水中杂质对制浆造纸的影响
出处:按学科分类—工业技术 轻工业出版社《制浆造纸手册:第十二分册供水与供汽》第2页(2997字)
水的品质优良与否,对浆、纸的生产和质量影响很大,特别是水中悬浮物、硬度、总碱度、pH值等指标,另外水中一些金属离子(如铁、锰)的影响更大,如:
(1)当水中悬浮物含量高时,除降低纸的白度和增加尘埃外,还会使浆或纸中灰分含量增高,从而影响强度。
(2)硬度对于浆、纸系统的影响:
①硬水用于洗涤,将增加纸浆灰分。
②硬水中钙、镁离子易使化学木浆的树脂凝聚在纤维上,很难从纸浆中洗掉。兰氏((Lang)和劳林(Lauyin)的报告曾指出:如在洗涤水中有15~35mg/L的六偏磷酸钠、就能增加洗涤效果,尤其是亚硫酸盐纸浆。洗涤水愈软,洗涤的效果就愈好。
③硬水用于洗涤碱法木浆,则水中所含的钙盐或镁盐、就会与黑液中已溶解的树脂起作用,生成不溶解性的钙皂或镁皂、并吸附或沉淀于纤维上、造成漂白的困难、更为严重的是还会引起树脂障碍。
④水中金属阳离子的存在、会使打浆过程缓慢、从而严重影响纤维的润胀、而纤维的润胀程度又与纸张的强度有直接关系。从这一点来说、高价阳离子的危害更大。
生产电容器纸时、如水中钙离子含量高,会显着地使打浆过程缓慢,而且愈高愈缓慢。
⑤用亚硫酸法生产可溶性人造丝浆粕时,水的硬度,不但能增加纤维的灰分,影响其质量,而且在纺丝中堵塞喷丝头、危害生产。
⑥如果水的暂时硬度高,会因受热蒸发而使得纸机上某些部件,象铜网、泵等产生严重的结垢现象。这些水垢也和硬水一样,在纸的生产过程中产生同样的危害性。
⑦硬水对于纸张施胶是不利的,主要因为水中钙、镁的盐类会与已皂化的胶料作用、形成不溶性的钙皂或镁皂,从而造成松香胶料的损失。同时还有某些硬水,因施胶时加入了硫酸铝,使水的pH值降低,在这种情况下,水中所含的部分碳酸盐,就会分解析出二氧化碳气体,使纸机上产生大量泡沫、纸页上出现“针眼”最终影响产品质量。
⑧水的硬度对纸张的染色影响也是很大的,对直接染料、将降低染料的染色能力;对碱性染料,将降低其溶解度;对酸性染料,将促使染色光亮鲜艳、染料盖面能力良好。水的硬度对硫化染料和还原染料无影响。
(3)总碱度及pH值对造纸过程亦有影响,它们主要使设备受到腐蚀。
(4)水中一些金属离子对制浆造纸方面的影响:
①水中的铁、锰等金属离子会在制浆造纸过程中吸附在纤维上,引起纸或浆变色、已吸附有铁的纤维不易用不含有铁的水洗去。
②铁、锰、铜的存在、对漂白剂的分解还会起催化作用、造成漂白剂的损失。特别是锰危害性更大、它不仅使漂白剂损失,而且还会在漂白过程中,受漂剂氧化而变成过锰酸盐,使纤维显红色。
③在一些特殊浆、纸的生产中(如绝缘浆、纸),因有钠、铜、铁、锰的存在,会增加纸的介质损耗和导电点,降低击穿电压和耐老化性能等。
④在玻离纸的生产中,铁、锰又易与粘胶液中纤维素的磺酸钠进行离子交换;同时,影响人造纤维与薄膜的白度,也会使粘胶有自行凝固的现象;在后期处理中,这些盐类被氧化和分解而生成红色的沉淀〔Fe2O3或MDO(OH)2〕,而影响到染色的均匀性,即使水中含有较少的铁(0.4~0.5ppm)也是如此。
⑤水里存在过量的铁和锰,其沉淀物会改变水的外观,使它转化为浑浊的棕黄色甚至为黑色。在配水系统中,铁和锰还会使微生物繁殖,微生物的生长物积累,会导致管线的输水容量减少及水表、阀门的阻塞、积累物(水化铁、氧化锰、细菌团的沉淀,脱落,常导致不良的水味和气味、并污染产品及造成操作上的困难,管线里沉淀的铁和锰,常因流量增加而悬起来,致使浊度增高、最终增加浆、纸黑色尘埃量。
⑥水中锰和铁的含量、虽只几个mg/1,就会有一股铁腥味,它的沉淀将会使水的处理过程(例如离子交换)发生阻塞问题,覆在交换剂表面,导致交换容量加速减退,故在地下水供水系统中,常实行先去除或控制铁、锰的措施。
(5)有机物的存在、常呈胶体或溶解状态,它使水产生颜色、浑浊、用于制浆造纸时,纤维会对有机色素或胶质强烈地吸着。如用硫酸铝处理,会使这些物质沉淀在纸浆上,从而降低纸浆的白度或影响漂白过程的进行;所以,溶解的有机物,由于悬浮物的凝聚会引起处理的困难。
(6)对于浆料的洗涤,热水比冷水好,假如有足够的时间,冷水洗涤和热水洗涤一样,可以洗去很多不纯物质,故有的主张在条件许可的前提下,洗涤水温可高达70℃。
有的地方,水温却不宜过高、如纸张的施胶和打浆,水温高时,会使分散悬浮在浆中的松香皂凝聚,影响施胶效果,使纸浆在打浆时,纤维不易润胀;去贮浆池的夏季水温度较高时,极易造成腐浆等。在造纸机(或浆板机)上,如水温较高,由于滤水性能好而网部可以提高脱水能力,干燥部可以缩短纸页的预热时间,提高抄造量,节约能源。
(7)水中氯离子含量过高时,在制造某些高级纸,如滤纸及工业用电气绝缘纸板时,则会影响这些纸及纸板的质量。在电容器纸的生产中、对介质损失角正切有极大的影响。
(8)水中含有游离二氧化碳和硫化氢时,会腐蚀造纸设备。特别是游离二氧化碳的含量在25mg/l以上时,在抄纸过程中,将导致纸页形成困难,纸的质量恶化(如容易破裂或产生孔眼,表面平滑度低下等)。
(9)水中含有空气也会影响抄纸的进行:
①空气在纸浆流动的过程中分离出来后,成为流量变动的原因。
②纤维吸着空气后造成相对密度差,重的沉降,轻的浮上,形成纤维块,分散不均匀,影响纸张匀度。图14—1—1示出亚硫酸盐浆中气泡残留在纤维中的显微镜下的照片。
③阻碍热的传导,使烘缸的蒸汽消耗提高,如以新闻纸为例,脱气浆的蒸汽用量约可减少7%左右。
图14-1-1 在亚硫酸盐浆中气泡在纤维中的显微镜下的照片