Современная мировая целлюлозно-бумажная промышленность использует широкий спектр вспомогательных химических добавок. Флокулянты – одно из них. Не так много сортов бумаги и картона выпускаются без данной группы веществ, ускоряющих хлопьеобразование, а также зачастую придающих готовой продукции дополнительные свойства, и снижающих промой волокна через сетку, что также положительно сказывается на окружающей среде. Как правило, данные химические добавки в своей основе имеют общий водорастворимый полимер – полиакриламид, который в зависимости от направлений применения, может иметь 3 разновидности, отличающихся своим зарядом (анионный, катионный и неионный, то есть совсем не имеющих никакого заряда) [2]. Существуют также комбинированные ПАА, в каждой молекулярной цепи которых имеется как положительный, так и отрицательный заряд.
Современный рынок химических реагентов для ЦБП достаточно широк, и зачастую одни и те же реагенты используются так же и водоочистных сооружениях, поскольку принцип работы молекулы ПАА в воде одинаков – образование больших химических связей между взвешенными частицами с дальнейшим их осаждением.
Рис. 1. Общая химическая формула полиакриламида
Данный полимер имеет общую формулу, показанную на Рис.1. Однако, в зависимости от требований к приданию ему какого-либо заряда (положительного либо отрицательного), применяются различные структурные звенья, делающих ПАА уже сополимером. Различные производители применяют различные модификаторы при создании ПАА как флокулянта, а также варьируя степень полимеризации под свои нужды либо под цели заказчика. Сама по себе молекула ПАА практически не токсична, и быстро разрушается в окружающей среде [3, 5].
Размол обеих целлюлоз (беленой хвойной и беленой лиственной Архангельского ЦБК) выполнялся на аппарате ЦРА до 20˚, 30˚ и 40˚ ШР соот-ветственно, а степень помола измерялась на аппарате Шоппер-Риглера СР-2. Масса навески целлюлозы – 2г, объем суспензии – 1000 мл [4].
Рассмотрим время обезвоживания. Данная величина измеряется в секундах и обратно пропорциональна скорости обезвоживания.
График 1. Зависимость времени обезвоживания целлюлозы от концентрации катионного ПАА KY (Китай)
График 1 для катионного ПАА иллюстрирует повышение реакции обеих целлюлоз с повышением помола. При этом хвойная целлюлоза незначительно увеличивает время обезвоживания при повышении концентрации, а лиственная – наоборот, уменьшает его, таким образом повышая скорость обезвоживания.
График 2. Зависимость времени обезвоживания целлюлозы от концентрации анионного ПАА KY (Китай)
Анионная природа ПАА на графике 2 не показала четких зависимостей. Стоит отметить значительное снижение времени обезвоживания у хвойной массы при 20˚ и незначительное при 40˚ ШР, а в случае с лиственной заметны колебания с повышением степени помола к 30˚ и 40˚ ШР. При 20˚ ШР у лиственной массы зависимость не заметна вообще.
График 3. Зависимость водоудержания целлюлозы от концентрации катионного ПАА KY (Китай)
График 3 иллюстрирует резкий прирост водоудержания лишь при низкой степени помола хвойной массы в 20˚ ШР. С повышением степени помола до 30˚ и до 40˚ ШР прирост данного значение у хвойной массы прекращается, что является уже положительной тенденцией, а при увеличении концентрации при тех же степенях помола данное значение становится еще меньше. Лиственная масса проявляет себя практически аналогично. Данный график показывает неплохую тенденцию, поскольку многие сорта бумаг имеют в своей композиции массы со степенью помола ближе к 40˚ ШР и выше. Лишь небольшая доля видов бумаг имеют исходное сырье с 30˚ ШР.
График 4. Зависимость водоудержания целлюлозы от концентрации анионного ПАА KY (Китай)
График 4 иллюстрирует практически идентичные зависимости обеих видов целлюлоз во всех 3 диапазонах степеней их помола в 20˚, 30˚ и 40˚ ШР. При начальных либо средних концентрациях анионного ПАА водоудержание либо снижается, иногда значительно, либо остается без изменений, как в случае с лиственной при 40˚ ШР. Далее, при повышении концентрации анионного ПАА водоудержание либо возвращается к первоначальному значению, либо превысит первоначальное значение.
Вывод: импортные китайские флокулянты марки KY способны влиять как на скорость обезвоживания бумажной массы, так и на водоудержание.
Список литературы
- Фляте Д.М. Технология бумаги. Учебник для вузов. – М.: Лесн. пром-сть, 1988. – 440 с.
- В.В. Хованский., В.К. Дубовый., П.М. Кейзер. Применение химических вспомогательных веществ в производстве бумаги и картона: Учебное пособие. – Санкт-Петербург, СПбГТУРП, 2013. – 151 с.
- Куренков В.Ф. Водорастворимые полимеры акриламида. Соросовский образовательный журнал. 1997. № 5. С. 48– 53
- Технология целлюлозы: методические указания к лабораторным работам для студентов бакалавриата по направлению подготовки 18.03.01 «Химическая технология», направленность «Химическая технология целлюлозно-бумажного производства», всех форм обучения / сост.: Н. В. Каретникова, Л. В. Чендылова ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. – Красноярск, 2021. С 49–50
- Журавлева, И.И. Высокомолекулярные соединения. Часть VI. Синтетические полимеры: учебное пособие / И.И. Журавлева, В.А. Акопьян. – Самара: Издательство «Самарский университет», 2014. – 528 с.
