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聚合氯化鋁（PAC）在造紙工業(yè)中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2020-03-14 瀏覽次

聚合氯化鋁在造紙工業(yè)中除部分用于污水和清水處理（造紙中）外，其主要用途是用于松香中性施膠沉淀劑和助留、助濾劑，此外，它還可用于控制樹(shù)脂障礙和作為陰離子雜質(zhì)的捕捉劑等等。
1）聚合氯化鋁用于松香中性施膠沉淀劑
由于全球范圍內(nèi)的資源緊缺，造紙用原料變得越來(lái)越寶貴，用更廉價(jià)的CaCO3填料來(lái)盡可能多地替代纖維變得更為實(shí)際，因此歐洲于八十年代中期率先采用松香中性施膠技術(shù)生產(chǎn)中性紙張，該生產(chǎn)過(guò)程可用 CaCO3 作為填料，這項(xiàng)技術(shù)成功的關(guān)鍵之一是用聚合氯化鋁代替?zhèn)鹘y(tǒng)的明礬作為施膠沉淀劑。
由于聚合氯化鋁可在中性甚至堿性范圍內(nèi)仍能保持較高的正電性，而不像Al2(SO4)3那樣很快形成Al(OH)3沉淀，而且由于聚合氯化鋁的預(yù)水解，它不像Al2(SO4)3那樣把系統(tǒng)的pH值降得很低，所以，聚合氯化鋁是十分理想的進(jìn)行中性施膠的新型鋁源，其施膠pH值可達(dá)到7.5。
繼歐洲之后，北美和其他許多地區(qū)的紙廠都相繼采用了這項(xiàng)技術(shù)變酸性造紙為中性造紙。利用這種方法進(jìn)行中性施膠不僅大大降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也克服了用合成膠料（如AKD等）進(jìn)行中性施膠時(shí)存在的一些難以避免的缺點(diǎn)（如打滑、施膠度難以控制等）。即使如此，由于聚合氯化鋁是一種處于亞穩(wěn)狀態(tài)下的、復(fù)雜的無(wú)機(jī)高分子聚合物，因此，在使用過(guò)程中還存在著能否合理選用及其產(chǎn)品本身的穩(wěn)定性等諸多問(wèn)題，這還有待于在今后的研究和開(kāi)發(fā)中進(jìn)一步得到解決。
2）聚合氯化鋁用作助留、助濾劑
濕部化學(xué)是研究在脫水、成形過(guò)程中，紙料中的各種細(xì)小組分、添加劑以及纖維之間相互作用的表面及膠體化學(xué)的規(guī)律。在過(guò)去的十幾年當(dāng)中，濕部化學(xué)的主要發(fā)展趨勢(shì)是造紙過(guò)程由酸性向中、堿性環(huán)境的過(guò)渡，而近些年來(lái)，另一種發(fā)展趨勢(shì)是在造紙濕部廣泛使用各種各樣的化學(xué)添加劑及添加系統(tǒng)。我國(guó)造紙工業(yè)以非木材纖維原料為主，其中又以禾本科植物纖維原料為主，由于草漿本身存在纖維短，雜細(xì)胞含量高，造成紙張強(qiáng)度差，抄紙過(guò)程中濾水困難，因而研究其在中、堿性條件下抄紙及利用各種助劑提高留著、濾水性能是適合我國(guó)國(guó)情的濕部化學(xué)的研究方向。
用作助留劑
目前，許多學(xué)說(shuō)都認(rèn)為，細(xì)小纖維和填料等在紙頁(yè)中的留著主要通過(guò)兩種方式作用，即機(jī)械截留和膠體絮凝作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而隨著對(duì)留著機(jī)理不斷深入的研究，認(rèn)為后一種作用更為重要。機(jī)械截留作用主要是顆粒機(jī)械地留著在逐漸形成的紙頁(yè)結(jié)構(gòu)中，這種機(jī)理類(lèi)似于過(guò)濾作用，它僅僅適用于紙料中的較長(zhǎng)纖維部分，無(wú)法說(shuō)明細(xì)小組分留著率高的原因，也無(wú)法解釋助留劑的助留效果。
當(dāng)前，越來(lái)越多的研究集中于有關(guān)細(xì)小纖維及填料的留著機(jī)理，這些研究建立了許多不同的概念和模型，為解釋和發(fā)展留著機(jī)理、優(yōu)化工藝過(guò)程提供了理論基礎(chǔ)。膠體絮聚作用包括凝聚作用（coagulation）和絮凝作用（flocculation）。凝聚作用（coagulation）指用無(wú)機(jī)鹽或分子量小、電荷密度較高的聚合物使膠體懸浮液失去穩(wěn)定性而發(fā)生絮聚的作用，所產(chǎn)生的絮聚物是細(xì)小而緊密聚集的沉淀物，它主要是通過(guò)電荷中和、異相凝聚和補(bǔ)綴作用幾種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
絮凝作用（flocculation）指用一長(zhǎng)鏈聚合物將膠體結(jié)合在一起，使膠體懸浮液失去穩(wěn)定性而發(fā)生絮聚的作用，所產(chǎn)生的絮凝物為粗大、疏松、多孔的團(tuán)塊。絮凝作用主要通過(guò)橋聯(lián)絮凝作用和網(wǎng)絡(luò)絮凝作用兩種形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
用作助濾劑
由于紙料的脫水過(guò)程會(huì)直接影響紙張的質(zhì)量和紙機(jī)的運(yùn)行性能，而且濾水性能的提高可以提高生產(chǎn)率，改善紙頁(yè)成形，降低干燥部能耗等，所以提高紙料的濾水性能是濕部化學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。在通常情況下，幾乎所有的助留劑和電荷中和劑均兼有助濾功能，所以硫酸鋁、聚合氯化鋁、陰離子淀粉、聚電解質(zhì)以及微粒助留系統(tǒng)都可以起到助濾作用。
3）聚合氯化鋁的其它用途
隨著造紙過(guò)程逐漸由酸性轉(zhuǎn)向中、堿性范圍，白水封閉程度不斷提高，高得率漿及涂布損紙數(shù)量的增加，紙漿中的陰離子雜質(zhì)問(wèn)題就越來(lái)越突出，若得不到及時(shí)處理，它將會(huì)嚴(yán)重影響到紙機(jī)操作及成紙質(zhì)量。實(shí)踐證明，本身帶有較高陽(yáng)電荷的聚合氯化鋁是一種良好的雜質(zhì)捕捉劑，它能與這些陰離子雜質(zhì)結(jié)合并將其沉積到纖維上，從而不僅控制了陰離子雜質(zhì)在紙漿中的干擾作用，也改善了紙漿的濾水性能，因?yàn)榧词股倭康年庪x子纖維降解產(chǎn)物也會(huì)大大影響紙料的濾水作用。
與此同時(shí)，聚合氯化鋁可以很容易地吸附到纖維表面，還可以吸附帶有負(fù)電荷的填料和細(xì)小纖維，使它們更多地留著在紙頁(yè)內(nèi)部；與其他有機(jī)聚合物的協(xié)同作用可以有效地提高細(xì)料的留著率，并改善漿料的濾水性能。
此外，聚合氯化鋁還可以有效地控制樹(shù)脂障礙，其原理與消除陰離子雜質(zhì)相同。與Al2(SO4)3相比，聚合氯化鋁可以更有效地將樹(shù)脂固著在纖維上，同時(shí)聚合氯化鋁的使用可以大大減少BaSO4等不溶物的沉積。