欢迎光临四川省造纸行业网官网! 今天是:
四川省造纸行业协会

四川省造纸学会

联系电话:

028-83229689
您的位置: 网站首页 > 新技术新设备 >

    【研发】淀粉包裹剂在试管原纸中的应用

    阅读次数:     发布时间:2021-03-09 16:47:39

           纸管原纸原材料主要为废旧箱纸板等各种纤维原料,淀粉是纸管原纸原材料中的第二大组分,同时也是提高纸管原纸成纸强度的一个最重要的手段。国内纸管原纸生产厂家所使用的废旧箱纸板大多质量略差,以草浆纤维为主,纤维强度较低,为保证纸管原纸的成纸强度,淀粉用量都比较大。

           纸管原纸生产所使用淀粉大多为玉米原淀粉,其粒径较小。淀粉在未上网前,部分吸附在纸浆纤维上,仍有较大部分是悬浮在纸浆中,在经过网部时,悬浮的淀粉颗粒会与纸浆中的细小纤维一起被过滤出来,进入白水,绝大部分的纸管原纸生产大多采用半封闭循环,白水会排入水处理车间,进行一系列的处理,处理费用昂贵。白水中的细小纤维和淀粉等是COD的主要来源,淀粉和细小纤维的流失,不仅会造成生产成本上的浪费,同时会给后续的水处理带来很大的负担。

           悬浮在纸浆中的细小纤维可以通过机械截留或者是传统的助留剂来提高其留着率。传统的助留剂的用量会随着浆料中固形物比表面积的增加而增加,淀粉颗粒粒径小,比表面积较细小纤维大,若想通过提高助留剂用量来提高淀粉的留着,将会使纸浆纤维絮聚,影响成纸的匀度,严重的会造成纸机运行上的故障。

           随着下游产业对纸管原纸成纸强度的要求提高,通过提高淀粉留着来提高纸管原纸成纸强度,将会成为各大纸管原纸生产厂家的一个重要手段。公司(汇胜集团股份有限公司)经过了深入研究,最终在众多的化学品中,选择性价比较高的淀粉包裹剂来实现这一目标。

           1  淀粉包裹剂简介

           1.1物性(表1)

    表1  淀粉包裹剂的性质
     
    项目 淀粉裹剂 淀粉包膜剂
    颜色 乳白色不透明液体 乳白色透明液体
    黏度/(mPa·s) 2000-10000 1000-8000
    PH 8-11 3-7
    固含量/% 1.37 19.94
     
     
           备注:淀粉包裹剂分为淀粉裹剂、淀粉包膜剂两种药液,两种药液共同作用,达到提高淀粉留着率的效果。

           1.2作用机理

           淀粉裹剂是在传统的PAM基础上,接枝共聚了对淀粉有超强捕捉能力的基团,能够将细小淀粉颗粒裹成微球状,再通过有超强固着能力的淀粉包膜剂,提高包裹后颗粒稳定性。

           包裹处理后的微球状淀粉,粒径变大,能够被传统的助留剂捕捉,机械截留作用也变大。同时淀粉包裹剂能够有效增强淀粉的电荷性,提高了淀粉与纤维之间的结合力。淀粉包膜剂中含有能够增加淀粉分子间交联作用的聚合物,淀粉在糊化过程中,有较强的交联性,会更加均匀地存在于纤维与纤维之间,能够较大幅度地提高纸管原纸的强度。

           2  实验
           淀粉含量检测方法:淀粉的含量与吸光度基本呈线性关系,测定淀粉糊液的吸光度可以计算出淀粉的含量。
     
           2.1原料、药品、实验仪器

           实验原料:F400级纸管原纸磨后浆。

           实验药品:玉米原淀粉,碘-碘化钾溶液,淀粉裹剂,淀粉包膜剂,蒸馏水。

           实验仪器:JA2993N电子天平,抄片机,水浴锅,分光光度计,烧杯,量筒,搅拌器等。

           2.2实验方法

           2.2.1原料和药品准备

           使用甩干机将F400磨后浆甩干1min,使磨后浆水分均一,用密封袋密封,取少量使用烘干法检测甩干后水分为65.2%,根据甩干后水分精确计算绝干浆量,使用甩干后的F400级纸管原纸磨后浆精确地配制成1%浓度稀浆备用。

           玉米原淀粉使用密封袋密封,取5g使用烘干法检测水分为12.71%,根据计算使用蒸馏水精确地配制成1%浓度的淀粉悬浮液备用。制备时先在烧杯内加入半杯蒸馏水,开启搅拌器,产生涡旋后,缓慢投入淀粉,淀粉投料完毕,加入剩余蒸馏水,搅拌10min以上,直至均一稳定。

           取990mL蒸馏水,开启搅拌器,加入10g淀粉裹剂,搅拌30min,制成均一的1%浓度的淀粉裹剂溶液。1%浓度淀粉包膜剂制备方法同淀粉裹剂。

           2.2.2淀粉包裹剂作用效果实验

           2.2.2.1空白实验

           (1)取500g配制好的1%浓度稀浆。

           (2)开启搅拌器,按照吨纸50kg(25g)加入1%浓度玉米原淀粉溶液,稀释至1000mL。

           (3)搅拌10min后,使用80目的筛网模拟抄纸,保留白水。

           2.2.2.2对照实验

           (1)取500g配制好的1%浓度玉米原淀粉溶液。

           (2)开启搅拌器,按照吨淀粉10kg加入1%浓度淀粉裹剂溶液(5g)。

           (3)搅拌3min后,按照吨淀粉10kg加入1%浓度淀粉包膜剂溶液(5g)。

           (4)取500g配制好的1%浓度稀浆。

           (5)开启搅拌器,按照吨纸50kg(25g)加入添加了淀粉包裹剂的淀粉,稀释至1000mL。

           (6)搅拌10min后,使用80目的筛网模拟抄纸,保留白水。

           2.2.2.3淀粉留着率检测

           (1)取空白试验白水和对照实验白水各100mL。

           (2)使用水浴锅加热糊化,在90~95℃保温20min后冷却。

           (3)空白试验与对照实验样品糊液加2mL碘-碘化钾,使用分光光度计检测吸光度,计算淀粉的留着情况,结果见表2。

           从表1可以看出,空白试验(未添加淀粉包裹剂)使用80目的筛网模拟抄纸,玉米原淀粉留着率为70.12%,对照实验(添加了淀粉包裹剂)使用80目的筛网模拟抄纸,玉米原淀粉留着率为80.23%,添加淀粉包裹剂后玉米原淀粉留着率明显提高。

           2.2.3淀粉包裹剂用量对淀粉留着率的影响

           (1)取10份500g配制好的1%浓度淀粉,编号1#~10#。

           (2)开启搅拌器,产生涡旋后,分别按照吨淀粉2kg(1g)、4kg(2g)、6kg(3g)……20kg(10g)加入1%浓度的淀粉裹剂。

           (3)搅拌3min后,再分别按照吨淀粉2kg(1g)、4kg(2g)、6kg(3g)……20kg(10g)加入1%浓度的淀粉包膜剂。

           (4)取10份500g配制好的1%浓度稀浆。

           (5)开启搅拌器,分别按照吨纸50kg(25g)加入编号1#~10#添加了淀粉包裹剂的玉米原淀粉,分别稀释至1000mL。

           (6)搅拌10min后,分别使用80目的筛网模拟抄纸,保留白水,编号1#~10#。

           (7)编号1#~10#白水样品,各取100mL。

           (8)分别使用水浴锅加热糊化,在90~95℃保温20min后冷却。

           (9)分别加2mL碘-碘化钾,使用分光光度计检测吸光度,计算淀粉的留着情况,结果见表3。 
     
     表2  添加淀粉包裹剂与未添加淀粉包裹剂淀粉留着率
     

    项目 淀粉留着率/%
    空白实验(未添加) 70.12
    对照实验(添加) 80.23
     
    表3  淀粉包裹剂对淀粉留着率的影响
     

    淀粉包裹剂用量/(kg/t淀粉) 淀粉留着率/%
    2 72.64
    4 74.98
    6 77.11
    8 79.11
    10 80.98
    12 81.93
    14 82.56
    16 83.01
    18 83.39
    20 83.71
     
    由表3可以看出,淀粉留着率随着淀粉包裹剂加入量的增加而提高,但不呈线性关系,随着淀粉包裹剂用量的增加留着率的提升速度逐渐变慢。

    3.在实际生产中的应用

    3.1淀粉包裹剂的添加位置

    淀粉裹剂与淀粉包膜剂分别添加在浆内淀粉机前罐泵前和泵后管道,且添加管出口最好深入淀粉管道内部。这样做可以使淀粉包裹剂和浆内淀粉充分混合。淀粉裹剂是将淀粉颗粒包裹,会使淀粉可以短时间内絮聚,淀粉裹剂位于泵前,一是淀粉泵转动会产生湍动,使淀粉裹剂与淀粉能够充分混合,二是可以避免淀粉絮聚。淀粉包膜剂位于泵后1~3m的位置,这样会留给淀粉裹剂与淀粉充足的反应时间,且在泵后该位置还会存在一定的冲击力,有利于淀粉包膜剂与淀粉的混合。

    3.2淀粉包裹剂用量

    我公司(汇胜集团)现规定淀粉包裹剂的加入量为吨淀粉15kg,且只在淀粉吨纸用量大于50kg时才使用。

    3.3纸管原纸实际生产中淀粉包裹剂的使用效果

    以我公司(汇胜集团)某级别纸管原纸为例,淀粉包裹剂添加量为15kg/t淀粉,生产时的实际数据如表4

     
    表4  某级别纸管原纸淀粉包裹剂上机使用效果
    项目 未添加 添加 差值
    吨纸淀粉用量/kg 74 60 14
    干强剂用量/kg 26 23 3
    浆料留着率/% 72.2 74.7 2.5
    滤水速度/s 26 29 -3
    混合白水COD/(mg/L) 12660 11132 1528
     
      
           由表4可以看出,添加淀粉包裹剂后,吨纸淀粉用量由74kg降低至60kg,降幅约18.92%。吨纸干强剂用量由26kg降低至23kg,降幅约11.54%。在纸管原纸实际生产中,淀粉包裹剂在提高淀粉留着率和成纸强度上有着明显的效果。

           浆料留着率由72.2%升高至74.7%,升高了2.5%,说明淀粉包裹剂在提高纸浆留着率方面也有一定的效果,但效果不如提高淀粉留着率的效果明显。淀粉包裹剂的主要功效还是针对于像淀粉这样的颗粒型固形物。滤水速度由26s升高至29s,这也是淀粉包裹剂提高淀粉留着率效果的佐证。

           混合白水COD由12660mg/L降低至11132mg/L,说明淀粉包裹剂在降低水处理压力上也有一定的效果。

           在添加淀粉包裹剂前,混合白水COD大约稳定在12000~12500mg/L之间,添加淀粉包裹剂后,混合白水COD明显降低,在使用一段时间后,混合白水COD稳定在9000~10500mg/L之间。在使用淀粉包裹剂后,混合白水中的淀粉颗粒明显减少。

           4  结论

           4.1以我公司(汇胜集团)某级别纸管原纸为例,在淀粉包裹剂加入量为15kg/t淀粉时,淀粉用量可由74kg降低至60kg,降幅可达18.92%,同时干强剂吨纸用量也由26kg降低至23kg。在生产纸管原纸时添加淀粉包裹剂可以很大程度地降低淀粉、干强剂等相关辅料的用量,也就相应降低了生产成本。
    4.2纸浆留着率由72.2%升高至74.7%,升高了2.5%,而滤水速度由26s升高至29s。说明淀粉包裹剂在提高留着率的同时,也会使纸浆中的细小组分增多,对网部脱水有一定的负面影响,但相对于淀粉包裹剂的增益效果来说可以忽略不计。

           4.3混合白水COD由12660mg/L降低至11132mg/L。说明淀粉包裹在提升淀粉留着率,降低生产成本同时,也能够有效地降低纸管原纸生产车间外排水的COD。在生产纸管原纸时添加淀粉包裹剂会除了带来可观的经济效益以外,还产生一定程度上的环境效益。