白水封闭循环系统中DCS与无机盐电解质形成干扰物的历程与机理

To realize cleaner production and closed recycling of white liquor can not only improve utilizing efficiency but also promote sustainable development in papermaking industry. For paper enterprises, dissolved and colloidal substance (DCS) in papermaking system is highly complicated which is a key problem impacting the recycling water all along. So some projects here will be used to resolve these. Firstly, membrane separation technique and general method will be applied to separate DCS and inorganic salt electrolyte from white liquor, and to confirm their composition and resource; besides, these materials can be used as simulation for some research. Secondly, formation rule and characteristics of DCS from sol-gel to aggregated state within the action of electrolytic materials will be analyzed with microelectrophoresis and streaming potential, and mechanism including initial stage, intermediate and final colloidal particle state produced in this system will be presented. Thirdly, by observation from dynamics and stability of DCS, and research on solubilization of inorganic salt electrolyte to DCS, mechanism of the bigger colloidal particles formed from DCS will be further elucidated, which will provide theoretical foundation and technological guidance for control and elimination of inorganic salt electrolyte and DCS.

开展造纸清洁生产与白水封闭循环回用，既能提高资源的利用效率，也将促进企业的技术进步与可持续发展。造纸系统阴离子物质（DCS）成分复杂，无机盐电解质在湿部积累等问题，且难以控制，影响生产及产品质量，一直是困扰造纸企业白水循环的主要因素。研究拟采用膜分离技术与常规分离方法，直接从工厂白水中分离出DCS、无机盐电解质，掌握其确切来源与组份构成、产生或积累规律与特点，并作为研究用模拟物。运用微电泳等方法，在电解质浓度、pH值等动力学参数影响下，研究分析DCS由游离态发展到聚集态的规律与特点、动力学影响因素等，掌握其从发生、发展、到聚集成大胶体颗粒的历程及机理；研究分析无机盐电解质对DCS增溶的动力学与聚集稳定性行为与特点，进一步阐明DCS发展成大胶体颗粒的历程及机理；为消除无机盐电解质积累、控制DCS转移技术的开发与应用，提供理论依据，实现造纸清洁生产与白水封闭循环回用。

造纸系统阴离子物质（DCS）成分复杂，无机盐电解质含量高，并在湿部积累，难以控制，影响生产及产品质量，一直是困扰造纸企业白水循环的主要因素。在温度、时间、电解质浓度、pH值等参数影响下，研究分析DCS由溶胶态发展到聚集态的规律与特点、动力学影响因素等，掌握其从发生、发展、到聚集成大胶体颗粒的历程及机理；通过DCS的动力学与聚集稳定性行为与特点测量与观察，研究分析无机盐电解质对DCS的增溶作用，进一步阐明DCS发展成大胶体颗粒的历程及机理；以及DCS的潜在应用价值。为造纸实现清洁生产、白水封闭循环回用技术的开发提供理论依据。.研究表明，造纸白水中DCS主要来源于造纸过程中添加的化学助剂，以及纸浆原料中微量溶出物，其中胶体性物质（CS）主要为施胶剂水解产物。进入水相的CS游离单体起初为羧酸钠盐，极易与Ca2+进行离子交换，形成疏水性的钙盐，积累到一定浓度后会形成以亲水基向外的胶束，并在Ca2+作用下碰撞聚集或径向层层吸附逐步长成大尺寸的胶黏物。DS模拟物与Ca2+作用会形成不溶性沉积物，系统pH值越高、DCS模拟物积累量越多、金属离子浓度越大且价态越高，胶黏物与沉积物的生成量就越多。出多盘式过滤机的超清水基本上不含胶体性的DCS，水体中仅为无机盐电解质和溶解性有机物，溶解性有机物中亲水性组分含量占67.83%，溶解性有机物中亲水性组分和疏水性组分分子量分布相似，均以小分子有机物组分为主。.湿部系统中的多价金属离子主要为Ca2+离子，源于碳酸钙填料与阳离子助剂中的酸作用分解产生，是水硬度升高的源头。在硬水环境下，纸浆纤维因离子交换优先吸附Ca2＋离子而使纤维非离子化或富阳离子化，降低了对阳离子功能助剂的吸附活性，产生一定的屏蔽作用。因此，为实现造纸清洁生产，让白水最大程度循环回用，必须首先控制白水中Ca2+、Mg2+、Al3+等离子的含量，以阻止羧酸钠盐形式的DCS向难以控制的羧酸钙盐物质转变，才能使循环白水得到清洁与净化。