论文部分内容阅读
新闻纸厂的湿部系统由于采用含机木浆(woodcontaining)的纸料,从而带入了许多木材抽出物和溶出物等胶体和溶解的物质(DCS,Dissolvedandcolloidalsubstances)。随着纸机白水封闭循环程度的提高,会引起DCS的富集,从而影响到纸机的操作和成纸的性质。为解决这一特殊问题,本文对新闻纸厂的DCS的来源分布和特性进行了分析研究,并采用光学方法和装置对DCS的影响行为进行了较深入的评价和探讨。
本论文主要对DCS物质的来源、分布、特性及其对造纸过程的影响进行了研究。论文研究了新闻纸机湿部系统的胶体和溶解的物质(DCS)的来源,并利用的水质参数(如COD、TOC、电导率和紫外吸光度等)等指标,表征了DCS在新闻纸机湿部的实际分布状况。研究表明,热磨机械浆TMP和磨石磨木浆GP是湿部DCS的主要来源,约占总来源的83.3%(以COD计)。在新闻纸机湿部这种特定的环境下,紫外吸光度存在表征过程水质的可能性。
通过采用甲基叔丁基醚(MTBE)对来自于纸机过程水样和沉积物以及TMP制浆系统的沉积物样品进行抽提,并在硅烷化后对其进行了GC-MS分析,确定了新闻纸厂过程水和湿部沉积物中的主要成分为树脂酸、脂肪酸、甘油酯和甾醇类物质。此外,过程水中还含有单糖和降解后的木素类物质,并对这些成分的来源和影响进行探讨。
论文中采用一种机械分散方法制取了三油酸甘油酯、油酸的模拟物CRC(ColloidalResinComponent),并以此对新闻纸机湿部系统进行了研究。研究表明,油酸模型物对PEO/PFR和PEI/CPAM助留系统的首程留着率的影响要大于三油酸甘油酯模型物,PEO/PFR助留系统比PEI/CPAM更适应模型物浓度的增加。这两类模型物浓度的增加会对抗张指数、撕裂指数、零距抗张强度和光散射系数等纸张物理性质造成负面影响。
本论文采用基于光学原理的一系列分析方法,较深入地表征和评价了DCS在新闻纸湿部系统的影响行为。
针对系统封闭后助留系统的失效问题,本文基于透光脉动的原理,研发了适合研究填料絮凝的絮凝分析系统,并利用该系统考察了DCS在不同助留系统对不同的填料体系(滑石粉,PCC)絮凝尺度的影响。研究表明,在CPAM/胶体硅系统中,DCS浓度的增加会造成对滑石粉絮凝尺度的下降,但对PCC的絮凝尺度却出现上升。对于单组分的PEO助留系统,一定程度的DCS浓度的增加可以显著提高其絮凝尺度,起到了与Cofactor相同的作用。
本文还研究了DCS浓度变化对助留系统中形成的絮团的剪切适应性的影响。在此基础上,探讨了机浆新闻纸系统中在DCS浓度较高的情况下助留系统的絮凝尺度与絮凝机理的对应关系,并利用三方差分析法描述了不同助留系统对不同分散系统的整体适应能力、剪切适应能力以及适应DCS浓度变化的能力。
为了研究封闭程度增加后新闻纸系统中出现的树脂和胶粘物问题,文中开发了一种基于光学原理的评价湿部DCS中树脂和胶粘物动态析出和沉积的测量装置,并利用该装置研究和评价了湿部系统剪切速率、阳离子需求量、电导率和pH值等参数的变化对DCS沉积与析出的影响。研究表明,不同的剪切速度造成DCS中胶体组分的析出量的不同,剪切速度越大,析出量越多。在本实验条件下pH值和阳离子需求量的增加都会导致DCS沉积和析出量的增加。Al3+、Ca2+和Na+等浓度的变化会影响白水中DCS的稳定性,过程化学品(如松香胶等)在系统中的残留也会造成DCS失稳。
根据DCS中主要组成部分的吸收光谱特性,提出了一种基于紫外和近红外双波长原理的DCS浓度的测试方法,并建立了相关的补偿数学模型,初步解决了实际过程中纤维、填料以及杂质等对测量过程的干扰问题,为实际生产实现DCS浓度变化的监控奠定了基础。