聚合氯化鋁,片堿,氫氧化鈉,PAC,液堿,次氯酸鈉,聚氯化鋁等批發(fā)找福州德潤化工有限公司
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淺析福州聚合氯化鋁在造紙上的應用！
來(lái)源：zongkua.cn 發(fā)布時(shí)間：2020年10月21日
長(cháng)期以來(lái)，作為一種高-效的絮凝劑，聚合氯化鋁一直廣泛用于水處理過(guò)程中。近些年來(lái)，聚合氯化鋁也越來(lái)越多地應用于造紙工業(yè)。八十年代初，歐洲率先開(kāi)發(fā)了分散松香膠(DRS)/聚合氯化鋁(PAC)中性施膠系統，用聚合氯化鋁代替硫酸鋁成功地實(shí)現了松香中性施膠。與此同時(shí)，聚合氯化鋁在造紙濕部還能起到良好的助留、助濾作用。
聚合氯化鋁（Polyaluminium Chloride），簡(jiǎn)稱(chēng)PAC, 通常也稱(chēng)作堿式氯化鋁、聚羥基鋁等，它是介于氯化鋁和氫氧化鋁兩種物質(zhì)之間的一種水溶性無(wú)機高分子聚合物，通常以通式Aln (OH)mCl3n-m來(lái)表示，其中n代表聚合程度，這取決于制備過(guò)程中的多方面因素，m表示某種聚合氯化鋁產(chǎn)品的中性化程度，即氫氧根離子取代氯離子的多少程度。由此可見(jiàn)，聚合氯化鋁所代表的并不是某一種特定的無(wú)機化合物，而是一系列無(wú)機聚合物的總稱(chēng)。
聚合氯化鋁是預制的水解產(chǎn)物，它是在一定控制的條件下鋁鹽的水解-聚合-沉淀過(guò)程的中間產(chǎn)物，無(wú)論作為一種高-效的水處理劑還是作為造紙濕部松香中性施膠的沉淀劑，都有替代傳統的鋁鹽（如硫酸鋁）的趨勢。自六十年代以來(lái)，聚合氯化鋁作為一種新型高-效絮凝劑，在水處理方面正逐步發(fā)展成為混凝過(guò)程的主要藥劑，它是當前工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)成熟、效能高、應用廣泛的品種。
目前，聚合氯化鋁在中國、日本、前蘇聯(lián)以及東、西歐都有相當的生產(chǎn)規模和應用，但總體來(lái)講，生產(chǎn)應用研究多于基礎理論研究，而且基礎理論研究方面還停留在傳統鋁鹽作用的機理上，對于這種新型絮凝劑為何具有明顯的高-效尚缺乏深入的科學(xué)驗證和理論依據，在一定程度上影響了這一優(yōu)-質(zhì)產(chǎn)品性能的進(jìn)一步提高和應用。大量實(shí)踐表明，沒(méi)有深入的基礎研究，也很難制得高-效能產(chǎn)品。
歐洲于八十年代初率先提出用聚合氯化鋁作為松香施膠沉淀劑進(jìn)行中性施膠，并在生產(chǎn)中獲得成功，而到目前為止，有關(guān)其優(yōu)于傳統的酸性施膠沉淀劑（如硫酸鋁）的原因及作用機理尚不完全清楚，在公開(kāi)發(fā)表的眾多文獻中，均未對這一新型施膠沉淀劑做系統研究，甚至是系統的應用研究。這必然會(huì )影響到聚合氯化鋁的進(jìn)一步推廣應用，一些有關(guān)的理論研究也均停留在傳統的硫酸鋁等鋁鹽水解特性研究，這不利于較大限度地發(fā)揮聚合氯化鋁的作用。
無(wú)論是作水處理的絮凝劑還是用于造紙濕部，聚合氯化鋁作為一種新型、高-效預制的無(wú)機高分子水解產(chǎn)物，其應用范圍之廣、效能之顯著(zhù)是傳統鋁鹽所無(wú)法比擬的。
聚合氯化鋁在造紙工業(yè)中除部分用于污水和清水處理（造紙中）外，其主要用途是用于松香中性施膠沉淀劑和助留、助濾劑，此外，它還可用于控制樹(shù)脂障礙和作為陰離子雜質(zhì)的捕捉劑等等。
1）聚合氯化鋁用于松香中性施膠沉淀劑
由于全球范圍內的資源緊缺，造紙用原料變得越來(lái)越寶貴，用更廉價(jià)的CaCO3 填料來(lái)盡可能多地替代纖維變得更為實(shí)際，因此歐洲于八十年代中期率先采用松香中性施膠技術(shù)生產(chǎn)中性紙張，該生產(chǎn)過(guò)程可用CaCO3 作為填料，這項技術(shù)成功的關(guān)鍵之一是用聚合氯化鋁代替傳統的明礬作為施膠沉淀劑。由于聚合氯化鋁可在中性甚至堿性范圍內仍能保持較高的正電性，而不像Al2(SO4)3 那樣很快形成Al(OH)3沉淀，而且由于聚合氯化鋁的預水解，它不像Al2(SO4)3 那樣把系統的pH值降得很低，所以，聚合氯化鋁是十分理想的進(jìn)行中性施膠的新型鋁源，其施膠pH值可達到7.5。繼歐洲之后，北美和其他許多地區的紙廠(chǎng)都相繼采用了這項技術(shù)變酸性造紙為中性造紙。利用這種方法進(jìn)行中性施膠不僅大大降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也克服了用合成膠料（如 AKD 等）進(jìn)行中性施膠時(shí)存在的一些難以避免的缺點(diǎn)（如打滑、施膠度難以控制等）。即使如此，由于聚合氯化鋁是一種處于亞穩狀態(tài)下的、復雜的無(wú)機高分子聚合物，因此，在使用過(guò)程中還存在著(zhù)能否合理選用及其產(chǎn)品本身的穩定性等諸多問(wèn)題，這還有待于在今后的研究和開(kāi)發(fā)中進(jìn)一步得到解決。
2） 聚合氯化鋁用作助留、助濾劑
濕部化學(xué)是研究在脫水、成形過(guò)程中，紙料中的各種細小組分、添加劑以及纖維之間相互作用的表面及膠體化學(xué)的規律。在過(guò)去的十幾年當中，濕部化學(xué)的主要發(fā)展趨勢是造紙過(guò)程由酸性向中、堿性環(huán)境的過(guò)渡，而近些年來(lái)，另一種發(fā)展趨勢是在造紙濕部廣泛使用各種各樣的化學(xué)添加劑及添加系統。我國造紙工業(yè)以非木材纖維原料為主，其中又以禾本科植物纖維原料為主，由于草漿本身存在纖維短，雜細胞含量高，造成紙張強度差，抄紙過(guò)程中濾水困難，因而研究其在中、堿性條件下抄紙及利用各種助劑提高留著(zhù)、濾水性能是適合我國國情的濕部化學(xué)的研究方向。
a、助留劑
目前，許多學(xué)說(shuō)都認為，細小纖維和填料等在紙頁(yè)中的留著(zhù)主要通過(guò)兩種方式作用，即機械截留和膠體絮凝作用來(lái)實(shí)現的，而隨著(zhù)對留著(zhù)機理不斷深入的研究，認為后一種作用更為重要。機械截留作用主要是顆粒機械地留著(zhù)在逐漸形成的紙頁(yè)結構中，這種機理類(lèi)似于過(guò)濾作用，它僅僅適用于紙料中的較長(cháng)纖維部分，無(wú)法說(shuō)明細小組分留著(zhù)率高的原因，也無(wú)法解釋助留劑的助留效果。
當前，越來(lái)越多的研究集中于有關(guān)細小纖維及填料的留著(zhù)機理，這些研究建立了許多不同的概念和模型，為解釋和發(fā)展留著(zhù)機理、優(yōu)化工藝過(guò)程提供了理論基礎。膠體絮聚作用包括凝聚作用（coagulation）和絮凝作用（flocculation）。凝聚作用（coagulation）指用無(wú)機鹽或分子量小、電荷密度較高的聚合物使膠體懸浮液失去穩定性而發(fā)生絮聚的作用，所產(chǎn)生的絮聚物是細小而緊密聚集的沉淀物，它主要是通過(guò)電荷中和、異相凝聚和補綴作用幾種形式來(lái)實(shí)現的。
絮凝作用（flocculation）指用一長(cháng)鏈聚合物將膠體結合在一起，使膠體懸浮液失去穩定性而發(fā)生絮聚的作用，所產(chǎn)生的絮凝物為粗大、疏松、多孔的團塊。絮凝作用主要通過(guò)橋聯(lián)絮凝作用和網(wǎng)絡(luò )絮凝作用兩種形式來(lái)實(shí)現。
b、助濾劑
由于紙料的脫水過(guò)程會(huì )直接影響紙張的質(zhì)量和紙機的運行性能，而且濾水性能的提高可以提高生產(chǎn)率，改善紙頁(yè)成形，降低干燥部能耗等，所以提高紙料的濾水性能是濕部化學(xué)研究的重要內容之一。在通常情況下，幾乎所有的助留劑和電荷中和劑均兼有助濾功能，所以硫酸鋁、聚合氯化鋁、陰離子淀粉、聚電解質(zhì)以及微粒助留系統都可以起到助濾作用。
3）聚合氯化鋁的其它用途
隨著(zhù)造紙過(guò)程逐漸由酸性轉向中、堿性范圍，白水封閉程度不斷提高，高得率漿及涂布損紙數量的增加，紙漿中的陰離子雜質(zhì)問(wèn)題就越來(lái)越突出，若得不到及時(shí)處理，它將會(huì )嚴重影響到紙機操作及成紙質(zhì)量。實(shí)踐證明，本身帶有較高陽(yáng)電荷的聚合氯化鋁是一種良好的雜質(zhì)捕捉劑，它能與這些陰離子雜質(zhì)結合并將其沉積到纖維上，從而不僅控制了陰離子雜質(zhì)在紙漿中的干擾作用，也改善了紙漿的濾水性能，因為即使少量的陰離子纖維降解產(chǎn)物也會(huì )大大影響紙料的濾水作用。
與此同時(shí)，聚合氯化鋁可以很容易地吸附到纖維表面，還可以吸附帶有負電荷的填料和細小纖維，使它們更多地留著(zhù)在紙頁(yè)內部；與其他有機聚合物的協(xié)同作用可以有效地提高細料的留著(zhù)率，并改善漿料的濾水性能。
此外，聚合氯化鋁還可以有效地控制樹(shù)脂障礙，其原理與消除陰離子雜質(zhì)相同。與 Al2(SO4)3 相比，聚合氯化鋁可以更有效地將樹(shù)脂固著(zhù)在纖維上，同時(shí)聚合氯化鋁的使用可以大大減少BaSO4等不溶物的沉積。
聚合氯化鋁（Polyaluminium Chloride），簡(jiǎn)稱(chēng)PAC, 通常也稱(chēng)作堿式氯化鋁、聚羥基鋁等，它是介于氯化鋁和氫氧化鋁兩種物質(zhì)之間的一種水溶性無(wú)機高分子聚合物，通常以通式Aln (OH)mCl3n-m來(lái)表示，其中n代表聚合程度，這取決于制備過(guò)程中的多方面因素，m表示某種聚合氯化鋁產(chǎn)品的中性化程度，即氫氧根離子取代氯離子的多少程度。由此可見(jiàn)，聚合氯化鋁所代表的并不是某一種特定的無(wú)機化合物，而是一系列無(wú)機聚合物的總稱(chēng)。
聚合氯化鋁是預制的水解產(chǎn)物，它是在一定控制的條件下鋁鹽的水解-聚合-沉淀過(guò)程的中間產(chǎn)物，無(wú)論作為一種高-效的水處理劑還是作為造紙濕部松香中性施膠的沉淀劑，都有替代傳統的鋁鹽（如硫酸鋁）的趨勢。自六十年代以來(lái)，聚合氯化鋁作為一種新型高-效絮凝劑，在水處理方面正逐步發(fā)展成為混凝過(guò)程的主要藥劑，它是當前工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)成熟、效能高、應用廣泛的品種。
目前，聚合氯化鋁在中國、日本、前蘇聯(lián)以及東、西歐都有相當的生產(chǎn)規模和應用，但總體來(lái)講，生產(chǎn)應用研究多于基礎理論研究，而且基礎理論研究方面還停留在傳統鋁鹽作用的機理上，對于這種新型絮凝劑為何具有明顯的高-效尚缺乏深入的科學(xué)驗證和理論依據，在一定程度上影響了這一優(yōu)-質(zhì)產(chǎn)品性能的進(jìn)一步提高和應用。大量實(shí)踐表明，沒(méi)有深入的基礎研究，也很難制得高-效能產(chǎn)品。
歐洲于八十年代初率先提出用聚合氯化鋁作為松香施膠沉淀劑進(jìn)行中性施膠，并在生產(chǎn)中獲得成功，而到目前為止，有關(guān)其優(yōu)于傳統的酸性施膠沉淀劑（如硫酸鋁）的原因及作用機理尚不完全清楚，在公開(kāi)發(fā)表的眾多文獻中，均未對這一新型施膠沉淀劑做系統研究，甚至是系統的應用研究。這必然會(huì )影響到聚合氯化鋁的進(jìn)一步推廣應用，一些有關(guān)的理論研究也均停留在傳統的硫酸鋁等鋁鹽水解特性研究，這不利于較大限度地發(fā)揮聚合氯化鋁的作用。
無(wú)論是作水處理的絮凝劑還是用于造紙濕部，聚合氯化鋁作為一種新型、高-效預制的無(wú)機高分子水解產(chǎn)物，其應用范圍之廣、效能之顯著(zhù)是傳統鋁鹽所無(wú)法比擬的。
聚合氯化鋁在造紙工業(yè)中除部分用于污水和清水處理（造紙中）外，其主要用途是用于松香中性施膠沉淀劑和助留、助濾劑，此外，它還可用于控制樹(shù)脂障礙和作為陰離子雜質(zhì)的捕捉劑等等。
1）聚合氯化鋁用于松香中性施膠沉淀劑
由于全球范圍內的資源緊缺，造紙用原料變得越來(lái)越寶貴，用更廉價(jià)的CaCO3 填料來(lái)盡可能多地替代纖維變得更為實(shí)際，因此歐洲于八十年代中期率先采用松香中性施膠技術(shù)生產(chǎn)中性紙張，該生產(chǎn)過(guò)程可用CaCO3 作為填料，這項技術(shù)成功的關(guān)鍵之一是用聚合氯化鋁代替傳統的明礬作為施膠沉淀劑。由于聚合氯化鋁可在中性甚至堿性范圍內仍能保持較高的正電性，而不像Al2(SO4)3 那樣很快形成Al(OH)3沉淀，而且由于聚合氯化鋁的預水解，它不像Al2(SO4)3 那樣把系統的pH值降得很低，所以，聚合氯化鋁是十分理想的進(jìn)行中性施膠的新型鋁源，其施膠pH值可達到7.5。繼歐洲之后，北美和其他許多地區的紙廠(chǎng)都相繼采用了這項技術(shù)變酸性造紙為中性造紙。利用這種方法進(jìn)行中性施膠不僅大大降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也克服了用合成膠料（如 AKD 等）進(jìn)行中性施膠時(shí)存在的一些難以避免的缺點(diǎn)（如打滑、施膠度難以控制等）。即使如此，由于聚合氯化鋁是一種處于亞穩狀態(tài)下的、復雜的無(wú)機高分子聚合物，因此，在使用過(guò)程中還存在著(zhù)能否合理選用及其產(chǎn)品本身的穩定性等諸多問(wèn)題，這還有待于在今后的研究和開(kāi)發(fā)中進(jìn)一步得到解決。
2） 聚合氯化鋁用作助留、助濾劑
濕部化學(xué)是研究在脫水、成形過(guò)程中，紙料中的各種細小組分、添加劑以及纖維之間相互作用的表面及膠體化學(xué)的規律。在過(guò)去的十幾年當中，濕部化學(xué)的主要發(fā)展趨勢是造紙過(guò)程由酸性向中、堿性環(huán)境的過(guò)渡，而近些年來(lái)，另一種發(fā)展趨勢是在造紙濕部廣泛使用各種各樣的化學(xué)添加劑及添加系統。我國造紙工業(yè)以非木材纖維原料為主，其中又以禾本科植物纖維原料為主，由于草漿本身存在纖維短，雜細胞含量高，造成紙張強度差，抄紙過(guò)程中濾水困難，因而研究其在中、堿性條件下抄紙及利用各種助劑提高留著(zhù)、濾水性能是適合我國國情的濕部化學(xué)的研究方向。
a、助留劑
目前，許多學(xué)說(shuō)都認為，細小纖維和填料等在紙頁(yè)中的留著(zhù)主要通過(guò)兩種方式作用，即機械截留和膠體絮凝作用來(lái)實(shí)現的，而隨著(zhù)對留著(zhù)機理不斷深入的研究，認為后一種作用更為重要。機械截留作用主要是顆粒機械地留著(zhù)在逐漸形成的紙頁(yè)結構中，這種機理類(lèi)似于過(guò)濾作用，它僅僅適用于紙料中的較長(cháng)纖維部分，無(wú)法說(shuō)明細小組分留著(zhù)率高的原因，也無(wú)法解釋助留劑的助留效果。
當前，越來(lái)越多的研究集中于有關(guān)細小纖維及填料的留著(zhù)機理，這些研究建立了許多不同的概念和模型，為解釋和發(fā)展留著(zhù)機理、優(yōu)化工藝過(guò)程提供了理論基礎。膠體絮聚作用包括凝聚作用（coagulation）和絮凝作用（flocculation）。凝聚作用（coagulation）指用無(wú)機鹽或分子量小、電荷密度較高的聚合物使膠體懸浮液失去穩定性而發(fā)生絮聚的作用，所產(chǎn)生的絮聚物是細小而緊密聚集的沉淀物，它主要是通過(guò)電荷中和、異相凝聚和補綴作用幾種形式來(lái)實(shí)現的。
絮凝作用（flocculation）指用一長(cháng)鏈聚合物將膠體結合在一起，使膠體懸浮液失去穩定性而發(fā)生絮聚的作用，所產(chǎn)生的絮凝物為粗大、疏松、多孔的團塊。絮凝作用主要通過(guò)橋聯(lián)絮凝作用和網(wǎng)絡(luò )絮凝作用兩種形式來(lái)實(shí)現。
b、助濾劑
由于紙料的脫水過(guò)程會(huì )直接影響紙張的質(zhì)量和紙機的運行性能，而且濾水性能的提高可以提高生產(chǎn)率，改善紙頁(yè)成形，降低干燥部能耗等，所以提高紙料的濾水性能是濕部化學(xué)研究的重要內容之一。在通常情況下，幾乎所有的助留劑和電荷中和劑均兼有助濾功能，所以硫酸鋁、聚合氯化鋁、陰離子淀粉、聚電解質(zhì)以及微粒助留系統都可以起到助濾作用。
3）聚合氯化鋁的其它用途
隨著(zhù)造紙過(guò)程逐漸由酸性轉向中、堿性范圍，白水封閉程度不斷提高，高得率漿及涂布損紙數量的增加，紙漿中的陰離子雜質(zhì)問(wèn)題就越來(lái)越突出，若得不到及時(shí)處理，它將會(huì )嚴重影響到紙機操作及成紙質(zhì)量。實(shí)踐證明，本身帶有較高陽(yáng)電荷的聚合氯化鋁是一種良好的雜質(zhì)捕捉劑，它能與這些陰離子雜質(zhì)結合并將其沉積到纖維上，從而不僅控制了陰離子雜質(zhì)在紙漿中的干擾作用，也改善了紙漿的濾水性能，因為即使少量的陰離子纖維降解產(chǎn)物也會(huì )大大影響紙料的濾水作用。
與此同時(shí)，聚合氯化鋁可以很容易地吸附到纖維表面，還可以吸附帶有負電荷的填料和細小纖維，使它們更多地留著(zhù)在紙頁(yè)內部；與其他有機聚合物的協(xié)同作用可以有效地提高細料的留著(zhù)率，并改善漿料的濾水性能。
此外，聚合氯化鋁還可以有效地控制樹(shù)脂障礙，其原理與消除陰離子雜質(zhì)相同。與 Al2(SO4)3 相比，聚合氯化鋁可以更有效地將樹(shù)脂固著(zhù)在纖維上，同時(shí)聚合氯化鋁的使用可以大大減少BaSO4等不溶物的沉積。
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