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湿强纸的再制浆细轴蒲桃

2022-08-30
湿强纸的再制浆
Repulping Wet-strenght Paper
对纸厂来说,废纸纤维是一种重要的原料来源,具有经济优势,造纸厂可以利用原纤维与二次纤维的配抄以及回用损纸和切纸边,以降低原料费用。由于二次纤维需求增加,使用永久性湿强树脂如聚酰胺多胺—表氯醇抄造的纸,成了一种重要的纤维原料。然而,这些纸特别是未漂白纸和废瓦楞纸箱(OCC)难以再制浆。漂白湿强纸的再制浆一般使用次氯酸钠,由于它对未漂湿强纸不能进行完全再制浆以及环境法规要求纸厂降低产生的可吸收有机卤素(AOX)废水的排放,因此,限制了次氯酸钠的使用。
据报道,过二硫酸盐(M2S2O8)和过一硫酸钾(在三聚盐2KHSO5.KHSO4.K2SO4中的活性成分是KHSO5)是漂白湿强纸再制浆的有效试剂。但是,在常规的中性或碱性再制浆工艺条件下,这种试剂用于OCC湿强纸和未漂纸的效果要差些。我们不期望氧化剂和木素之间的副反应使得未漂白纸难以再制浆,分解成自由基的氧化剂能够抽提木素中的氢,形成非活性自由基,最大程度地留下未被氧化的湿强香木莲树脂,用过量的氧化剂能够克服副反应。然而这样做费用昂贵,效率不高,且对纤维有损伤。
经过进一步研究有机和无机过氧化物的化学性质,发现其在氧化-还原和聚合过程中很重要。在适当的反应条件下,氧化剂被金属激活,或者通过热分解形成自由基。大量再活化的自由基能够从饱和的和非饱和的反应物中抽提氢或者其它原子,加到未饱和的反应物上与其它的自由基结赤苍藤属合或聚合成二聚物,或者进行氧化还原反应,包括电子和配位体转移过程。反应物如:聚亚己基二酰胺(NyLon—6.6),类似于PAE主链的一种线型聚酰胺,被H2O2离子氧化。
据报道,被金属配位体催化的氧化剂通过氧化反应在氧化的反应物上与胺能进行一种亲核反应,裂开多肽。过氧化氢中羟基与木素中代表酚和非酚原子核的模型化合物之间进行的反应,发现是依赖于反应pH值。以上的研究显示,在有利于自由基湿强树脂反应而非自由基木素反应的条件下,自由基能对未漂白的湿强纸进行有效的再制浆。在本研究中,用无机氧化剂对湿强纸再制浆进行了实验,pH值、时间、温度、再湿润剂、剪切力和试剂浓度对再制浆都有影响。再制浆的纸浆用缝隙为0.15mm的振动筛筛选,定量地测定其再制浆程度。在本研究中,通过再制浆抄成的手抄片与原纸进行了干抗张强度的比较。另外,新的再制浆工艺性能与碱性未漂挂面纸板再制浆工艺在不同的纸厂进行了比较。1 实验1.1 再制浆工艺1.1.1 碱性工艺
将工业用纸切成1×1in的碎片,用含铁和铜分别少于0.15ppm和0.30ppm的自来水稀释至浓度为2%,在加热到所需的反应温度(70~90℃)前,用NaOH溶液调节pH值至11,同时轻轻地搅拌纸浆。如果需要,加入氧化剂,再加入NaOH调节pH值至11。然后,在反应温度下混合纸浆60min,送至纤维分离机,并在3000r/min下剪切几分钟。用缝隙为0.15mm的振动筛筛选20min,筛渣(未蒸解组分)在105℃温度下干燥。1.1.2 两段pH值工艺
将工业用纸切成1×1in的碎片,用铁、铜离子含量分别少于0.15ppm和0.30ppm的自来水稀释至浓度为2%。可选择性地加入再湿润剂,在加热所需的反应温度(即70~90℃)以前,用无机酸调节pH值,范围在3~7之间,同时轻轻地搅拌。加入氧化剂,在反应温度下至少混合30min。然后用NaOH溶液调节pH值至11华蓥润楠,在反应温度下至少混合30min。纸浆混合物送至棒式纤维碎解机,在3000r/min下剪切几分钟。用缝隙为0.15mm的振动网筛筛选20min,取得纸样,筛渣在105℃下干燥。1.2 手抄片工艺
把实验用的回收浆和原浆(浓度为0.5%)的pH值调节为7,用8inMarkIV型动态抄片器抄成重量为4g的手抄片,用手辊在毛毯上压榨湿纸页,在105℃的Williams烘缸上干燥10min,烘箱里熟化10min,手抄纸的干抗张强度用Instron测试仪测得。2 讨论
本研究中的纸样取自美国几个纸厂,列于表1。纸样含有PAE或多胺-表氯醇湿强树脂,所含湿强树脂的量由工厂提供。纸样C-F还用0.1%~0.2%的AKD进行施胶。纸的(%湿/干)湿强度均大于20%。表1 再制浆研究中使用的工业用纸,所有的纸样都含有PAE湿强树脂,B用的是多胺-表氯醇
纸样 纸中湿强剂,% 未漂挂面纸板A 0.6 未漂挂面纸板B 0.4 未漂挂面纸板C 1.0 漂白广告纸板D 1.0 未漂高级包装纸E 1.0 未漂葡萄干色托盘纸F 1.0
纸样在特定的温度、pH值下用试剂进行处理,放入密闭的不锈钢容器内,用三叶螺旋桨轻轻搅拌。除了过一硫酸钾(KHSO5或MPS)是作为三聚盐加入的之外,氧化剂加入时是活性的。在再制浆试验过程中,仔细控制搅拌,增大工艺过程中使用试剂的性能。经处理后,纸浆混合物(A-D)在3000r/min下的棒式纤维离解机中剪切3min,纸样(E、F)则需要6min。纸样E、F需要更大的剪切力使纤维完全离解,可能是由于纸中AKD含量高的缘故。2.1 碱性再制浆
含有永久性湿强树脂(PAE或多胺-表氯醇)漂白的和未漂白的纸在pH值为11时进行再制浆,尽管加入各种形式和数量的氧化剂,效果还是不好(见表2)。未漂纸样B的再制浆,用次氯酸钠作氧化剂,纸中湿强树脂剂量最少为0.4%,由于效果很差,因此不能用次氯酸钠做实验。加入丙氧基化物的线型醇(再湿润剂)降低再制浆溶液的表面张力(从60到28达因/cm),改善纸样A的湿润,但是这也不能提高再制浆的效果。对含有1%PAE树脂和AKD施胶剂的漂白广告纸板,所用试剂的效果同样不佳。表2 含有PAE和多胺-表氯醇湿强树脂的漂白和未漂白纸进行碱性制浆,温度为70℃,用试剂处理后,在3000r/min下剪切30min,加NaOH调节pH值至11
试剂 试剂用量,% pH值 再制浆时间,min 再制浆率,% 未漂挂面纸板A NaOH 7.0 11 60 50 Na2S4O8 1.0 11 60 66 KHSO5 1.0 11 60 66 KHSO5+0.1% 5.0 11 60 67 再加入湿润 未漂挂面纸板B NaOH 7.0 11 60 64 Na2S4O8 10.0 11 60 74 KHSO5 10.0 11 60 77 NaOCl 10.0 6 60 15 未漂挂面纸板C NaOH 7.0 11 60 32 Na2S4O8 10.0 11 60 58 KHSO5 10.0 11 60 61 漂白广告纸板D NaOH 7.0 12 60 48 Na2S4O8 2.5 11 60 56 KHSO5 2.5 12 60 58 2.2 两段pH值再制浆
对纸样(A-D)进行再制浆,在pH≤7时,加入氧化剂,先加热30min,然后提高pH值至11,再加热30min,再制浆效果较好(见表3)。在任何情况下,氧化剂量减少或相同时,与碱性(pH值为11)再制浆相比,再制浆率高。尽管木素在较大的pH值范围内都能被氧化,但是从这些结果中可以看出,在低pH值下,有利于湿强树脂的氧化反应(或氧化纤维素),而不是氧化木素的反应。无机过氧化物用于湿强纸再制浆时,需进一步分析来确定氧化的反应物(湿强树脂、纤维素或两者)、氧化机理(自由基、亲核或亲电子的加成反应)。表3 两段pH再制浆,漂自和未漂白的纸含有PAE和多股-表氯醇湿强树脂,再制浆温度为70℃,在用NaOH提高pH之前,用低pH处理30min,用试剂处理之后,在3000r/min下剪切3min
试剂 试剂用量,% 工艺pH 再制浆时间,min 再制浆率,% 未漂挂面纸板A Na2S4O8 1.0 4/11 60 79 KHSO5 1.0 4/11 60 75 H2O2 1.0 4/11 60 75 未漂挂面纸板B H2O2 1.0 4/11 60 87 H2O2 5.0 4/11 60 87 KHSO5 10.0 4/11 60 88 未漂挂面纸板C Na2S4O8 10.0 3/11 60 74 KHS滇缅党参O5 2.5 3/11 60 70 KHSO5 10.0 3/11 60 89 H2O2 10.0 3/11 60 84 漂白广告纸板D Na2S4O8 2.5 7/11 60 94 KHSO5 2.5 7/11 60 89 H2O2 2.5 7/11 60 88 2.3 湿强树脂的氧化2.3.1 PAE
PAE树脂含有易于氧化的仲胺和季胺。下一部分将讨论季胺的氧化。仲胺的氧化(即铵在PAE树脂的主链上)主要通过自由基途径。通过一自由基进攻酰胺N原子上的α-C起反应,它能被N原子的电子对激活,接着发生树脂分解反应(C-N键断裂),产生伯胺和醛类副产品。为了证实这个反应机理,工业用PAE树脂水溶液在pH值为4、温度为50℃条件下,与芬顿试剂反应,在处理的PAE溶液中用C13核磁共振光谱可以观察到胺结构中的醛副产品和化学位移,这表明通过自由机理产生氧化作用是合理的。2.3.2 多胺-表氯醇
这种树脂含有可氧化的季胺和仲胺基,最有可能的氧化途径是亲核反应。这种反应,通过树脂中亲电子试剂上的胺(即过氧化物阳离子或自由基)而达到,形成氨基氧化物,接着裂解产生(链)烯烃和羟胺。2.4 添加再湿剂的两段pH再制浆
在碱性再制浆工艺中,再湿润剂不能影响未漂纸样A的再制浆程度,但在两段pH工艺中,再湿润剂能增加总的再制浆率(见表4和图1)。完全湿润的纸能使氧化剂从外到内渗透进去。反应物就能得到更加均匀的氧化(PAE树脂或纤维素),从而获得较高的再制浆率。再湿润剂是一种表面活性剂,能降低再制浆液的表面张力,减少湿润纸页的时间。如要再湿润剂有效,须使再制浆液的表面张力降低到30达因/cm以下,并且在高剪切力下不产生泡沫。典型的再湿润剂有线性或支链乙氧基化物或丙氧基化物的醇,消泡剂也能用作再湿剂,如硅氧烷基胶乳。图1 再湿剂对两段pH再制浆的影响(2.5%MPS,70℃)表4 在两段pH再制浆过程中,含有PAE湿强树脂的未漂纸,使用再湿润剂效果。温度为70℃,在用NaOH增大pH之前,纸样在较低pH值下处理30min,在用试剂处理之后,纸浆在3000r/min下剪切3min
试剂 试剂用量对纸的,% 再湿润剂对纸的,% pH值 再制浆时间,min 再制浆% 未漂挂面纸板A Na2S4O8 1.0 0.10 4/11 60 80 KHSO5 1.0 0.10 4/11 60 84 H2O2 1.0 0.10 4/11 60 82 H2SO4 9.0 0.10 4/11 60 70 NaOH           未漂挂面纸板B KHSO5 2.5 0.10 3/11 60 77 KHSO5 2.5 0.15 3/11 60 79 H2SO4 9.0 0.10 3/11 120 45 NaOH           2.5两段pH过程的最佳工艺条件
图2~6表示了氧化剂用量、过程时间、温度、剪切力以及未漂纸中湿强树脂的量,对两段pH再制浆工艺的影响。这些因素在很大程度上影响再制浆。纸样A-F最优的实验室再制浆条件列于表5。在两段pH再制浆工艺中,用合理的工艺条件、时间和温度,能获得较高的再制浆率。这些纸样用碱性工艺再制浆,即使是相同的工艺条件(相同的氧化剂含量、时间、温度和剪切力),再制浆的得率却大大低于两段pH工艺再制浆的得率(见表6)。图2 氧化剂肺癌主要有哪些症状呢
预防肺癌的方式都有什么
肺癌晚期都有哪些症状表现
认清甲状腺结节才能减轻心理负担
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