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胶体滴定技术比较聚合氯化铝和硫酸铝性能

发布时间:2014-07-01 出自:聚合氯化铝 已被浏览:201 次

实验原料与方法

原料

漂白麦草浆: 取河北省某纸厂, 打浆度为43 - 45bSR。

硫酸铝: 分析纯试剂。

聚氯化铝: 唐山东昌化工制品有限公司, Al2O3含量为29% , 硫化度为52%。

阴离子分散松香胶: 天津奥东化工有限公司, 松香胶固含量为49% , 游离松香含量大于99%。

实验方法

利用胶体滴定技术分析纸料的电荷特征 , 测定纸料的可溶阳电荷需求量、表面阴电荷需求量和表面阳电荷需求量, 胶体滴定比率( Colloid Titration Ratio, 简写CRT) 是表面阴电荷需求量与表面阳电荷需求量的比值, 该比值指出体系是/ 纯阴电性0 还是/ 纯阳电性0。若CRT> 1, 则试样为阳性, 若CRT < 1, 试样为阴性, CRT= 1, 试样为中性。

利用动态滤水仪( Dynamic Drainage Jar) 测定一次留着率 , 添加1. 0%分散松香胶和20% 滑石粉。在肖式打浆度仪上测定打浆度。

施胶时, 依次添加1. 0% 分散松香胶, 聚氯化铝或硫酸铝( 用量均为Al2O30. 8% ) , 1% 两性淀粉, 20% 滑石粉。采用液体渗透法, 按国标( GB5405- 85) 规定的方法进行施胶度测定。

随着铝盐用量的增加, 纸浆悬浮液的pH 值降低, 但聚氯化铝对pH 值的影响非常小, 而硫酸铝的加入使pH 值下降很多。因此, 在用作施胶沉淀剂和阴离子杂质捕集剂时, 聚氯化铝表现出比硫酸铝更好的性能, 更能适应中碱性造纸的趋势。

 硫酸铝和聚氯化铝对纸浆悬浮液电导率的影响

硫酸铝和聚氯化铝的用量增加, 浆料悬浮液的可溶阳电荷需求量随之降低, 并由正值变为负值。这说明纸浆中溶解的阴电荷被加入的阳电荷所中和, 硫酸铝和聚氯化铝是良好的阴离子杂质捕集剂。而两者相比较, 聚氯化铝增强纸浆正电性的能力更强。但是在实际应用中, 聚氯化铝的添加量必须得到有效控制, 否则它造成的阳电荷在白水中的积累会比硫酸铝严重。

硫酸铝和聚氯化铝用量对纸浆悬浮液表面阴电荷需求量的影响

纤维表面阴电荷需求量随铝盐用量的增加而逐渐增大。说明加入的阳电荷有相当多的部分吸附于纤维表面, 使纤维表面的阳电荷大幅度增加, 这与施胶机理相符合。用聚氯化铝处理纸浆, 在相同的用量下, 纤维表面阴电荷需求量增加得更多, 这表明聚氯化铝携带了更多的正电荷
 

 结果与讨论

硫酸铝和聚氯化铝对纸浆悬浮液pH 值的影响



 随着铝盐用量的增加, 纸浆悬浮液的pH 值降低, 但聚氯化铝对pH 值的影响非常小, 而硫酸铝的加入使pH 值下降很多。因此, 在用作施胶沉淀剂和阴离子杂质捕集剂时, 聚氯化铝表现出比硫酸铝更好的性能, 更能适应中碱性造纸的趋势。

 硫酸铝和聚氯化铝对纸浆悬浮液电导率的影响

在纸浆悬浮液中加入硫酸铝和聚氯化铝, 会使电导率升高, 当加入的量相同时, 硫酸铝使电导率升高的幅度更大。

硫酸铝和聚氯化铝用量对纸浆电荷密度的影响

1、硫酸铝和聚氯化铝用量对纸浆悬浮可溶阳电荷需求量的影响

 硫酸铝和聚氯化铝的用量增加, 浆料悬浮液的可溶阳电荷需求量随之降低, 并由正值变为负值。这说明纸浆中溶解的阴电荷被加入的阳电荷所中和, 硫酸铝和聚氯化铝是良好的阴离子杂质捕集剂。而两者相比较, 聚氯化铝增强纸浆正电性的能力更强。但是在实际应用中, 聚氯化铝的添加量必须得到有效控制, 否则它造成的阳电荷在白水中的积累会比硫酸铝严重。

2、硫酸铝和聚氯化铝用量对纸浆悬浮液表面阴电荷需求量的影响

 纤维表面阴电荷需求量随铝盐用量的增加而逐渐增大。说明加入的阳电荷有相当多的部分吸附于纤维表面, 使纤维表面的阳电荷大幅度增加, 这与施胶机理相符合。用聚氯化铝处理纸浆, 在相同的用量下, 纤维表面阴电荷需求量增加得更多, 这表明聚氯化铝携带了更多的正电荷, 因此比硫酸铝更加有效。

3、 硫酸铝和聚氯化铝用量对纸浆悬浮液表面阴电荷需求量需求量的影响

胶体滴定测得的硫酸铝和聚氯化铝对纸浆悬浮液表面阳电荷需求量的影响是不同的。聚氯化铝的加入量增加, 表面阳电荷需求量减少, 这是因为加入的正电荷与纤维表面的阴电荷发生了反应。而随着硫酸铝加入量的增加, 胶体滴定测得的表面阳电荷需求量却增加, 出现这种结果的原因是, 在利用胶体滴定电荷密度时, 采用了反滴定的方法, 反滴定的操作中先加入的P-DADMAC, 置换出吸附于纤维表面的部分铝离子, 标准阳离子聚合电解质消耗增多, 使测得的结果增大。而且, 胶体滴定受金属离子的影响较大, 在溶液中, 金属离子对聚合电解质上的电荷有遮蔽作用, 金属离子的价键数越高, 影响越大。

1、在纸浆悬浮液中加入硫酸铝和聚氯化铝, 会使电导率升高, 当加入的量相同时, 硫酸铝使电导率升高的幅度更大。

2、硫酸铝和聚氯化铝用量对纸浆悬浮可溶阳电荷需求量的影响此比硫酸铝更加有效。

3、 硫酸铝和聚氯化铝用量对纸浆悬浮液表面阴电荷需求量需求量的影响

胶体滴定测得的硫酸铝和聚氯化铝对纸浆悬浮液表面阳电荷需求量的影响是不同的。聚氯化铝的加入量增加, 表面阳电荷需求量减少, 这是因为加入的正电荷与纤维表面的阴电荷发生了反应。而随着硫酸铝加入量的增加, 胶体滴定测得的表面阳电荷需求量却增加, 出现这种结果的原因是, 在利用胶体滴定电荷密度时, 采用了反滴定的方法, 反滴定的操作中先加入的P-DADMAC, 置换出吸附于纤维表面的部分铝离子, 标准阳离子聚合电解质消耗增多, 使测得的结果增大。而且, 胶体滴定受金属离子的影响较大, 在溶液中, 金属离子对聚合电解质上的电荷有遮蔽作用, 金属离子的价键数越高, 影响越大。

4、硫酸铝和聚氯化铝用量对纸浆悬浮液胶体滴定比率( CTR) 的影响

胶体滴定比率反映了体系的电性, 由图6 所示, 随着铝盐用量增加, CRT 逐渐增大, 并由小于1 到大于1, 体系的电性由阴性变成阳性。相比较而言, 硫酸铝对CRT 的影响要小一些, 这除了因为硫酸铝处理的浆料表面阴电荷需求量增加的幅度较小外, 主要是由于胶体滴定测得的表面阳电荷需求量增加了。

 pH 值对添加硫酸铝和聚氯化铝的纸浆电荷密度的影响

pH 值对硫酸铝的水解影响很大, 进而影响了硫酸铝在造纸过程中的使用, 而聚氯化铝是作为中性、碱性造纸中硫酸铝的替代物被开发利用的, 因此有必要考察它们在不同pH 值下对纸浆电荷密度的影响。聚氯化铝和硫酸铝的用量均为 0. 8%( 以Al2O3 计) 。

1、 pH 值对添加硫酸铝和聚氯化铝的纸浆可溶阳电荷需求量的影响

pH 值对添加硫酸铝和聚氯化铝的纸浆可溶阳电荷需求量的影响非常小, 可以忽略。

2、pH 值对添加硫酸铝和聚氯化铝的纸浆表面阴电荷需求量的影响

pH 值对添加硫酸铝和聚氯化铝纸浆的表面阴电荷需求量的影响有很大差别。硫酸铝处理的纸浆, 表面阴电荷需求量随pH 值的增加而减小, 这一结果证实了硫酸铝的电离受pH 值的影响很大, 随着pH 值的增加, 硫酸铝携带阳电荷量减少。与之相反, 添加聚氯化铝的纸浆, 其表面阴电荷需求量随pH 值的增加而增加, 这与未加任何助剂的纸浆悬浮液, 表面阴电荷需求量随pH 值的变化趋势相同。

3、pH 值对添加硫酸铝和聚氯化铝纸浆的表面阳电荷需求量的影响

图9 可见, 添加硫酸铝和聚氯化铝纸浆的表面阳电荷需求量都随着pH 值的增加而增大, 这与纸浆悬浮液表面阳电荷需求随pH 值的变化趋势相同, 是由纤维表面的羧基等阴电荷的电离随pH 值的增大而增加所引起的。但可以发现, 添加聚合聚合铝的纸浆, 表面阳电荷需求量增加的趋势要比添加硫酸铝的纸浆小得多, 这同样是因为聚氯化铝所带阳电荷量受pH 值影响较小。

4、 pH 值对添加硫酸铝和聚氯化铝纸浆的
 

硫酸铝和聚氯化铝施胶效果的比较

 在其它条件相同时, pH 值低于5. 5, 硫酸铝和聚氯化铝的施胶效果接近, pH 值更低时硫酸铝甚至优于聚氯化铝。随着pH 值的升高, 硫酸铝的施胶效果下降很多, 虽然聚氯化铝的施胶效果也降低, 但比较起来, 施胶度要高得多。因此, 硫酸铝只适合在低pH 值的酸性范围内应用, 而聚氯化铝的适用范围更宽。酸铝的助留效果略好于聚氯化铝, 随着pH 值的升高, 一次留着率下降, 硫酸铝的助留作用降低很多, 聚氯化铝也有所降低, 但幅度要小于硫酸铝。

 硫酸铝和聚氯化铝助留滤效果的比较

1、 铝盐用量增加, 一次留着率增加, 这种趋势对于硫酸铝和聚氯化铝是相同的, 在相同用量的条件下, 聚氯化铝的助留效果略优于硫酸铝, 但差别不大。

 在pH 值低于6 时, 硫酸铝和聚氯化铝的助留作用相近, pH= 5 时, 硫CT R 的影响从图10 可以看出, 添加硫酸铝的纸浆, 胶体滴定比率随pH 值的增加而降低, 而添加聚氯化铝的纸浆, 胶体滴定比率随pH 值的增加而增加, 造成两者之间差别的是表面阴电荷需求量随pH 值变化趋势的不同。

2、硫酸铝和聚氯化铝助滤效果的比较

随铝盐用量的增加, 打浆度逐渐降低, 而且聚氯化铝对滤水性的改善优于硫酸铝, 硫酸铝在用量不高时, 助留作用不明显。

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