助留、助滤系统的新发展

    随着造纸机向高速大型化发展，传统的助留、助滤系统难于适应。聚丙烯酰胺是低电荷高分子量的化合物，具有阳性电荷，通过桥联作用使纤维絮聚而产生助留助滤作用，但所形成的絮凝体经过输浆泵类等的高剪力破坏后难于重新絮聚；另一方面，较强的纤维絮聚作用也恶化纸页的匀度。又如使用双组分体系，先用明矾中的A13+吸附在纤维表  面，使其带正电荷，然后再加入带负电荷的高分子化合物，使之与带A13+的纤维及细小纤维结合，而产生助留作用，这种双组分系统适用于酸性抄纸，对中性或碱性抄纸就不适应了。在这种背景条件下，适应新的要求的新型助留、助滤系统便应运而生。

    1  新型微粒助留助滤系统
    这种系统一般包括两种成分：一种是阳离子高分子聚合物，如阳离子聚丙烯酰胺；一种是阴离子无机微粒（如阴离子二氧化硅或膨润土）或阴离子微粒聚合物，其作用机理是先在带阴电荷的纸料中加入带阳离子的高聚合物，形成高度絮聚的纤维体。再通过浆料流送过程，在压力筛的高剪切力的作用下打散成为微絮凝体，这种微絮凝体再在微粒阴离子的作用下，形成为超絮凝结构的纤维体，起到助留作用与助滤作用。

    2  使用微粒助留助滤系统的优点
    目前微粒助留助滤系统的使用成本要比传统的单元或双元助留系统高些，但从全面看，微粒助留助滤的优点是多方面的，其经济效益还是合算的。

    2.1  在纸机运行性和生产能力方面
         1. 提高网案部、真空部和压榨部的滤水性能；
         2. 提高纸机车速和降低干燥部蒸汽的消耗；
         3. 净化白水系统，减少沉积物的产生；
         4. 减少湿部断纸。
    2.2  在产品质量方面
         1. 改善纸页的匀度；
         2. 提高纸幅横幅定量水分分布均匀性，从而减少纸页应力带来的翘边、卷曲问题；
         3. 提高纸页的强度与物理性能。
    2.3  节约原料消耗
         1. 减少蒸汽消耗（提高了进烘缸纸页的干度）；
         2. 减少纤维的消耗（因减少了白水的流失）。
    3  微粒助留助滤的应用
    微粒助留助滤系统的开发应用已有20多年的历史，一般根据第二组合物（微粒阴离子）的不同，分为三种。即：胶体二氧化硅、膨润土、微聚合物。

    目前世界上，应用微粒系统的纸机大约有600台左右，其中350台造纸机使用二氧化硅微粒系统，250台造纸机使用膨润土系统，其他还有少数纸机应用微聚合物系统。

    如某新闻纸厂配料为50%TMP浆，50%为废纸脱墨浆，pH=7.1，使用阳离子PAM和阴离子无机盐微拉PM810，一次留着率提高到57%。

    下面介绍福建青山纸业有很公司使用微粒助留助滤系统的效果。青山纸业是在一台三长网纸机生产牛皮卡纸使用，纸机能力年产15万t，车速300~350m/min，卡纸定量175g/m2，面层为牛皮浆，底层芯层、为美国废纸浆，阳离子聚合物（商品名为Percal 230HL）添加点为冲浆泵的入口，用量为0.3~0.6kg/t纸，微拉皂土添加点为压力筛出口，用量为2~3kg/t纸。

    加入助剂阳离子聚合物0.3kg，微粒皂土2kg，共计增加成本0.3×36＋2×8=26.8元/t纸。吨纸产生白水70m3，仅以底层计，吨浆成本1280元/t，共计节省成本（0.093 % －0.057 %) × 70 ×1 280元=32.26元/t纸。不算芯层浆，仅算底层浆就可抵消成本上升之数，还可盈利5元/t左右，是有利可图的。

    4  积极推广微粒助留助滤系统的使用
    我国造纸工业有20％左右的生产能力已成为现代化的造纸工业。这部分有对微拉助留、助滤的迫切需求，其他大部分的技术水平多为上世纪70~80年代或更早的水平。这部分使用单元絮凝剂或双元聚合物系统虽尚可满足低技术要求，但使用微粒助留助滤系统也可取得较佳生产效果，不过设备水平与其他配套条件要加以适当改造。

    4.1  目前中国造纸机多为幅宽3m左右或更窄，纸机车速300m/min,这类纸机使用微粒助留助滤系统后，脱水能力强化了，按理说可以为提高车速增加产量创造条件，这是第一选择。但是有的冲装泵能力已到极限，没有潜力可挖，这就要调换新的冲浆泵，有的甚至其他脱水元件也要更换，才能适应提高车速的要求。

    4.2  有的生产的品种属高档产品，产品质量要求更高，提高纸的匀度十分重要，这就可能需要将上网浓度进一步降低，使用微粒助留助滤剂提高脱水能力，也就为生产某些高档产品创造了一定条件。

    4.3  微粒助留助滤系统，其主导作用是纸料电荷的变化，在采用新助剂时应对老系统的湿部性态有所了解，如果老系统的阴性电荷过强就会影响阳离子的桥联作用，如果老系统阳离子过强，就会引起阳离子过量而未被中和也会影响助留助滤效果。

    4.4  纸料的pH值是一个重要因素，不同的微粒成分会有不同的适用pH值范围，如二氧化硅系统，虽然在pH值为5仍起助留作用，但最佳效果的pH为中性或碱性，即pH6~9效果最好。膨润土系统的适宜pH范围较广泛，大约在pH4~9均可起作用。

    4.5  国内早在上世纪70年代就已开发出多种聚丙烯酰胺产品，阳离子淀粉也已较普遍使用，我国膨润土资源也非常丰富。开发与充分应用这些化工产品应属不难做到的事。