造纸湿部 !"#$ 电位的测量及应用

王军利

陈夫山

刘

忠

天津科技大学（天津

%&&’’’）

摘

要

详细论述了造纸湿部化学最重要的参数之一 !"#$ 电位 的定义、测量方法及在线 !"#$ 电位测量的研究

进展。对 !"#$ 电位对微粒系统的影响也进行了 讨论

关键词

!"#$ 电位

在线测量

流动电位

微粒系统

纸浆是含有多种组分的多相体系，它包括纤维、细

小纤维、可溶性 有机物和填料等，这些物质在一般条件

下均带有一定量的负电荷，同时由于原料、制备工艺 等

方面的差异，变化范围很大。造纸配料的静电荷在许多

湿部化学现象中起着关键作用，它影响到细小纤维留

着、填料留着、染色效果、胶料乳化、胶料留着等造纸过

程，对各种造 纸主机的使用效果影响很大，因此测量和

控制这些电荷在湿部化学控制中非常重要。

静电荷包括表面电荷和溶解电荷。!"#$ 电位便是

用来测量浆料的表面电荷。!"#$ 电位是在 微粒系统中
滑移面上的电位，在滑移面之内与粒子结合的反离子随

颗粒一起运动，在滑移面 之外则反离子自由运动。对

湿部化学的研究证明 !"#$ 电位是湿部过程最主要的参
数之一。

三种电动力学方法可用于测量颗粒的 !"#$ 电位：

微电泳法、流动电位法和 () 流动电流法。

*

微电泳法

它是最早发展并普遍被采用。将一颗粒分散系统

放在一特制的电解池中，电 场 加于两端，此时可测到

分散的、带电荷的颗粒的迁移速度，通过测量电泳淌度

的大小可换算 为 !"#$ 电位，公式为：

! ! ""# #$

其中：

" + 电迁移淌度

# + 介质粘度

$ + 介质的介电常数

" + 常数

’

流动电位（,#-"$./01 23#"0#/$4）

流动电位测量中，液体在一定压力梯度下通过一个

由纤维、细小纤维和其他 配料组成的颗 粒室，电极放

收稿日期：

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在颗粒室的两边来测量有流体穿过颗粒室而形成的流

动电位。!"#$ 电位可用下式计算：

! ! $

7

%##$%&

$

7

+ 流动电位

# + 流体流速

$ + 流体的等电点

% + 液体的传导率

%& + 穿过小室的压力降

由于流动电位测量需要在成型垫上进行，所有组分

包括细小粒子都包含在测量中，测量之 前不需要滤浆，

这对在线测量仪器来说是一大优点。

%

() 流动电流测量

流动电流只能在一细小的狭缝中进行测量，这样可

以利用活塞使液体来回通 过活塞和密封 筒两端的电

极测 出。流 动 电 流 测 量 不 能 反 映 出 悬 浮 颗 粒 准 确 的

!"#$ 电位，

但可指出系统是阳 离子型的还是阴离子型

的。

通过微电泳测得的一系列数据可得到造纸过程中

最佳的 !"#$ 电位范围，虽然微电泳测量 仪是一种很有
效的工具，但它的主要缺点是离线并且耗时的人工设

备。随着纸机车速的提高 、造纸过程自动化水平的提

高迫切需要一种在线测量技术。近年来发表了许多关

于在线流动 电位传感器的研究。

在线流动电位传感器同样应用了流动电位测量的

过程原理———包括浆层的形成、使白水滤 过浆层、测量

浆层两端的流动电位。!"#$ 电位通过 8"4.934#: + ,.34;<

=93>?@/ 方程求得。

)-/44 比较了她的在线传感器—

——纤维电荷分析仪

（A)(）和离线流动计（B3C/4/#D B"#"-）测得的数据，发现

两者数据有较好的相关性，但 A)( 数据比离线流动计
数值大 *&& 倍。)-/44 指 出，A)( 数值仅是相对的，并只
能在一给定系统中相互比较。

在 2"00/.$0 的试验中，将一种阳离子湿强树脂加

入漂白硫酸盐浆，在线流动电位和离线电 泳测量的结

果和反映方式相近，然而，对于从添加的化学药品得出

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*

’

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造纸湿部 !"#$ 电位的测量及应用

万方数据