Met de vooruitgang in de papierproductietechnologie en het toenemende gebruik van hoogrenderende pulp en ontinkte pulp, gecombineerd met een meer gesloten witwatercirculatiesysteem, is de natte chemie van de papierproductie aanzienlijk complexer geworden. Een van de grootste uitdagingen is de ophoping van anionisch afval – negatief geladen colloïden en opgeloste stoffen – die de effectiviteit van kationische additieven in de papierproductie verstoort.
Wat is anionisch afval?
Anionisch afval verwijst naar een mengsel van opgeloste en colloïdale anionische stoffen, zoals afgebroken vezels, extracten, vulstoffen en chemische residuen. Deze stoffen kunnen de ladingsbalans verstoren, de retentie- en drainage-efficiëntie verminderen en het chemicaliënverbruik in het papierproductieproces verhogen.
De optimale aanpak voor het beheer van anionisch afval is om de vorming ervan te minimaliseren. Vanwege de complexiteit van de grondstoffen en verwerkingssystemen is de aanwezigheid ervan echter vaak onvermijdelijk.
Rol van anionische afvalvangers (ATC's)
De meest effectieve manier om de impact van anionisch afval te beperken, is door de pulp voor te behandelen met anionische afvalvangers (ATC's) of fixeermiddelen. Dit zijn kationische polymeren met een hoge ladingsdichtheid en een laag moleculair gewicht die anionische stoffen kunnen neutraliseren of adsorberen.
Veelvoorkomende typen ATC's zijn:
- Anorganische ATC's: zoals aluminiumsulfaat (aluin) en polyaluminiumchloride (PAC)
- Organische ATC's: zoals polyethyleenimine (PEI) en PolyDADMAC
Werkingsprincipe van ATC's
ATC's werken via ladingsneutralisatie en overbruggingsflocculatie, waarbij ze oplosbare anionische stoffen vangen en deze aan vezels of vulstoffen binden. De timing van de ATC-toevoeging is cruciaal: ze worden meestal vóór andere kationische additieven toegevoegd om interferentie te voorkomen.
Veelvoorkomende ATC's in de papierindustrie
1. Aluminiumsulfaat (Aluin)
Aluin is een goedkope ATC en werkt effectief onder zure omstandigheden, maar verliest zijn kationische lading bij neutrale of basische pH-waarden. Hierdoor is het gebruik ervan in moderne papierproductiesystemen beperkt.
2. Polyaluminiumchloride (PAC)
PAC behoudt een hoge kationische lading over een breed pH-bereik en is efficiënter dan aluin in neutrale tot alkalische systemen. Het wordt steeds populairder als anorganische ATC.
3. Polyethyleenimine (PEI)
PEI is een kationisch polymeer met een vertakte structuur dat uitstekende prestaties levert in het pH-bereik van 6 tot 9. Aangepaste versies bieden een nog hogere ladingsdichtheid. PEI vangt niet alleen anionisch afval op, maar verbetert ook de retentie en vermindert het verlies van witwater.
4. PolyDADMAC – Azfc® PD40
PolyDADMAC is een polymeer met een hoge ladingsdichtheid en een laag moleculair gewicht dat uitblinkt als ATC. De effectiviteit ervan is uitgebreid gedocumenteerd en toont aanzienlijke verbeteringen in de retentie van vulstoffen bij gebruik vóór kationisch zetmeel of polyacrylamide. Overdosering kan echter ladingsomkering veroorzaken en de retentie verminderen.
5. Andere ATC's
- Gemodificeerd bentoniet: werkt als adsorbens in combinatie met kationisch PAM voor dubbele retentiesystemen.
- Polyaluminiumsilicaatsulfaat: Nog niet veel gebruikt in de papierproductie.
- Polyethyleenoxide (PEO): Een niet-ionisch polymeer dat fijnstof en vulstoffen vastlegt via waterstofbruggen in plaats van ladingsneutralisatie. Effectief in omgevingen met veel anionische afvalstromen.
Conclusie
Anionisch afval vormt een aanzienlijke uitdaging in moderne papierproductiesystemen, met name in zeer gesloten, neutrale tot alkalische omgevingen. Het selecteren van de juiste ATC is essentieel voor het optimaliseren van de wet-end chemie. Van de beschikbare opties onderscheidt PolyDADMAC (Azfc® PD40) zich door zijn hoge efficiëntie en brede toepasbaarheid.
Door effectieve strategieën voor het opvangen van afval te implementeren, kunnen papierfabrieken het verbruik van additieven verminderen, de retentie en drainage verbeteren en de papierproductieprocessen stabiliseren.
