其他造紙助劑

其他造紙助劑第1頁(yè)/共37頁(yè)第八章

其他造紙助劑

8.1染料及增白劑8.2阻燃劑8.3防腐劑8.4造紙廢水處理劑第2頁(yè)/共37頁(yè)8.1染料與增白劑

染色：要求色相，染料增白：熒光增白劑顯白：利用與雜色相鄰并相反的顏色的染料，消除不希望有的雜色。第3頁(yè)/共37頁(yè)

8.2阻燃劑、耐熱劑

阻燃劑：使紙張具有阻燃功能的化學(xué)藥品稱為阻燃劑耐熱劑：提高絕緣紙耐熱性能的化學(xué)藥品。

第4頁(yè)/共37頁(yè)8.2.1阻燃劑(1)阻燃劑及其阻燃機(jī)理阻燃的兩種途徑：

隔離：阻斷紙及紙制品與氧氣的直接接觸；

吸熱：加入的阻燃劑受熱分解吸收大量的熱能，使紙及紙制品即使受熱也達(dá)不到燃點(diǎn)或熱分解溫度。

第5頁(yè)/共37頁(yè)鹵元素阻燃劑常用氯元素和溴元素阻燃劑，有機(jī)氯如聚氯乙烯，無(wú)機(jī)溴如溴酸鈣和溴化銨。機(jī)理：鹵化物受熱分解后釋放出難燃的鹵化氫氣體，密度又比空氣大，可排除空氣，在紙及紙制品表面形成氣體保護(hù)層，破壞可燃體系中空氣與紙及紙制品的直接接觸，使紙及紙制品的燃燒速度減緩或熄滅。同時(shí)，氯和溴有被氧化成高級(jí)氧化物的能力，大大消耗了燃燒過(guò)程所需要的氧。

第6頁(yè)/共37頁(yè)

磷元素阻燃劑

主要是磷的有機(jī)化合物：聚磷酰胺、磷酸酯衍生物。機(jī)理：磷化物受熱分解生成偏磷酸，在較高溫度下聚合生成聚偏磷酸而附著在紙及紙制品表面上形成保護(hù)層，起到隔絕空氣的作用。同時(shí)，由于聚偏磷酸的強(qiáng)酸性，易使紙中纖維脫水形成碳化保護(hù)層，該層既隔絕了空氣，又防止和減少了有機(jī)可燃?xì)怏w(纖維熱解產(chǎn)生的甲烷、一氧化碳等)的生成和逸出，從而起到阻燃作用。

第7頁(yè)/共37頁(yè)

鋁元素阻燃劑

氫氧化鋁：價(jià)格便宜，熱穩(wěn)定性好機(jī)理：氫氧化鋁在250℃以上就會(huì)分解為三氧化二鋁，并釋放出水分。該分解反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，能夠吸收大量的熱能，而生成的三氧化二鋁也是一種惰性吸熱載體。這樣紙制品在吸熱時(shí)，受熱部位的纖維溫度低于燃點(diǎn)溫度，不起火燃燒。最大優(yōu)點(diǎn)就是在整個(gè)阻燃過(guò)程中不產(chǎn)生有害物質(zhì)，其應(yīng)用前景十分廣泛。氫氧化鎂鋁：“記憶”功能第8頁(yè)/共37頁(yè)

含硼化合物

硼酸鋅

機(jī)理：硼酸鹽在受熱分解時(shí)生成硼酸酐(B2O3)，在高溫下，硼酸酐會(huì)形成一層玻璃狀的保護(hù)層，具有隔熱和隔絕空氣的作用，與此同時(shí)，反應(yīng)放出的水分在一定程度上也抑制了燃燒反應(yīng)。

第9頁(yè)/共37頁(yè)2.阻燃劑的應(yīng)用

阻燃劑可以采用漿內(nèi)添加法浸漬法施膠壓榨法涂布法噴灑法等方法把阻燃劑施加在紙中或紙的表面。

第10頁(yè)/共37頁(yè)

漿內(nèi)添加法

適用于水不溶性阻燃劑，將阻燃劑與其他填料一起添加到紙漿中，然后抄造成紙。添加位置比較靈活，主要保證其在紙料中分散均勻。優(yōu)點(diǎn)是適于各種紙的生產(chǎn)，操作簡(jiǎn)單，阻燃劑在紙中的分布比較均勻，故紙的阻燃功能比較均一。缺點(diǎn)是阻燃劑流失比較大，一般阻燃劑的留著率達(dá)到80％就非常不容易了。解決流失問(wèn)題的最好辦法是加入合適的助留劑。該法用于生產(chǎn)防火紙板或高定量紙張時(shí)，效果更好。第11頁(yè)/共37頁(yè)

浸漬法

該方法適于水溶性阻燃劑。把水溶性阻燃劑配成溶液，浸漬到紙中，經(jīng)加熱干燥后即可制得阻燃紙。該方法制得的阻燃紙耐水性差，吸濕性強(qiáng)，紙的強(qiáng)度下降顯著，易發(fā)黃變硬。浸漬法要求紙張具有相當(dāng)高的吸收性和濕強(qiáng)度，最好是浸漬皺紋紙、棉纖維紙、合成纖維紙和無(wú)紡布。紙張?jiān)诓凼奖砻媸┠z機(jī)上或染紙機(jī)上可完成浸漬。第12頁(yè)/共37頁(yè)施膠壓榨法

在有施膠壓榨裝置的紙機(jī)上使用。采用該法時(shí)，因?qū)κ┠z壓榨的附著量有限制，所以不能得到100％的阻燃紙。只要能得到足夠的附著量，施膠壓榨法就會(huì)有如下優(yōu)點(diǎn)：①可以短時(shí)間、小批量生產(chǎn)。②只需紙表面有阻燃性的制品，施膠壓榨法用最少量的阻燃劑就可以達(dá)到預(yù)期的效果。③施膠壓榨是在機(jī)內(nèi)進(jìn)行，與機(jī)外處理的浸漬法相比，加工費(fèi)用低。

第13頁(yè)/共37頁(yè)

涂布法

適用于不溶或難溶的阻燃劑。把阻燃劑均勻分散在膠粘劑中，制成乳狀涂料，然后用涂布的方法把此涂料涂在紙的表面，經(jīng)加熱干燥即可得涂布型阻燃紙。優(yōu)點(diǎn)是阻燃劑大部分集中在紙的表面，對(duì)紙的物理性能影響較小，特別是對(duì)涂布加工紙，僅需在涂料中加入阻燃劑。為取得良好的阻燃效果，要求阻燃劑粒徑小而均勻。缺點(diǎn)是阻燃效果不夠理想。

第14頁(yè)/共37頁(yè)

用量與組合用量：根據(jù)紙及紙制品的用途、阻燃劑的使用效果等因素而定。低定量紙阻燃劑的用量一般為20％(對(duì)絕干纖維質(zhì)量)左右；高定量紙阻燃劑的用量為5％～10％。組合：在實(shí)際使用中，為了賦予紙張良好的阻燃性能，所用的阻燃劑往往是幾種阻燃元素的阻燃劑復(fù)合或復(fù)配而成的，如，磷—鹵體系、銻—鹵體系、磷—氮體系等。這些復(fù)合或復(fù)配的阻燃劑，可發(fā)揮協(xié)同作用，比單一元素阻燃劑效果好得多。第15頁(yè)/共37頁(yè)3.阻燃劑的發(fā)展方向

由漿內(nèi)添加轉(zhuǎn)向涂布研究和應(yīng)用無(wú)毒副作用的阻燃劑

克服阻燃紙阻燃功能不長(zhǎng)久的缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了反應(yīng)型阻燃劑：磷酸鹽單體或鹵化單體與纖維中的組分發(fā)生接枝反應(yīng)，從而賦予紙及紙制品長(zhǎng)期穩(wěn)定的阻燃效果。反應(yīng)型的阻燃劑因?yàn)檎嬲蔀榱思堉欣w維的一部分，因此不但效果好，而且對(duì)紙的物理性能幾乎無(wú)不良影響。

第16頁(yè)/共37頁(yè)

8.2.2耐熱劑胺鹽：在紙中直接加入三聚氰胺、雙氰胺、聚丙烯酰胺等，使絕緣紙的耐熱性能進(jìn)一步獲得大幅度改善。嗎啉（1,4-氧氮雜環(huán)己烷）：在紙中添加嗎啉也可以提高絕緣紙的耐熱性能。如果加入陽(yáng)離子淀粉，則比單獨(dú)加嗎啉更能提高紙的耐熱性能。

第17頁(yè)/共37頁(yè)8.3防腐劑防腐劑可使微生物蛋白質(zhì)變性，促使其死亡，因此，防腐劑實(shí)際上是殺菌劑和抑菌劑。濃度高或作用時(shí)間長(zhǎng)，可以殺菌；濃度低或作用時(shí)間短，只能起抑菌作用第18頁(yè)/共37頁(yè)無(wú)機(jī)防腐劑氧化型殺菌劑：借助于其氧化能力起殺菌作用，殺菌消毒能力強(qiáng)，但化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，易分解，作用不能持久，且有異味，多用于設(shè)備、容器等的消毒，如氯制劑和過(guò)氧化物：漂白粉。還原型殺菌劑：借助于其還原能力起殺菌作用，如亞硫酸及其鹽類。第19頁(yè)/共37頁(yè)有機(jī)防腐劑表面活性劑：陽(yáng)離子和兩性表面活性劑，一般認(rèn)為是陽(yáng)離子基團(tuán)吸附于微生物的細(xì)胞壁，破壞細(xì)胞壁內(nèi)的某種酶，與蛋白質(zhì)反應(yīng)，影響微生物的正常代謝，最終導(dǎo)致微生物死亡。尤其是帶有卞基的季銨鹽具有較強(qiáng)的殺菌性。有機(jī)硫殺菌劑：廣譜殺菌劑，如苯并異噻唑－3－酮，對(duì)人體和其他動(dòng)物毒害很小。第20頁(yè)/共37頁(yè)8.4造紙廢水處理劑絮凝劑

絮凝劑是能使溶膠變成絮狀沉淀的凝結(jié)劑。絮凝劑能使分散相從分散介質(zhì)中分離出絮狀沉淀，其凝結(jié)作用稱為絮凝作用。用于促進(jìn)廢液中廢物沉降、過(guò)濾、澄清等過(guò)程的普通絮凝劑，包括無(wú)機(jī)物和有機(jī)高分子。兩者可單獨(dú)使用，也可配合使用，但配合使用比單獨(dú)使用效果更佳。第21頁(yè)/共37頁(yè)(1)絮凝原理凝聚（無(wú)機(jī)絮凝劑）：在廢水處理中，水中膠體粒子多數(shù)帶負(fù)電荷，粒子間具有靜電斥力，使膠體粒子保持分散狀態(tài)。絮凝劑多為電解質(zhì)，電離后形成與膠體粒子帶相反電荷的高價(jià)離子或大離子，壓縮膠體粒子的雙電層或?qū)δz體粒子的電荷產(chǎn)生電中和，粒子間斥力隨之消失，使粒子間聚集成大顆粒而沉降，水即可澄清。

絮聚（有機(jī)絮凝劑，PAM)：架橋第22頁(yè)/共37頁(yè)（2）絮凝過(guò)程絮凝過(guò)程主要包括4個(gè)階段：①向廢水中添加絮凝劑；②絮凝劑在液體中擴(kuò)散；③為了使絮凝劑和懸浮物粒子接觸而進(jìn)行快速攪拌；④為了使接觸后的粒子成為大而重的顆粒而進(jìn)行的慢速攪拌。實(shí)際上這些階段有的也很難分開(kāi)。

第23頁(yè)/共37頁(yè)（3）絮凝劑的種類1）無(wú)機(jī)絮凝劑凡是使用的絮凝劑是無(wú)機(jī)物的都稱為無(wú)機(jī)絮凝劑。第24頁(yè)/共37頁(yè)硫酸鋁

硫酸鋁的絮凝機(jī)理：溶液中硫酸鋁與水中堿反應(yīng)生成氫氧化鋁：A12(SO4)3+6NaOH——2Al(OH)3↓＋3Na2SO4

氫氧化鋁膠體帶正電，可吸附于廢液中的膠體粒子上，中和膠體粒子的負(fù)電荷被而產(chǎn)生絮凝，或?qū)δz體粒子產(chǎn)生夾裹作用而引起膠體粒子的沉降。

第25頁(yè)/共37頁(yè)聚合氯化鋁

處理造紙業(yè)廢水常用液體PAC，通式為[Al2(OH)nCl6-n]?；駻1n(OH)mCl3n-m，為從氯化鋁堿性水解至氫氧化鋁的中間產(chǎn)是物。常用堿化度來(lái)表示其堿性水解的程度。堿化度(B)％＝[OH-]/3[Al3+]×100%一般堿化度要求在40％～60％。第26頁(yè)/共37頁(yè)P(yáng)AC作為絮凝劑的特點(diǎn)

鋁離子水溶液中離解為單核配合離子[Al(OH)]2+、[A1(OH)2]+、[A1(OH)5]2-等并在水解中發(fā)生羥聯(lián)反應(yīng)，形成多核鋁離子[A17(OH)18]3+、[Al8(OH)20]4+、[A113(OH)34]5+等。這些多核離子絮凝能力很強(qiáng)，而PAC在水中直接提供這些高效能的多核配合離子，避免出現(xiàn)那些效率較低的離子，因此能得到較好絮凝效果。第27頁(yè)/共37頁(yè)鐵鹽主要是硫酸亞鐵、氯化鐵和氯化亞鐵，處理廢水。一般要和石灰配用，形成氫氧化物沉淀，靠夾裹吸附去除廢水中的物質(zhì)。和鋁鹽相比，鐵鹽絮凝顆粒比硫酸鋁重而易沉淀，價(jià)格也便宜。但其最適宜絮凝pH值較高，如亞鐵是pH9.5—11.0，故適用于原水pH值高及高濁度的廢水。第28頁(yè)/共37頁(yè)石灰

早期主要作為絮凝劑的堿助劑

石灰法：石灰與含有羧基的和木素結(jié)構(gòu)相似的一類化合物生成不溶性鈣鹽而產(chǎn)生絮凝。在有色廢水中要加較多的石灰，0.5-1%，帶有污泥的絮凝沉淀石灰可在轉(zhuǎn)爐中燃燒而重復(fù)使用，成本較低，雜質(zhì)去除率高，脫色也好。但因易引起泡沫，絮凝沉淀設(shè)備負(fù)荷大，現(xiàn)多用當(dāng)量石灰法，即石灰限量在與廢水負(fù)荷成平衡的范圍，一般在0.3%以下，脫色率稍有下降，但污泥的脫水性改善。第29頁(yè)/共37頁(yè)海水一石灰法

海水中含有約0.12％的Mg2+，與石灰漿混合時(shí)生成Mg(OH)2沉淀可以與有機(jī)膠體物質(zhì)絮凝。第30頁(yè)/共37頁(yè)活性硅絮凝劑

活性硅是在硅酸鈉的稀溶液中加入稀酸等制成的膠體狀聚合硅酸。它在凈化水廠中，作為低濁度水的絮凝劑使用，也廣泛用于工業(yè)用水和廢水處理，與硫酸鋁共用，則有促進(jìn)沉淀的作用。

第31頁(yè)/共37頁(yè)2）有機(jī)絮凝劑

有機(jī)絮凝劑是指起絮凝作用的物質(zhì)是有機(jī)物。

PAM占80％。第32頁(yè)/共37頁(yè)高分子絮凝劑的作用原理

①降低膠體顆粒表面的Zeta，讓顆粒彼此失去斥力而絮凝；②在懸浮粒子間橋聯(lián)聚集，形成大顆粒絮凝而沉淀；③與水溶液中溶解或水合的一些離子型有機(jī)物形成復(fù)合物（離聚物）而使之沉淀出來(lái)。

第33頁(yè)/共37頁(yè)聚丙烯酰胺絮凝劑

主要是非離子型、弱陰離子型和陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺。非離子PAM以水合狀態(tài)溶于水中，此時(shí)高分子鏈不是呈伸展?fàn)顟B(tài)，而是呈卷曲狀態(tài)，其絮凝作用是通過(guò)酰胺基與粒子表面的氫形成氫鍵結(jié)合而產(chǎn)生吸附。為了在被吸附粒子間產(chǎn)生橋聯(lián)作用而形成堅(jiān)實(shí)的絮聚體，聚丙烯酰胺的分子量應(yīng)盡可能高。

第34頁(yè)/共37頁(yè)

弱陰離子型聚丙烯酰胺:與非離子型PAM相比，絮凝沉淀性強(qiáng)，所以工業(yè)上應(yīng)用廣泛。懸浮膠體粒子與絮凝劑間靠氫鍵結(jié)合。