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纸浆中的泡沫是令人伤脑筋的东西,它阻碍着工艺条件的执行和设备的正常操作,可能成为制浆造纸和废水处理中的一个严重问题。随着我国造纸工业的发展,除气消泡已成为生产中的一个重要的研究课题。
泡沫对于纸浆工程来说,它的产生和存在会严重地影响浆料的洗涤、筛选、漂白、打浆的正常操作,阻碍着这些工序设备效能的正常发挥。
泡沫对于造纸工程影响更大。纸料中存在有泡沫,会使流浆箱的浓度波动,使纸料流动状态不稳定,它能封闭湿纸表面上的微孔,造成网部脱水困难,使纤维和未分散的填料在网部凝聚,影响纸幅的匀度。在废水处理过程中,泡沫使废液处理效率下降,并使废水流失、飞溅,污染环境。
消除造纸工业中的泡沫有两种方法,一种是利用化学消除法,另一种是机械消泡法。
随着我国造纸工业的发展,我国造纸工业的化学消泡剂近年来也得到相应的发展。溶剂型消泡剂是早期用于造纸工业的化学消泡剂,随着造纸工业的发展,出现油型除气消泡剂。近年来又开发出乳液型除气消泡剂,它比前两者具有更优越的除气消泡性能。
溶剂型消泡剂
溶剂型消泡剂不能均匀地分散在水中,因而对于分散在水中空气的消除是无效的,故只能消泡,不能除气。
油型除气消泡剂
造纸工业用得较为广泛的是油型除气消泡剂。它是由脂肪酸、环氧丙烷、环氧乙烯等聚合而成的一种非离子型表面活性剂。用于烧碱法芒杆浆能很好地消除洗涤、打浆、筛选浓缩时产生的大量泡沫,改善了洗净度。
油型除气消泡剂是一种表面性物质,它有除气和控制泡沫的性能,使用时调制也较方便,但是由于这种消泡剂具有较大的疏水性,故有可能在纸面上形成油污点,有的还稍微影响施胶效果,因此,近年来又开发了乳液型除气消泡剂。
乳液消泡剂
化学消泡剂的发展趋势可以这样概括,含有活性剂的如酰胺类消泡剂将会用得少一些,这是由于其存在着沉积和分散不良,使筛板缝堵塞或可能使纸面形成鱼眼纸病等。面对石油价格的提高和污染问题的日益重视,油型除气消泡剂的使用也会日趋减少,这必然导致大量地应用乳液型除气消泡剂。这是国际上的发展趋势。
除气消泡剂的消泡机理
泡沫是气相分散于液相中的分散体系。联系到造纸过程,气相就是游离的空气和二氧化碳,液相就是水。
由于存在着一种表面活性剂物质而形成这些小泡沫就特别难于除去,它起到一种稳定剂的作用。
要消除或控制泡沫,可以采用下列方法中的一种或几种:
(1)降低泡沫稳定剂的效能方面,可用化学反应或非极性溶剂方法。化学消泡剂能借化学反应形成不稳定泡沫产物,这种产物具有降低泡沫稳定剂的效力。或加入一种不溶于水的非极性溶剂,它将会散步在水面上,形成新的表面,从而导致泡沫的破裂。但这些溶剂仅对表面泡沫有效,对于已分散在水中的泡沫则无效。
(2)降低泡沫稳定性方面可以采用提高表面张力、降低表面粘度或减少氢键连结等方法。
化学消泡剂的种类很多,有的就具有以上的功能,只要合理地选择就能降低泡沫的稳定性,就能达到消泡的目的。
(3)采用形成局部薄弱点,使泡沫破灭,如使用具有低表面张力点或用憎水固体消泡剂。
除此之外,还有置换泡沫形成体方面耦合表面活性剂或极性溶剂等等。