显。当水冷却时,胶粘物在1~2℉时在同样的转化温度下再度下沉。这说明正向净化器和反向净化器若在不同温度下运行,那么在第一个净化器中比重为1的胶粘物在第二个净化器中的比重就不是1了。因此,胶粘物与水间比重差的最大化是排除胶粘物的关键。这可通过调节温度差来实现。在净化器间造成温度差有两种最实际的方法,一是将它们处于高能下运转(如精选纸浆),一是在净化器之间通入废汽。B厂打算以US1.75/1000Ib蒸汽的投资增加40Ib/in2的蒸汽。对于450t/d的工厂(浆浓1%,5000加仑/min浆料对净化器),这相当于US0.01/t/℃。这完全负担得起。现正在进行中试。3碱性回路见表1胶粘物的再附聚发生在碎浆机中或出碎浆机后不久。此过程能改变胶粘物的性质,使其达到中性浮力并完全通过离心净化器。还发现聚醋酸乙烯酯和丙烯酸盐的混合物在两新闻纸厂的最终合格浆中占主要地位,说明它们最难除去。由于胶粘物的比重对温度的敏感性比水高,在一台除渣器中比重为1的杂质在另一台净化器中不再是1。因此在两组净化器中形成很少的温度差会提高净化效率。该厂用75%ONP和25%OMG组成的配料生产450t/d100%回用脱墨浆。ONP中60%为过量发行的新闻纸,20%为胶版印刷纸,20%为8号纸。浆料制备线由脱墨的碱性回路和酸性回路排污和漂白几部分组成。每条回路分别具有白水循环和澄清。碱性回路由粗筛和细筛、多级压力浮选槽、正向净化器、浓缩机、洗浆机和分散器组成。酸性回路包括压力浮选槽、正向净化器、直通净化器、浓缩机和洗浆机,最后在高浓贮浆池内用纸厂白水稀释至所需浓度和pH值。浆料在2.5%浓度下输送至碎浆机放料池,然后送至高浓净化器和碱性润胀池。先用0.05in粗筛、再用0.006in网眼细筛将杂质筛除。第一次取样后,用0.004in的楔形网眼细筛代替0.006in的网眼细筛。楔形网眼的通过面积大为增加(每英寸的网眼数更多),而且流通速度较低。细筛后为压力脱墨浮选槽。然后用正向净化器筛除重杂质,再用双压区浓缩机及螺旋压榨机洗涤浆料。碱性回路的最后是用于分散的精浆机。接着用酸稀释并将酸性回路的白水用于浮选槽。用直通正向净化器及水力旋风器完成净化。再次用双压区浓缩机及螺旋压榨洗涤浆料,最后用纸厂白水在高浓贮存槽中稀释浆料。在碱性部分,浆样取之于粗筛和细筛后的良浆。酸性部分,浆样取之于正向和直通净化器上的良浆及双压区浓缩机上的良浆。由工厂特定点取来的浆样,或直接倒在滤纸上过滤,或将其通过0.004in网眼的筛子。分离出的杂质用指示测定其是否发粘,这些杂质就是所谓的胶粘物,再从滤纸上将这些胶粘物除去,与纤维分离,并用傅利叶变换光谱法(FTIR)进行分析。对取自B厂的样品,成像分析提供胶粘物的特定数量和面积。胶粘物一般大于0.04in。用“去摆动法”分析光谱,可以将混合物的光谱分解成它的组分。这个方法基于这样的事实:当两个光谱重叠时,得到的更复杂的光谱会包含更多的摆动。反之,如果从混合物光谱中将一已知光谱恰好完全除去,那么摆动数应该减少。从未知光谱中减去不同比例的某一已知光谱,并测量每次剩下的摆动数。如果摆动数在某一比例时达到最小,就可确认该已知光谱是未知光谱的组分之一,其比例就是该已知光谱在混合物光谱中所占的比例。此程序可完全自动化,现已投放市场。1.4搅拌水浴温度A置于50℉的热水中。胶粘物下沉,说明其比重(ρ)大于1。随意搅拌,使温度以0.5℉/min的速度逐渐上升。当胶粘物开始飘浮时,为防止空气从促使胶粘物浮动的溶液中排出,再度搅拌水浴。中性浮力时的温度定义为“转化温度”。2细筛良浆和酸胶粘物混合物表1表2为在厂不同点测定的胶物的质量分。首先要出的是,胶物一般是混合物的式存在。当粘物与浆一起带入时它们通常纯正的,再聚发生在浆机中或出碎浆机久。表1、表2前面的胶粘物,反映了工作中所用材料的一般光谱。有意思的是,当过程进行时,聚醋酸乙烯酯和丙烯酸盐的混合物的数量增加。杂质总数虽然大量减少,但在所保留的少量胶粘物中这种混合物的比例却增加,就A厂两次收集的样品而言,在碱性杂志纸放料池中22%和9%的胶粘物为PVAc/ACRY混合物(表1),而在酸性细筛良浆中,这种混合物在胶粘物中分别占44%和50%。在B厂粗筛的良浆中,这种混合物占40%和50%,而在双压区浓缩机上却占71%和51%。因此得出结论:这种混合物比其它胶粘物更难除去。A厂和B厂的结构不同,而且浆样的来源也不同,但其胶粘物的分布却近似,这说明PVAc/ACRY混合物的抗阻性是普遍存在的,也适用于其它新闻纸厂。A次取样后,将细筛的筛孔由0.008in缩小到0.006in,但这对细筛良浆中PVAc/ACRY的比例却无影响,说明这种混合物很能适应筛子的转换。B厂在第一次取样和第