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 劉全劉全校，博士后，主要研究方向：二次纖維利用、造紙濕部化學(xué)、造紙化學(xué)品、造紙污染控制、木質(zhì)資源綜合利用、涂料配方等方面，同時(shí)從事工程項(xiàng)目咨詢(xún)、管理。提鍵要：以PEO/輔助助劑系統(tǒng)為絮凝系統(tǒng)，對(duì)PCC、瓷土和TiO2等三種膠體懸浮液進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)，探討了輔助助劑對(duì)膠體懸浮液絮凝作用的影響。結(jié)果表明，開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)的輔助助劑的絮凝效果好，閉環(huán)結(jié)構(gòu)的絮凝效果差。由于輔助助劑DEA和ACS帶有陰電荷，因此呈陽(yáng)電性的PCC絮凝最好。使用高陽(yáng)電性的輔助助劑VBT1時(shí)，TiO2的絮凝效果最好。使用PEO/VBT2對(duì)三種膠體懸浮液進(jìn)行絮凝，對(duì)瓷土的絮凝效果最好?？傮w上，瓷土膠體懸浮液最易絮凝。說(shuō)明輔助劑的電荷密度和酚羥基的密度對(duì)膠體懸浮液的絮凝的重要性。關(guān)鍵詞：PEO；輔助助劑;電荷特性;結(jié)構(gòu)特點(diǎn);絮凝在雙在雙組分PEO/輔助助劑助留系統(tǒng)中，PEO、輔助助劑以及兩者的復(fù)合體均可吸附在漿料的纖維、細(xì)小纖維和填料等組分上，對(duì)含有大量陰離子垃圾的新聞紙漿料特別有效。其作用機(jī)理有幾種假設(shè)：一是認(rèn)為輔助助劑和PEO組成三維網(wǎng)絡(luò)，并包絡(luò)纖維；另一種認(rèn)為吸附的輔助助劑和PEO形成氫鍵，使纖維成為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；還有一種認(rèn)為輔助助劑中和抽出物，使PEO更有效地起橋聯(lián)作用。使用的輔助助劑常常是共聚物，成分復(fù)雜，分子量不同。輔助助劑的結(jié)構(gòu)在絮凝中所起的作用是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。本文以PEO/輔助助劑為絮凝系統(tǒng)，以PCC、瓷土、TiO2為膠體微粒制成膠體懸浮液，對(duì)輔助助劑的結(jié)構(gòu)及其電荷特性對(duì)膠體懸浮液的絮凝作用的影響進(jìn)行討論?！?實(shí)實(shí) 驗(yàn)1.1實(shí)實(shí)驗(yàn)原料在雙化學(xué)藥品：PEO，分子量為700萬(wàn)，白色粉末。先配成0.5%的溶液，使用時(shí)進(jìn)一步稀釋為0.003%。在雙膠體微粒：PCC，呈偏三角形針狀物，平均粒徑1.34μm，表面積12.0m2/g；瓷土,2μm以下的比例為86%～92%；TiO2，平均粒徑為210nm。在雙輔助助劑：實(shí)驗(yàn)使用的輔助助劑見(jiàn)表1。表1輔輔助助劑的類(lèi)型、特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)類(lèi)型環(huán)形陰離子型陽(yáng)離子型代號(hào)MCRAC4ASC6ASACSSAVBTDEA名稱(chēng)、組成、特點(diǎn)——，開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)——，閉環(huán)結(jié)構(gòu)——，閉環(huán)結(jié)構(gòu)——，陰離子性乙烯基苯酚與丙烯酸鈉的共聚物，陰離子性乙烯基苯酚與乙烯基苯甲基三甲基氯化銨的共聚物，是季銨鹽，陽(yáng)離子性乙烯基苯酚與二乙銨基乙基乙烯基醚的共聚物，是叔銨鹽，陽(yáng)離子性結(jié)構(gòu)  1.2實(shí)實(shí)驗(yàn)方法在雙將250mL濃度為1g/L的PCC分散在一定量的0.0005MNa2CO3緩沖溶液中，調(diào)節(jié)pH為7.5，然后以400r/min轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌，攪拌漿葉有3片，直徑φ60mm。在其它的實(shí)驗(yàn)中，使用磷酸鹽緩沖溶液調(diào)節(jié)pH。當(dāng)攪拌30s后，首先加入輔助助劑，繼續(xù)攪拌30s后，再加入PEO。用濁度分析儀連續(xù)測(cè)定濁度，以濁度表示絮凝程度。濁度越小，絮凝程度越好，說(shuō)明輔助助劑的作用越大。初期絮凝速率常數(shù)(K)是相對(duì)濁度對(duì)時(shí)間變化的曲線的斜率，按下式計(jì)算：Kt=-1n(Tt/Tt=0)式中：Kt是絮凝速率常數(shù)；Tt是時(shí)間t時(shí)的相對(duì)濁度；Tt=0是未加絮凝劑時(shí)的相對(duì)濁度。各種膠體懸浮液的絮凝實(shí)驗(yàn)條件，見(jiàn)表2。表2產(chǎn)絮凝實(shí)驗(yàn)條件項(xiàng)目PCC瓷土TiO2濃度 g/L緩沖液　實(shí)驗(yàn)pHPEO用量 %輔助助劑用量 %10.0005MNa2CO37.50.00020.000410.001M磷酸鹽7.50.00020.00040.10.001M磷酸鹽7.50.00020.00042結(jié)結(jié)果與討論 2.1環(huán)環(huán)形輔助助劑對(duì)PCC膠體懸浮液絮凝作用的影響在雙依次添加輔助助劑和PEO組成PEO/輔助助劑系統(tǒng)，探討輔助助劑對(duì)PCC膠體懸浮液絮凝作用的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。在雙由表3可見(jiàn)，ACS比SA、MCRA、C6AS和C4AS的使用效果好，說(shuō)明離子型輔助助劑比環(huán)形輔助助劑的使用效果好。在環(huán)形輔助助劑中，MCRA具有開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，絮凝效果好，而C4AS和C6AS具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)，絮凝效果差。表3環(huán)環(huán)形輔助助劑對(duì)PCC膠體懸浮液絮凝作用的影響輔助助劑相對(duì)濁度初期絮凝速率常數(shù)ACSSAMCRAC6ASC4AS0.180.310.270.920.960.0760.0370.0110.0080.002在雙ACS具有最快的初期絮凝速率。環(huán)形輔助助劑MCRA和C6AS的初期絮凝速率比較低，而C4AS則無(wú)絮凝作用。環(huán)形輔助助劑含有酚羥基，酚羥基的定向不同影響著絮凝效果，閉環(huán)結(jié)構(gòu)的輔助助劑酚羥基的定向不利于與PEO形成氫鍵。2.2實(shí)離子型輔助助劑對(duì)膠體懸浮液絮凝作用的影響2.2.1實(shí)離子型輔助助劑的電荷特性在雙離子型輔助助劑帶有陽(yáng)離子性基團(tuán)或者陰離子性基團(tuán)，尤其陽(yáng)離子性輔助助劑對(duì)漿料中陰離子性組分具有強(qiáng)烈的吸附作用。表4是pH分別為4和10時(shí)，輔助助劑的電荷密度。由于輔助助劑具有酚羥基和其它基團(tuán)，因此其電荷密度與pH有關(guān)。當(dāng)pH為10時(shí)，ACS的電荷密度最低。DEA在pH為10時(shí)呈負(fù)電性，在pH為4時(shí)呈正電性。無(wú)論在酸性條件下還是堿性條件下，陽(yáng)離子型輔助助劑VBT1和VBT2均呈正電性，而且比較高。2.2.2實(shí)離子型輔助助劑對(duì)膠體懸浮液絮凝作用的影響在雙依次添加輔助助劑和PEO，組成PEO/輔助助劑系統(tǒng)，探討離子型輔助助劑對(duì)PCC、瓷土和TiO2三種膠體懸浮液絮凝作用的影響，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可見(jiàn)，弱陽(yáng)離子性的DEA對(duì)PCC的絮凝效果最好，可見(jiàn)它是PEO絮凝PCC膠體懸浮液的最有效的輔助助劑。陽(yáng)離子型VBT1和VBT2對(duì)膠體懸表5子離子型輔助助劑對(duì)膠體懸浮液絮凝作用的影響輔助助劑初期絮凝速率常數(shù)相對(duì)濁度PCC瓷土TiO2PCC瓷土TiO2ACSSAVBT1VBT2DEA0.0750.0290.021-0.0020.0690.0660.0980.0290.0100.0950.0000.0000.0290.0250.0000.150.310.701.020.100.380.080.170.040.251.001.000.180.421.00浮液的絮凝效果最差。相比較而言，高陽(yáng)電性的VBT1和VBT2對(duì)TiO2的絮凝效果最好，而ACS和SA則對(duì)TiO2完全無(wú)效。總體上講，瓷土最易絮凝，絮凝速率最快。使用陽(yáng)離子型輔助助劑VBT1和VBT2時(shí)，膠體懸浮液的絮凝速率低。2.2.3實(shí)離子型輔助助劑的電荷密度對(duì)膠體懸浮液絮凝作用的影響在雙在pH為7.5時(shí)，離子型輔助助劑的電荷密度對(duì)PCC、瓷土和TiO2三種膠體懸浮液絮凝作用的影響，見(jiàn)表6。由表6可表6型離子型輔助助劑的電荷密度對(duì)膠體懸浮液絮凝作用的影響電荷密度meq/g-5.3-1.8-0.61.11.7相對(duì)濁度PCC瓷土TiO2　0.150.381.00　0.130.271.00　0.320.081.00　1.100.050.41　0.680.180.18注：輔助助劑的電荷密度是在pH=10時(shí)測(cè)定。 見(jiàn)，使用陰離子型輔助助劑時(shí)，PCC的絮凝效果最好，原因在于：PCC在0.001MNaCl、0.0005MNa2CO3、0.001MNa2CO3溶液中的Zeta電位分別是+26.7mV、+1.2mV、-4.8mV，因此在實(shí)驗(yàn)條件下PCC帶正電荷，靜電作用使輔助助劑吸附在膠體微粒上。瓷土的絮凝和PCC的絮凝情況恰好相反，這是由于瓷土是片狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)pH為7.5時(shí)，瓷土片表面上是負(fù)電性的，而邊緣則是正電性的。在雙僅僅當(dāng)輔助助劑帶有正電荷時(shí)，其對(duì)TiO2的絮凝才有效。陰離子型輔助助劑對(duì)TiO2的絮凝沒(méi)有作用，這是由于靜電排斥阻止了輔助助劑和PEO吸附在TiO2表面上?！?結(jié)結(jié) 論3.1實(shí)PEO/環(huán)形輔助助劑系統(tǒng)對(duì)PCC膠體懸浮液具有絮凝作用。MCRA具有開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)PCC膠體懸浮液的絮凝效果好；C4AS和C6AS具有閉環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)PCC膠體懸浮液的絮凝效果差。3.2實(shí)環(huán)形輔助助劑對(duì)PCC膠體懸浮液的絮凝效果比陰離子型輔助助劑ACS和SA差，絮凝速率低于陰離子型輔助助劑ACS和SA。3.3實(shí)離子型輔助助劑DEA和ACS帶有陰電荷，它們對(duì)呈陽(yáng)電性的PCC膠體懸浮液的絮凝作用最好。3.4實(shí)高陽(yáng)電性的輔助助劑VBT1對(duì)TiO2膠體懸浮液的絮凝效果最好。3.5實(shí)使用PEO/VBT2系統(tǒng)對(duì)PCC、瓷土和TiO2膠體懸浮液進(jìn)行絮凝，其中瓷土懸浮液的絮凝效果最好，絮凝最易、最快。