С развитием технологий производства бумаги и всё более широким использованием высокопроизводительной и облагороженной целлюлозы, а также более замкнутой системы циркуляции оборотной воды, химия мокрой части производства бумаги значительно усложнилась. Одной из основных проблем является накопление анионных отходов – отрицательно заряженных коллоидов и растворённых веществ, – которые снижают эффективность катионных добавок, используемых в производстве бумаги.
Что такое анионный мусор?
Анионные отходы представляют собой смесь растворенных и коллоидных анионных веществ, таких как деградировавшие волокна, экстрактивные вещества, наполнители и химические остатки. Эти вещества могут нарушить баланс заряда, снизить эффективность удержания и дренажа, а также увеличить расход химикатов в процессе производства бумаги.
Оптимальным подходом к управлению анионными отходами является минимизация их образования, но из-за сложности сырья и систем переработки их присутствие часто неизбежно.
Роль анионных мусороуловителей (АТХ)
Наиболее эффективным способом снижения воздействия анионных отходов является предварительная обработка целлюлозы анионными уловителями отходов (АУО) или фиксаторами. Это катионные полимеры с высокой плотностью заряда и низкой молекулярной массой, способные нейтрализовать или адсорбировать анионные вещества.
К распространенным типам ATC относятся:
- Неорганические АТК: такие как сульфат алюминия (квасцы) и полиалюминийхлорид (ПАХ)
- Органические АТК: такие как полиэтиленимин (ПЭИ) и ПолиДАДМАХ
Принцип работы ATC
АТХ действуют посредством нейтрализации заряда и формирования мостиковой флокуляции, захватывая растворимые анионные вещества и фиксируя их на волокнах или наполнителях. Время добавления АТХ имеет решающее значение — обычно их добавляют до других катионных добавок, чтобы предотвратить интерференцию.
Распространенные ATC в бумажном производстве
1. Сульфат алюминия (квасцы)
Квасцы являются недорогими АТК и эффективны в кислых условиях, но теряют свой катионный заряд при нейтральном или щелочном pH, что ограничивает их применение в современных системах производства бумаги.
2. Полиалюминийхлорид (ПАХ)
ПАУ сохраняет высокий катионный заряд в широком диапазоне pH и более эффективен, чем алюм, в нейтральных и щелочных системах. Он становится всё более популярным в качестве неорганического АТХ.
3. Полиэтиленимин (ПЭИ)
ПЭИ — катионный полимер с разветвлённой структурой, обеспечивающий превосходную эффективность в диапазоне pH от 6 до 9. Модифицированные версии обеспечивают ещё более высокую плотность заряда. ПЭИ не только улавливает анионные примеси, но также улучшает удерживающую способность и снижает потери воды.
4. ПолиДАДМАХ – Azfc® PD40
ПолиДАДМАХ — это полимер с высокой плотностью заряда и низкой молекулярной массой, который отлично подходит в качестве АТХ. Его эффективность широко документирована и демонстрирует значительное улучшение удерживания наполнителя при использовании перед катионным крахмалом или полиакриламидом. Однако передозировка может привести к изменению заряда и снижению удерживания.
5. Другие УВД
- Модифицированный бентонит: действует как адсорбент в сочетании с катионным ПАМ для систем двойного удерживания.
- Полиалюмосиликатсульфат: Пока не нашел широкого применения в бумажном производстве.
- Полиэтиленоксид (ПЭО): неионогенный полимер, который улавливает мелкие частицы и наполнители за счёт образования водородных связей, а не нейтрализации заряда. Эффективен в средах с высоким содержанием анионных отходов.
Заключение
Анионные примеси создают серьёзные проблемы в современных системах производства бумаги, особенно в закрытых, нейтральных или щелочных средах. Выбор правильного ATC крайне важен для оптимизации химического состава мокрой части. Среди доступных вариантов PolyDADMAC (Azfc® PD40) выделяется своей высокой эффективностью и широкой областью применения.
Внедряя эффективные стратегии улавливания мусора, фабрики могут сократить потребление добавок, улучшить удержание и дренаж, а также стабилизировать процессы производства бумаги.
