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| 白水循环对新闻纸抄造的影响 |
工艺技术
Paper and Paper Making Vol.30 No.12 Dec. 2011
在新闻纸抄造过程中，随着
白水循环使用程度的增加，水中溶
解物质和胶体物质（Dissolved and
Colloid Substances，DCS） 不断
积累，其中的溶解物(DS) 和胶体
物(CS) 是造纸白水封闭循环中
最主要的阴离子组分。这些阴
离子物质主要为木素及其衍生
物、碳水化合物、阴离子添加物
等[1]，它们通过两种机理来影响
湿部化学：一是中和阳离子助
剂；二是体系中阴离子垃圾不断
积累造成类似树脂沉积。其中木
素及其衍生物、树脂类是“阴离
子垃圾”的主要成分[2]，极易在
白水中富集。DCS 在浓度较高
时，会削弱阳离子助剂的效果；
胶体物具有黏性，容易在纸机工
艺备品及设备上沉积，降低工艺
备品的滤水性，引起断纸；DCS
积累过多，导致白水系统化学环
境恶化，增加化学品用量，阻碍
白水封闭循环，产生腐浆；对成
品纸的物理指标，如裂断长、耐
破指数、伸长率和白度等均有影
响。减少阴离子垃圾影响的最有
效方法是使用定着剂(fixative)
或阴离子垃圾捕捉剂(ATC)。
ATC 为高阳电荷密度的线性低
分子质量的聚合物[3]，如聚胺、
聚乙烯亚胺(PEI)、聚二烯丙基
二甲基氯化铵(PDADMAC) 和
一些无机的铝化合物( 硫酸铝、
聚合氯化铝等)。这些物质都具
有较强的电荷中和能力，可以减
少干扰物质对阳离子助剂的负
面影响。
1 实验
1.1 浆料和白水
浆料：APMP 浆板，NBKP
浆板，商品DIP 风干浆；混合浆
料组分为APMP:NBKP:DIP ＝
30:15:55，混合浆的性质如表1
所示；白水：实验室自制。
表1 混合纸浆指标
打浆度/
oSR pH值
电导率/
(μs·cm-1)
浓度/
%
白度/
%ISO
76 7.0 212 3.5 62
1.2 化学助剂
阳离子聚丙烯酰胺（CPAM），
分子量500 万左右，电荷密度
在pH 5 时为1.2 meq·g-1； 聚乙
烯亚胺(PEI)，分子量5 万左
右，电荷密度在pH 7.0 时为
5.0 meq·g-1； 膨润土，碳酸钙
（CaCO3），均为工业品。
1.3 实验仪器
DDJ 型动态滤水仪，JH-722
型可见分光光度计，WGZ-2000
型浊度计，pH200、EC200 型
便携式测定仪，ZQJ1-B 纸样
抄片器，DC-KZ300C 型电脑
测控抗张试验机。
1.4 实验过程及分析方法
纤维留着率测定：纸浆中
的细小纤维含量按照TAPPI 标
准T261CM-94 进行测定，细小
纤维留着率用DDJ 动态滤水仪
测定[4, 5]。
混合浆料的制备：将1.1 中
浆料（足够n 次制备循环白水的
浆量）调整至浓度3.5%，首先
加入PEI 0.2%（对绝干纤维），
搅拌60 s，然后添加碳酸钙5%
（对绝干纤维），混合均匀后，在
低速搅拌下加入CPAM 0.1%
( 对纤维量)，混合60 s，最后加
入膨润土0.2%( 对纤维量)，继
续搅拌90 s，备用。
循环白水的制备：将3.5％
的浆料用一次原白水（混合浆料
脱出的一次白水）稀释到0.5%
的浓度，在50 ℃ 水浴中以100
r·min-1 搅拌1 h，然后抄片、烘
白水循环对新闻纸抄造的影响
●史长伟1，嵇岿然2
（1.齐齐哈尔大学，齐齐哈尔 161006；2. Metso公司，北京 100000）
摘要：研究新闻纸抄造系统不同循环次数的白水性质，以及白水中的溶解物质DCS 对聚乙烯亚胺（PEI）、阳离子聚
丙烯酰胺（CPAM）、膨润土组成的三元微粒助留助滤效果的影响。结果表明：随着循环次数的增加，白水性质变差，
DCS 的累积降低了CPAM 的助留效果，助留助滤效果也随之降低。
关键词：新闻纸；白水封闭循环；DCS
中图分类号：TS75 文献标识码：A 文章编号：1001-3609(2011)12-0001-03
本课题得到黑龙江省教育厅科学技术研究项目的资助（项目编号11551535）。
工艺技术
2011 年 1 2 月 第 30 卷 第 1 2 期
干、检测，过滤出的滤液即为二
次循环白水。为了得到更高循
环次数的白水（n 次），可将此过
程再循环n 次，即用得到的滤液
再稀释新的原浆料，再过滤浓缩
取得n 次循环白水（见图1），标
注循环次数，用于后续实验[6]。
图1 循环白水制备流程
2 结果与讨论
2.1 循环次数对白水性质的
影响
2.1.1 循环次数对白水浊度的
影响
图2 白水循环次数对白水浊度的影响
从图2 看到白水浊度随着
循环次数的增加呈现先降后升
的趋势，这是由于初始循环的白
水中助留剂含量逐渐累积增多，
提高了助留的效果，此过程助留
剂的累积作用占主导地位。各种
干扰物质累积量的进一步增加，
使得助留助滤效果变差，此过程
累积的干扰物质影响占主导地
位。实验发现循环次数在40 次
时浊度开始出现上升趋势。
2.1.2 循环次数对白水吸光度
的影响
从图3 看到，循环次数对白
水吸光度的影响也是呈现先降
后升的规律。其原因是初始循
环的白水中CPAM 与PEI 含量
逐渐累积增多，提高了系统助留
的效果，颗粒类物质在白水中的
含量在减少，此过程助留剂的累
积作用占主导地位。后期由于
白水系统中干扰物质累积量增
加，助留助滤受到的影响加大，
此过程累积的干扰物质影响占
主导地位。同样发现，循环次数
在40 次时吸光度开始出现上升
趋势。
图3 白水循环次数对吸光度的影响
2.1.3 循环次数对白水电导率
的影响
图4 白水循环次数对电导率的影响
从图4 看到，初始循环阶段
白水电导率呈现缓慢上升，然后
快速上升后期又趋于平缓。原
因是初始循环的白水中可导电
的离子积累不多，各种助剂的作
用还在主导系统，电导率上升缓
慢，白水循环中期由于浆料中
的各种离子存在于白水中，助剂
受到干扰在增加，留在纸页上的
各种离子类物质减少，随白水带
出，进入循环水中，电导率快速
提高。白水循环后期虽然干扰物
质作用占主导，但是水中与纸页
中的离子趋于一个平衡状态，因
此电导率呈现缓慢增加的趋势。
从图中可以看到在白水循环30
次时开始快速增加，到白水循环
70 次时开始趋于平缓。
2.2 循环次数对抄纸的影响
2.2.1 白水循环次数对纤维留
着率的影响
通过在混合浆料中加入不
同循环次数白水的方法来分析
循环白水中的DCS 对CPAM
（0.1％绝干纤维）助留助滤体
系的影响，如图5 所示。
图5 白水循环次数对纤维留着率的影响
从图5 看出，白水循环初
期，在30 次时纤维留着率还下
降得不多，助剂的作用还很明
显。超过30 次之后DCS 会明显
降低细小纤维的留着率。并且
随着白水循环回用次数的增加，
细小纤维的留着率显著下降，干
扰作用抵消了助剂的部分效果，
可见白水中的DCS 能够显著降
低CPAM 的作用效果。这是因
为DS 为DCS 中阴离子垃圾的
主要来源，是造成CPAM 留着
效果下降的主要原因。
2.2.2 白水循环次数对成纸裂
断长的影响
从图6 看出，随着白水循
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Paper and Paper Making Vol.30 No.12 Dec. 2011
环次数的增加裂断长呈现降低
的趋势，造成这个结果的原因是
累积的DCS 增加。DCS 中含
有高比例的树脂酸和脂肪酸，树
脂酸和脂肪酸有一根很长的碳
氢直链，在它的一端有一个极性
基团，它的存在降低了水的表面
张力，阻碍了纤维与纤维之间氢
键的形成，减少了纤维氢键的数
量，使得纤维之间的结合力变
小，从而导致了纸页强度的降
低。
图6 白水循环次数对裂断长的影响
2.3 白水循环次数对CPAM留
着效果的影响
从图7 看出，随着CPAM
加入量的增加，细小纤维留着率
呈现上升趋势。但是在白水循环
回用次数超过70 次，而CPAM
加入量超过0.4％绝干浆时，继
续增加用量，细小纤维的留着率
变化趋于平缓。而白水循环回
用30 次的试样随着CPAM 加
入量的增加，纤维留着率仍然呈
现增加的趋势。
图7 CPAM对不同循环次数
的留着率的影响
3 结论
通过上述研究，可以得出以
下结论：
3.1 随着循环使用次数的增
加，白水中干扰物质不断积累，
浊度在循环40 次时开始出现上
升趋势；循环次数30 次时电导
率开始快速增加，到70 次时开
始趋于平缓。
3.2 新闻纸混合浆中含有大
量的溶解物质和胶体物质DCS
（来自APMP 与DIP），这些物质
随白水循环次数的增加而不断
累积，导致细小纤维的留着率下
降，降低了CPAM 助留体系的
使用效果。
3.3 白水循环使用次数增加，
降低了纸页的裂断长。这是由
于累积的DCS 物质增加，使树
脂酸和脂肪酸含量增加，减少纤
维间结合力所致。
3.4 白水循环30 次时随着
CPAM 加入量的增加，纤维留着
率呈现增加的趋势，助留助滤体
系受干扰较小；白水循环次数
超过70 次，CPAM 加入量超过
0.04％（对绝干浆）时，纤维留
着率变化不大。
参考文献：
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究[J]. 中国造纸，2001，20(3)：11-14.
Effects of White Water Cycling on Newsprint Making
SHI Chang-wei1, JI Kui-ran2
(1. Qiqihar University, Qiqihar, 161006 China;
2. Metso Company, Beijing, 100000 China)
Abstract: The property of newsprint white water, and the effect of interfering substance DCS on the micro-particle retention
system of PEI, CPAM and bentonite in white water system were researched. The results showed that the property of white water is
bad with the increase of the cycling times, the DCS can lower the retention result of CPAM, so the retention effect lowers with the
increase of the cycling times too.
Keywords: newsprint; white water cycling system; DCS
收稿日期：2011-09-01 |
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