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    消泡劑在造紙工業中的應用和發展趨勢(上)

      1 前 言

      自進入80年代以來,世界經濟飛速發展,人民生活水平不斷提高,對各種產品的質量要求越來越高,紙張也不例外。但是許多因素還在制約著紙張質量的提高,其中造紙工業中遇到的泡沫問題就是其中一個重要因素。

      消泡劑在造紙工業中的用量不大,但其作用卻不容忽視。在整個制漿造紙工業過程中,從蒸煮放料后的一系列操作,如洗滌、篩選、漂白、濃縮、供漿系統、表面施膠、涂布、黑液回收等,均不同程度地受到泡沫的影響,干擾正常生產,使紙張質量下降,嚴重時將使生產無法進行下去。泡沫的消除方法主要有化學法、物理法和機械法?;瘜W消泡法就是在生產過程中加入化學物質(消泡劑)消除泡沫;物理消泡法利用靜置、加溫或減壓來消除泡沫;機械消泡法就是采用機械力使泡沫破裂。物理法和機械法操作簡單,但被動,只治標而不治本,且效果不理想。目前使用最廣泛使用的是化學消泡法,即使用消泡劑控制造紙過程中泡沫的形成和破除已形成的泡沫。

      在造紙工業中,如果對泡沫的形成機理和消泡劑的組成等方面的知識認識不夠,就會造成消泡劑的使用不當的現象,結果使生產不正常和造成浪費。另外,消泡劑能取得直接經濟效益,文獻報道國外某大紙廠在使用消泡劑前,生產1噸紙需消耗25kg芒硝,而使用消泡劑后降至19kg芒硝。所以,對泡沫形成原理、消泡劑的作用原理和常用消泡劑在各造紙工序中的應用等有關知識進行總結和介紹具有一定意義的。

      2 造紙過程中消泡劑消泡的原理和消泡劑的組成

      2.1 泡沫的形成和穩定

      純液體不會起泡,二元以上混合物才具有起泡能力。在含有表面活性劑的水中攪拌時,空氣進入溶液,水中的空氣被周圍的液體包圍而形成水中氣泡,此時表面活性劑在氣泡周圍排列,疏水基伸向氣泡內部,親水基向著液相,而形成一層膜。氣泡上升至液體表面,形成雙分子膜逸出液面,雙分子膜對氣泡具有保護作用而使泡沫穩定,如圖1所示。
     

     

      泡沫的穩定性與溫度有關,溫度升高,泡沫穩定性降低,所以可用升溫的方法來去除泡沫。水溶性的聚合物(如碳水化合物和木素的溶出物、造紙過程中的添加劑等)在水中形成膠體,增加粘度,對泡沫具有穩定作用。

      制漿造紙自始至終都是混合物體系,其中含有許多易起泡的物質,在生產過程中需加入許多種易起泡的表面活性劑,而且在混合體系中物質之間的反應也有表面活性劑生成。如堿法制漿中就有許多皂化物的生成,所以在制漿造紙生產過程中會產生大量穩定的泡沫。

      2.2 消泡劑消泡原理

      消泡劑有破泡劑和抑泡劑兩種。破泡劑的使用是使已產生的泡沫破裂,是暫時性的效果,當破泡劑溶于液體后即失去作用。抑泡劑主要是抑制泡沫的生成,即使溶于液體仍能發揮作用。一種好的消泡劑應同時具有破泡和抑泡兩種功能。

      對于消泡理論至今還不夠清楚,但消泡劑的消泡過程應包括圖2所列的幾個方面。
     

     

     

      消泡劑首先滲入到泡沫之間的液膜上,在液膜上散布開來,然后置換起泡劑進入液膜并向四周延伸,液膜不斷變薄,最后破裂。所以優良的消泡劑應具有以下性能:①具有一定的親水性,但一般不能溶于水;②具有較強的擴散性能。

      2.3 消泡劑的組成、性能和用途

      消泡劑成品中一般含有三種物質:活性成分、分散劑和載體。

      活性成分就是具有消泡作用的物質。表1對造紙工業中常用消泡劑進行了綜合。
     

     

      消泡劑一般是油性物質,親水性不好,較難滲入泡沫之間和在泡沫表面膜層擴散開來,所以在有些消泡劑成品中需加入擴散劑以提高消泡劑的滲入和擴散能力。常用的擴散劑主要有:脂肪酸、脂肪醇、磺化脂肪酸、脂肪酸硫代琥珀酸酯、脂肪酸皂、辛基或壬基酚聚乙二醇醚等,這些物質本身就具有消泡作用。當然并不是所有消泡劑中都需要加入擴散劑,如低級醇作消泡劑時就不必使用擴散劑。

      載體的作用就是將消泡劑和擴散劑進行稀釋和分散。常用水和有機溶劑作載體,用水作載體就可將成品制成水基乳劑型,用有機溶劑則可制成油基溶液型。

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