随着造纸技术的进步、高得率纸浆和脱墨纸浆的使用日益增多，以及白水循环系统更加封闭，造纸湿部化学过程也变得更加复杂。其中最大的挑战之一是阴离子垃圾（带负电荷的胶体和溶解物质）的积聚，这些物质会干扰造纸中使用的阳离子添加剂的有效性。
什么是阴离子垃圾？
阴离子垃圾是指溶解态和胶体态阴离子物质的混合物，例如降解纤维、提取物、填料和化学残留物。这些物质会破坏电荷平衡，降低留着和排水效率，并增加造纸过程中的化学品消耗。
管理阴离子垃圾的最佳方法是尽量减少其形成，但由于原材料和加工系统的复杂性，它的存在往往是不可避免的。
阴离子垃圾收集器（ATC）的作用
减轻阴离子垃圾影响的最有效方法是使用阴离子垃圾捕捉剂 (ATC) 或固定剂对纸浆进行预处理。这些是高电荷密度、低分子量的阳离子聚合物，可以中和或吸附阴离子物质。
常见的 ATC 类型包括：
- 无机ATC：例如硫酸铝（明矾）和聚合氯化铝（PAC）
- 有机 ATC：例如聚乙烯亚胺 (PEI) 和 聚DADMAC
ATC的工作原理
ATC 通过电荷中和和桥接絮凝发挥作用，捕获可溶性阴离子物质并将其固定在纤维或填料上。ATC 的添加时机至关重要——通常先于其他阳离子添加剂添加，以防止干扰。
造纸业中常见的ATC
1.硫酸铝（明矾）
明矾是一种低成本的 ATC，在酸性条件下有效，但在中性或碱性 pH 值下会失去阳离子电荷，从而限制了其在现代造纸系统中的使用。
2.聚合氯化铝（PAC）
PAC 在较宽的 pH 值范围内均能保持较高的阳离子电荷，在中性至碱性体系中比明矾更高效。它作为一种无机 ATC 越来越受到青睐。
3.聚乙烯亚胺（PEI）
PEI 是一种具有支链结构的阳离子聚合物，在 pH 值 6-9 范围内具有优异的性能。改性版本可提供更高的电荷密度。PEI 不仅能捕获阴离子垃圾，还能提高留着率并减少白水损失。
4. 聚二甲基二烯丙基氯化铵 – Azfc® PD40
聚二甲基二烯丙基氯化铵 (PolyDADMAC) 是一种高电荷密度、低分子量的聚合物，可作为优异的 ATC。其有效性已得到广泛证实，在阳离子淀粉或聚丙烯酰胺之前使用时，填料留着率可显著提高。然而，过量使用会导致电荷反转，从而降低留着率。
5. 其他ATC
- 改性膨润土：与阳离子 PAM 结合用作吸附剂，形成双重保留系统。
- 聚合硅酸硫酸铝：在造纸领域尚未得到广泛应用。
- 聚环氧乙烷 (PEO)：一种非离子聚合物，通过氢键而非电荷中和来捕获细小颗粒和填料。在高阴离子垃圾环境中有效。
结语
阴离子垃圾对现代造纸系统构成重大挑战，尤其是在高度封闭、中性至碱性的环境中。选择合适的ATC对于优化湿部化学至关重要。在众多选择中，PolyDADMAC (Azfc® PD40) 以其高效性和广泛的适用性脱颖而出。
通过采用有效的垃圾收集策略，工厂可以减少添加剂的消耗，提高留着率和排水率，并稳定造纸工艺。
