제지 기술의 발전과 고수율 펄프 및 탈묵 펄프 사용 증가, 그리고 더욱 폐쇄적인 백수 순환 시스템의 도입으로 제지의 습부 화학 반응은 훨씬 더 복잡해졌습니다. 주요 과제 중 하나는 음이온성 쓰레기(음전하를 띤 콜로이드와 용해된 물질)의 축적으로, 제지에 사용되는 양이온성 첨가제의 효과를 저해하는 것입니다.
음이온성 쓰레기란 무엇인가?
음이온성 폐기물은 분해된 섬유, 추출물, 충전제, 화학 잔류물 등 용해된 음이온 물질과 콜로이드성 음이온 물질의 혼합물을 말합니다. 이러한 물질은 전하 균형을 방해하고, 유지 및 배수 효율을 저하시키며, 제지 공정에서 화학 물질 소비를 증가시킬 수 있습니다.
음이온성 쓰레기를 관리하는 최적의 방법은 음이온성 쓰레기의 생성을 최소화하는 것이지만, 원자재와 처리 시스템의 복잡성으로 인해 음이온성 쓰레기의 존재는 종종 피할 수 없습니다.
음이온 쓰레기 수집기(ATC)의 역할
음이온성 폐기물의 영향을 완화하는 가장 효과적인 방법은 음이온성 폐기물 포집제(ATC) 또는 고정제로 펄프를 전처리하는 것입니다. ATC는 전하 밀도가 높고 분자량이 낮은 양이온성 고분자로, 음이온성 물질을 중화하거나 흡착할 수 있습니다.
일반적인 ATC 유형은 다음과 같습니다.
- 무기 ATC: 황산알루미늄(알루미늄) 및 폴리염화알루미늄(PAC) 등
- 유기 ATC: 폴리에틸렌이민(PEI) 등 폴리다드맥
ATC의 작동 원리
ATC는 전하 중화 및 가교 응집을 통해 작용하여 가용성 음이온 물질을 포집하여 섬유나 충전재에 고정시킵니다. ATC 첨가 시점은 매우 중요합니다. 일반적으로 ATC는 간섭을 방지하기 위해 다른 양이온 첨가제보다 먼저 첨가됩니다.
제지에서의 일반적인 ATC
1. 황산알루미늄(알루미늄)
저렴한 ATC인 명반은 산성 조건에서는 효과적이지만 중성이나 알칼리성 pH에서는 양이온 전하를 잃기 때문에 현대 제지 시스템에서의 사용이 제한됩니다.
2. 폴리염화알루미늄(PAC)
PAC는 넓은 pH 범위에서 높은 양이온 전하를 유지하며, 중성에서 알칼리성 시스템에서 명반보다 효율이 높습니다. 무기 ATC로서 점점 더 선호되고 있습니다.
3. 폴리에틸렌이민(PEI)
PEI는 분지 구조를 가진 양이온성 폴리머로, pH 6~9 범위에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 개질된 PEI는 더욱 강력한 전하 밀도를 제공합니다. PEI는 음이온성 폐기물을 포집할 뿐만 아니라, 보유력을 향상시키고 급류 손실을 줄여줍니다.
4. PolyDADMAC – Azfc® PD40
PolyDADMAC은 높은 전하 밀도, 저분자량 폴리머로, ATC로서 탁월한 성능을 보입니다. 그 효과는 널리 입증되었으며, 양이온 전분이나 폴리아크릴아마이드 사용 전에 사용했을 때 필러 유지력이 크게 향상되는 것으로 나타났습니다. 그러나 과다 투여 시 전하 역전이 발생하여 유지력이 감소할 수 있습니다.
5. 기타 ATC
- 변형 벤토나이트: 양이온 PAM과 결합하여 이중 보유 시스템을 위한 흡착제 역할을 합니다.
- 폴리알루미늄 실리케이트 황산염: 아직 제지 분야에서 널리 사용되지 않음.
- 폴리에틸렌 옥사이드(PEO): 전하 중화보다는 수소 결합을 통해 미립자와 충전재를 포집하는 비이온성 폴리머입니다. 음이온성이 높은 쓰레기 환경에서 효과적입니다.
결론
음이온성 쓰레기는 현대 제지 시스템, 특히 고도로 폐쇄된 중성에서 알칼리성 환경의 제지 시스템에서 심각한 문제를 야기합니다. 적절한 ATC(액상 산화환원전극)를 선택하는 것은 습부 화학 반응을 최적화하는 데 필수적입니다. 사용 가능한 옵션 중 PolyDADMAC(Azfc® PD40)은 높은 효율과 폭넓은 적용성을 자랑합니다.
효과적인 쓰레기 수집 전략을 도입함으로써 공장에서는 첨가제 소비를 줄이고, 유지 및 배수를 개선하고, 제지 공정을 안정화할 수 있습니다.
