利用廢紙漿進行抄造的過程中微膠粘物的控制十分重要。所謂微膠粘物，一般是指能通過o. 15麵縫篩的膠粘物部分，主要是系統(tǒng)中以溶解或膠體的狀態(tài)存在的物質(zhì)（Dissolved and Colloidal Substances，以下簡稱DCS)。DCS物質(zhì)在抄造系統(tǒng)中會因溫度、濃度、剪切、pH或化學環(huán)境的突變 而失穩(wěn)，一部分溶解物質(zhì)可能會析出成為新的膠體物質(zhì)，一部分膠體物質(zhì)則會聚結(jié)變大，沉積在造

紙網(wǎng)、毛布、真空輥、吸水箱、烘缸、紙頁等處，造成生產(chǎn)不穩(wěn)定和紙張品質(zhì)下降。

目前在漿內(nèi)對微膠粘物含量進行控制的有效方法主要有化學固著劑法和生物酶分解法兩大 類?；瘜W固著劑主要有硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚胺、聚二甲基二烯丙基氯化銨、聚乙烯亞胺、聚乙烯 胺、高陽離子度淀粉等，它們都具有分子量小、正電荷密度高的特點，因此能將陰離子性較強的 DCS成分有效地固定到紙張纖維上，經(jīng)抄紙帶出抄造系統(tǒng)，使系統(tǒng)得到凈化[1]。生物酶的方法中 目前比較成功的是利用酯酶對脂肪酸甘油酯等膠粘物成份進行分解,在此作用下膠粘物尺寸變小 或者粘性降低，達到有效控制膠粘物沉積的目的w。但是，分解產(chǎn)物中的脂肪酸物質(zhì)，雖然其本身 不具粘性的，卻會使抄造系統(tǒng)的陽離子需求量增加，同時和系統(tǒng)中的鈣、鎂、鋁等離子結(jié)合仍然會 產(chǎn)生粘性較大的物質(zhì)，造成沉積，因此可以說化學固著劑對應用于漿內(nèi)的酶類膠粘物控制劑的成 功使用也起著重要的支撐作用[3]。

但是使用固著劑將DCS成分(尤其是其中的憎水性成分)固著到紙張上，對紙張的強度性能會 產(chǎn)生不良的影響[4]。另一方面，目前二次纖維回收利用率在增加的同時，低廉混合廢紙的回用程 度也增加，加之工程用水的封閉程度也越來越高，使紙的質(zhì)量也有逐漸變差的趨勢。因此，有必要 尋找新的助劑或技術，使其既能有效地控制膠粘物又能抑制紙質(zhì)的下降。高陽離子度淀粉被認為 具有此項功能，原因是它能以氫鍵作用的方式和纖維素產(chǎn)生作用，因為它具有多羥基結(jié)構(gòu)和類似 纖維素的獨特分子構(gòu)型，與紙漿纖維有極好的親和性，對溶解于水中的低分子碳水化合物也有很 好的去除作用[5_6]。鑒于此，我們認為，不同分子量高陽離子度瓜爾膠控制廢紙漿微膠粘物的特性,與淀粉結(jié)構(gòu)極為相似的瓜爾膠，因其直鏈上大部分伯羥基 和仲羥基都處于外側(cè)，半乳糖支鏈并不遮住醇羥基，比淀粉具有更大的氫鍵結(jié)合面積，更短的氫鍵 結(jié)合距離以及更大的氫鍵結(jié)合力，因此，如果將瓜爾膠制成高陽離子度產(chǎn)品（高陽離子度瓜爾膠， highly cationic guar gum，以下簡稱HCG)，貝IJ在水溶液中，HCG好要比HCS分子能更多地形M 鏈結(jié)構(gòu)，其活性基團要比HCS更容易接近DCS目標物,其微膠粘物控制效果應好于HCS。但是， 對于此設想的證實，目前基本上沒有具體的文獻可供參考。

因此，本論文采用不同分子量級別的高陽離子度瓜爾膠,考察其控制微膠粘物含量及其對紙 張物理性能的影響，希望通過此項努力，開發(fā)出能有效控制微膠粘物含量同時能更好地抑制廢紙 漿紙張強度性能下降的新型固著劑。

1實驗

1.1主要實驗原料

脫墨漿(取自山東德州正大集團有限公司新聞紙漿線的貯漿池），其PH值為9.2, ？電位為 -35. lmv,液相的陽離子需求量為0.690min〇l/L;高陽離子度瓜爾膠(HCG)，自制，電荷密度為0. 630 mmol/g固體;用作對比的固著劑是應用比較普遍的聚胺(韓國娥林株式會社產(chǎn)品，電荷密度為 6.8mm〇l/g固體，以下簡寫為PA)，成分上為二甲基胺和環(huán)氧氯丙烷的縮聚物。

1.2實驗方法

1.2.1不同分子量高陽離子度瓜爾膠的制備

將堿溶解在適量的水中，噴入瓜爾膠后攪拌一定的時間,使其混合均勻。再將環(huán)氧丙基三甲 基氯化銨陽離子醚化劑加人瓜爾膠中，攪拌均勻，放人烘箱，在指定的溫度下反應一定的時間，得 到粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用一定濃度的乙醇溶液浸泡，過濾，洗滌，真空干燥后即得季銨鹽型髙陽離子度 瓜爾膠(HCG)。用膠體滴定的方法測得HCG的電荷密度為0• 66mm〇l/g。

將制得的HCG溶解成0• 4%的溶液，在pH值為1、酸化溫度為60〇C的條件下進行降解處理， 反應一定時間后取出一部分樣品加人NaOH終止反應。圖1表明了不同酸解時間下得到的瓜爾膠 溶液流經(jīng)毛細管粘度計的時間，由此可以間接地得知各級陽離子度瓜爾膠分子量的差異情況。

1.2.2 HCG固著劑影響漿料濕部化學性能的考察

取相當于10克絕干漿的廢紙脫墨漿,加人一定量的固著劑，攪拌lmin后，將漿料濃度調(diào)整至 1.0%。采用SZP06 4電位儀(德國mlltek公司）測定儀測定纖維的$電位;用動態(tài)濾水儀DDT- 0305S(韓國Gist株式會社)測定漿料的濾水性能，同時保留濾液測定其PH值、電導率;濾液經(jīng)24 小時自然沉降后取上層清液，用Lp2000-11濁度儀（美國Hanna Instrument公司）測定其濁度，用 PCD03顆粒電荷測定儀(德國mtitek公司）測定其陽離子需求量，再參考GB11914 -89標準測定 其COD含量。

1.2.3抄片與紙張物理性能的測定與比較

疏解后的菜料在標準紙頁成形器（Canada Labtech Instruments Co.)上抄成手抄片，經(jīng)壓榨、干 燥后制得定量為60g/m2 的手抄片。分別按照08/1451.3 -1989、08/〇'453 -1989、(^/了455.1 - 1989、GB/T 457 -1989測定紙張的厚度、抗張強度、撕裂強度和耐折度。

2結(jié)果與討論

2.1不同分子量HCS的濕部化學行為

通過測定固著劑加人前后漿料纖維的纟電位、漿料液相的陽離子需求量、濁度、COD以及濾水 速度等的變化考察了不同分子量HCS所具有的不同濕部化學行為，不同分子量高陽離子度瓜爾膠控制廢紙漿微膠粘物的特性,由此推斷了它們不同的微膠粘 物控制效果和機理。

研究中首先將純漂白化學木漿與部分新聞紙紙機白水混合制備了模擬的廢新聞紙漿，考察了 高陽離子度瓜爾膠被纖維吸附的性能，結(jié)果如圖2所示。

由圖2可以看出，未降解的HCG對4電位的影響最大，降解時間越長，所得的HCG對專電位 的影響最小。由此可見，在電荷密度大致相同的情況下，分子量越大的HCG越容易使?jié){料纖維的 專電位上升，也就是說分子量越高的HCG更容易被纖維吸附;反言之，分子量越小的HCG越容易 與漿料液相中的DCS作用。

圖3表明，隨著四種固著劑加入量的增加，漿料液相的陽離子求量不斷下降。其中聚胺的作 用最顯著，這是由于其電荷密度要比陽離子瓜爾膠大得多的緣故。480分鐘和120分鐘降解的 HCG次之，未降解的HCG作用效果最差。這和圖2所推導的結(jié)果是一致的?？梢愿爬ǖ卣f，對陰 離子垃圾的中和作用，分子量越小的HCG效果越明顯。這是因為分子量小的HCG，在相同的重量 基使用量條件下含有的分子個數(shù)越多，越容易與DCS成分作用的緣故。

由圖4可以看出，隨著固著劑加人量的增加，漿料液相的COD有不同程度的下降。文獻報導, 使用一般的固著劑只能將濾液COD值下降15 -20%[7],但是意外的是，使用HCG時，COD的下降 率要比使用聚胺時高得多。這可能是因為HCG能與廢紙漿液相中的某些COD成分（比如果膠類 物質(zhì)）的結(jié)合能力要好于聚胺，這種結(jié)合能力很可能與氫鍵作用有關。

80

20

0.040.080.120.1600.040.080.120.16

圖4 PA與不同分子1HCG固著劑對廢紙裝 濾液C0D含量的影響

圖3 PA與不同分子量HCG固著劑對廢紙漿 濾液陽離子需求量的影響

絕干固著刑加入量(％絕干漿）絕干固著劑加入置(％絕干漿}

80

400

0.040.080.12

絕干固著劑加入置(％絕千漿）

0.16

圖6 PA與不同分子fHCG固著劑 對度紙漿濾水速度的影響

圖5 PA與不同分子fHCG固著刑 對廢紙漿濾液濁度的影響

另外陽離子瓜爾膠中,120分鐘降解的HCG作用效果最好,未降解HCG和480分鐘降解的 HCG作用效果次之，說明分子量適中的HCG與COD成分的結(jié)合能力最好，但是其中更深人的原 因有待于進一步探明。

從圖5可以看出，固著劑的加人量在絕千漿的0.05%內(nèi)時，不同分子量高陽離子度瓜爾膠控制廢紙漿微膠粘物的特性,隨著固著劑加人量的增加,漿料液 相濁度的下降十分明顯，而加人量大于〇.〇5%后，濁度變化十分緩慢□這說明陽離子電解質(zhì)的加 入對去除廢紙漿漿料液相中的膠體物質(zhì)組分相當有效。特別值得注意的是，盡管HCG的電荷密 度遠小于聚胺，其去除膠體物質(zhì)的效果等同于后者，說明HCG與膠體物質(zhì)的作用原理除電性中和 與凝結(jié)作用外，還有其它作用機理存在，根據(jù)HCG的特殊化學結(jié)構(gòu)，這種特殊的機理很可能就與 氫鍵作用有關。

圖6表明了不同固著劑對漿料濾水性能的影響。由圖可知，未降解的HCG對濾水速率的提高 最大，聚胺對濾水速率有一定程度的提高，但HCG120和HCG480對濾水速度的影響較小。理論 上，陽離子電解質(zhì)與漿料組分之間可能存在電性中和(charge neutralization)、補丁(patching)和架橋 (bridging)等作用，純粹的電性中和只能導致陰性和陽性電解質(zhì)復合體的生成，補丁機理導致凝結(jié) 現(xiàn)象(coagulation)，架橋機理則導致絮凝現(xiàn)象(flocculation)。固著劑的電荷密度、分子量、分子構(gòu)型 等的不同將導致不同的作用機理。上述結(jié)果表明:低分子量的HCG主要以電性中和的機理作用， 例如中和DCS中的DS(溶解物質(zhì)），這對濾水性能的影響較小;聚胺則可能以凝結(jié)機理作用，膠體 粒子的凝結(jié)變大能促進濾水，而未降解HCG的作用機理則可能包括凝結(jié)、絮凝、氫鍵等多種作用。 2.2固著劑對紙頁物理性能的影響

為更清楚地了解HCG具有的增強作用，研究過程中首先以純針葉木為原料，打漿至打漿度 48°SR，加入不同降解程度的高取代度陽離子瓜爾膠后制備了手抄紙并進行了強度測定，結(jié)果見圖 7〇

圖7中采用T -TEST統(tǒng)計分析法對強度數(shù)據(jù)進行比較，從而確定經(jīng)固著劑處理的樣品與空白 樣品間是否存在差異。該方法以P值表示差異的有意性，P值小于〇.〇5表示兩者間存在明顯的差 異，P值大于〇.05表示兩者間在統(tǒng)計意義上沒有差異[8]。對于統(tǒng)計意義上與空白處理沒有差異的 點，在圖中將它們表示在兩條虛線之間（圖8也作了同樣的處理)。由圖7可知：

'對抗張強度,未降解HCG (HCG0)少量使用時（絕干量小于0_07%),對抗張強度有增強作 用，用量增大時破壞了勻度，導致強度下降;HCG 30、120、480的分子量較低,導致勻度破壞的程度 較弱，對抗張強度沒有不良影響;對撕裂強度，整體來看，陽離子瓜爾膠對撕裂強度有增強作用。 其中HCG 0對撕裂強度沒有不良影響;HCG 30有明顯的增強作用，當用量達到絕干量的0.14% 時，強度達到最大，用量繼續(xù)增大,增強效果有所減弱;HCG 120的用量在0.14% (對絕干量）以內(nèi) 時，對撕裂強度有增強作用;HCG480的用量小于0.07%(對絕干量）時，有增強作用，用量增大，增 強作用不明顯;對耐折度，當HCG 0的用量大于0• 20%時，耐折度有明顯的提高;HCG 30和HCG 120均有明顯的增強作用;HCG 480的用量在0.14%以內(nèi)時，對耐折度有提高作用。因此綜合地 講，對于較純凈的漿料系統(tǒng)，HCG的增強作用還是比較明顯的，尤其是對耐折度的提高最為明顯。

圖8是使用脫墨廢紙漿進行抄造時加人HCG對紙張其強度的影響。不同分子量高陽離子度瓜爾膠控制廢紙漿微膠粘物的特性,由圖可知：對抗張強度， 在整個作用量范圍內(nèi)，四種不同降解程度的HCG基本上沒有不良影響;對撕裂強度的影響：當 HCG 0的用量小于0.14%時，對撕裂強度沒用不良影響，用量大于0.14%時,反而會引起強度的下 降;HCG 30用量小于0• 07%時,會使強度下降，用量增大時,對撕裂強度沒有不良影響;在整個用 量范圍內(nèi),HCG120和HCG480對撕裂強度沒用不良影響;對耐折度，在整個用量范圍內(nèi)，HCG 0和 HCG 30對耐折度有明顯的提高作用;當HCG 120的用量達到絕干量的0.20%時，對紙張的耐折度 有所提高;HCG 480分子量最低，對纖維的絮凝作用小，對耐折度沒有增強效果，但也沒有不良影 響。綜合地講，與使用純化學漿的情況相比,使用脫墨漿時HCG的增強作用減弱，但是仍然起到 了維持強度的效果，并且增加耐折度的效果仍然是最明顯的。