作者简介: 陈小泉, 男, 副教授, 主要 从事纳米科技与制浆造纸方向的研究。

* 基金项目: 广东省循环经济型钛产业共生代谢及其关键技术示范工程 项目 (编号: 2007A 090302069)

纳米 T i O

2

对造纸白水中 DCS的

除去与作用机理研究

*

陈小泉

沈文浩

刘焕彬

寇顺利

(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室, 广东 广州 510640)

摘

要: 造纸白水封闭循环是解决纸厂节约用水的有效 途径之一, 除去与 控制白水中 DCS是其 关键技 术。实验室

模拟循环抄纸过程, 应用常规助留助滤剂与纳米 T iO

2

胶体及其二 元复配助留 助滤剂体 系, 测定 白水中 COD 值, 以

其表征 DCS浓度随着 抄纸循环次数增加的变化规律, 研究结果表明: 当不使用或使用常规助留助滤剂时, 白水中的

DCS浓度随循环次数增加而 增大; 但当 使用纳 米 T iO

2

胶体 或其 相应 二元复 合体 系作为 助留 助滤剂 时, 白水 中的

DCS在初始阶段增加, 随即达到稳定值。这 一研 究结果 说明 纳米 T iO

2

胶 体具 有除去 与控 制白 水中 DCS的 功能。

纳米 T iO

2

胶体对 DCS溶液自动滴定作用机理研究显示, 这一功能是通过吸附絮凝起作用的, 絮凝过程 并非电荷中

和引起。

关键词: 纳米 T iO

2

胶体; DCS; 白水封闭循环; 机理

中图分类号: TS727

文献 标识码: A

文章编号: 1671- 4571( 2009) 06-0107-03

1 前 言

造纸白水实行封闭循环是解决纸厂水污染与节

约用水的有效途径之一, 但是实现白水封闭循环的
最大困难是消除或减弱浆料系统中 DCS ( D isso lved

and co llo ida l substances, 溶 解 和 胶 体 物 质 ) 的 危

害

[ 1]

。 DCS一方面来源于木材亲脂性抽出物, 如脂

肪酸、树脂酸、

甘油三酸酯和甾醇酯等物质, 另外还

有无机电解质, 半纤维素、木酚素、低分子质量木素
和果胶类物质等, 机械浆制浆和漂白过程中可以产
生 DCS 30 ~ 70 kg /;t 另一个来源是废纸浆中各类
造纸添加剂与助剂, 如废纸中的压敏胶、热熔胶、涂
布粘合剂、

油墨粘结剂、

残余的脱墨化学品和抄纸过

程添加的增湿强剂 等物质

[ 2 ]

。 DCS 随着白水的封

闭回用而不断富集, 在填料和纤维的表面发生吸附,
改变它们的表面物理化学性质, 或者胶质物之间产
生附聚, 这些都影响纸机稳定运行 (如: 增加滤水时
间、

形成胶质沉积 )和降低纸品质量 (如: 干湿强度

减小, 光 学 性能 变 差, 纸 面出 现 断裂 和细 小 孔洞
等 )

[ 3- 4]

。因此, 控制循环白水中 DCS 对白水封闭

循环造纸工艺运行是至关重要的。目前, 提出的除

去白水中 DCS面的方法主要是利用溶气气浮、膜过
滤、酶催化等进行外部处理

[ 2]

。另外的思路是在造

纸湿部采用高效率的絮凝助留剂或数个功能组分的

复配体系, 在 DCS形成胶粘物前, 使其与纳米级粒
子相互作用, 形成不影响纸张质量的微小粒子, 在成
纸时带走。后者可以充分利用原料, 也减少了外部
污水处理负荷以及外部处 理所需的人力与 物力消

耗, 达到节水节能的目的。

纳米 T iO

2

胶体晶粒比表面积巨大 ( 6 nm 时, 界

面面积达 500 m

2

/ cm

3

) , 具有大的 比表面能并带表

面正电荷, 可与负电性的 DCS物质发生相 互作用。
本文报道纳米 T iO

2

胶体单一或复合体系对 DCS的

去除效率, 并初步研究其作用过程机理。

2 实验部分

2. 1 材料与试剂

纳米 T iO

2

胶体从钛氧有机化合物常压低温水

解合成, 具体过程在参考文献 [ 5]有详细报 道。该
胶粒平均 粒 径 6. 5 nm, 胶 体溶 液 的等 电点 6. 67

( pH ) , pH 4. 5 ~ 6. 0范围内的 Zeta 电位为 14 mV
~ 30 mV ( 5. 0 mmo l( L

- 1

N aNO

3

) 。脱墨浆 ( D IP, 固

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造纸科学与技术

2009年 第 28卷 第 6期