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    膠黏物控制酶在紙管原紙生產上的應用
    中國紙業網造紙廠設備:2020-11-3 23:39:50 造紙機械|衛生紙機|銅版紙|瓦楞紙|膠黏物控制酶
      紙管原紙是使用廢舊箱紙板等二次纖維為原料的一種工業用紙,其漿料具有較高的打漿度,漿料溫度的偏高會提高膠黏物含量[1]。在紙管原紙生產過程中產生的膠黏物會黏附于除渣器葉輪和壓力篩篩鼓,降低除渣器和壓力篩的篩選能力,更甚者會產生機械故障,造成部件受損。產生的膠黏物還會附著在紙機成形網、毛布、導輥、壓榨輥等脫水元件上,降低脫水能力,更甚者會造成紙機斷頭甚至停機?,F大多數紙管原紙生產廠家都在使用傳統的分散型樹脂控制劑,但效果不夠明顯。而引進一種性價比更高的處理方法,如生物酶控制法(即膠黏物控制酶),已成為大部分紙管原紙廠家的需求。

    近些年,在造紙行業中,生物酶的開發和應用一直都是熱門話題[2],大家不再局限于聚丙烯酰胺等高分子助劑,開始放眼于擁有更高經濟、環境效益的生物酶上。在當前的大環境下,匯勝股份有限公司作為專業的紙管原紙制造商,開始引進膠黏物控制酶等生物酶技術來代替傳統的高分子助劑。膠黏物控制酶具有很強的專一性,在不破壞紙漿纖維的前提下會有選擇性地將膠黏物的酯類結構進行破壞、分解,來降低膠黏物的黏度及依附性,大大減弱因膠黏物給紙管原紙生產帶來的困擾。

    綜合考慮適用性、使用效果、環境效益、經濟效益等多方面因素,引進某公司的膠黏物控制酶替代膠黏物控制劑。

     

    1 膠黏物控制酶

    1.1物性對比

    膠黏物控制酶與膠黏物控制劑的物理性質對比見表1。


    1.2技術說明

    (1)紙管原紙生產中所產生的膠黏物是由漿料中的膠狀物與紙漿纖維凝聚而形成的,其含有大量的憎水性物質。

    (2)醋酸乙烯酯(PVAc)是膠黏物組成的主要來源之一,膠黏物控制酶可將PVAc等膠黏物水解成水溶性的醇類物質。水解方程式見圖1。

    (3)水溶性的物質黏性小,在漿料中能以穩定懸浮態存在。不易沉積在制漿造紙機械設備上,不易沉積在成形網、毛毯與干網上。其效果見圖2、圖3。


    1.3技術優點

    (1)酶屬天然產品,處理負荷小。

    (2)酶專一性強,對紙漿及助劑影響小。

     

    2  實驗

    2.1原料、藥品、儀器

    原料:F400級紙管原紙磨后漿。

    實驗藥品:膠黏物控制酶、火堿(0.5mol/l)、醋酸(0.5mol/l)、蒸餾水。

    實驗儀器:pH計(PHS-25)、電熱恒溫水浴鍋、篩縫0.15mm特制篩、電熨斗等。

    2.2膠黏物含量測定方法

    大膠黏物成分顆粒比較大,其粒徑在20~150μm,不能通過0.15mm篩縫。這種膠黏物屬原生膠黏物,化學性質相對比較穩定,受外界環境條件(如溫度、pH值和化學助劑等)影響比較小。這種膠黏物便于分離檢測[4]。采用熱熔法[5]。

    2.3實驗方法

    取F400級紙管原紙磨后漿100g,使用蒸餾水稀釋至1%濃度備用。分別以溫度、pH、用量、反應時間為變量進行試驗,檢測、分析其對膠黏物控制酶作用效果的影響。

    (1)空白樣品檢測

    取稀釋后磨后漿樣品,在不添加藥品的情況下使用熱熔法檢測樣品中大于0.15mm的膠黏物含量為124 mm2/kg。

    (2)溫度

    ①取4份稀釋后磨后漿樣品,每份100g,編號1#至4#。

    ②使用火堿(0.5mol/l)將4個樣品pH值調整至6.8。

    ③使用水浴鍋將4個樣品分別升溫至40℃、45℃、50℃、55℃后,按照噸紙用量0.05kg加入膠黏物控制酶。

    ④反應1h后,使用熱熔法檢測大于0.15mm的膠黏物含量。

    備注:紙管原紙生產車間漿料溫度:40~55℃。


    (3)pH

    ①取4份稀釋后磨后漿樣品,每份100g,編號1#至4#。

    ②使用火堿(0.5mol/l)、醋酸(0.5mol/l)將4個樣品pH分別值調整至5.0、6.0、7.0、8.0。

    ③使用水浴鍋將4個樣品分別升溫至50℃后,按照噸紙用量0.05kg加入膠黏物控制酶。

    ④反應1h后,使用熱熔法檢測大于0.15mm的膠黏物含量。

    試驗結果如圖5。


    備注:紙管原紙系統pH:6.5~7.0。

    (4)用量

    ①取5份稀釋后磨后漿樣品,每份100g,編號1#至5#。

    ②使用火堿(0.5mol/l)將5個樣品pH值調整至6.8。

    ③使用水浴鍋將5個樣品分別升溫至50℃后,分別按照噸紙用量0.04kg、0.05kg、0.06kg、0.07kg、0.08kg加入膠黏物控制酶。

    ④反應1h后,使用熱熔法檢測大于0.15mm的膠黏物含量。

    試驗結果如圖6。

    備注:膠黏物控制酶用量0.06kg/噸紙時噸紙成本為3.12元,用量0.07kg/噸紙時噸紙成本為3.68元,用量0.08kg/t紙時噸紙成本為4.21元;樹脂控制劑噸紙用量為0.3kg/t紙時噸紙成本為3.99元。

    (5)反應時間

    ①取5份稀釋后磨后漿樣品,每份100g,編號1#至5#。

    ②使用火堿(0.5mol/L)將5個樣品pH值調整至6.8。

    ③使用水浴鍋將5個樣品分別升溫至50℃,按照噸紙用量0.05kg加入膠黏物控制酶。

    ④分別反應0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h后,使用熱熔法檢測大于0.15mm的膠黏物含量。

    試驗結果如圖7。


    2.4結果分析

    (1)由圖4可見,其他條件相同,反應溫度在40~55℃之間,F400級紙管原紙磨后漿中大于0.15mm的膠黏物含量隨著反應溫度的升高而降低。其主要原因為膠黏物控制酶的活性隨著溫度的升高而提高,膠黏物控制酶活性的升高將會促使更多的大粒徑膠黏物被分解成小于0.15mm的膠黏物。

    (2)由圖5可見,其他條件相同,反應pH值在5.0~7.0之間,F400級紙管原紙磨后漿中大于0.15mm的膠黏物含量隨著pH值的升高而降低;反應pH值在7.0~8.0時膠黏物含量升高,且反應pH值達到8.0后大于0.15mm的膠黏物含量略微高于反應pH值為5.0時,說明反應pH值在8.0時膠黏物控制酶的活性低于pH值為5.0時。在此我們可以認為,反應pH值在7.0~8.0之間的某個值膠黏物控制酶的活性會降低。同時我們發現pH在8.0時大于0.15mm的膠黏物含量仍低于空白樣品,說明在此pH值時膠黏物控制酶還存在一定的活性。

    (3)由圖6可見,其他條件相同,膠黏物控制酶噸紙用量在0.04~0.08kg之間,隨著用量的增加,F400級紙管原紙磨后漿中大于0.15mm的膠黏物含量逐漸降低。但在實際生產中,要考慮生產成本,以我公司F400級紙管原紙為例,我公司現使用膠黏物控制劑噸紙用量為0.3kg,噸紙成本約3.99元,而膠黏物控制酶噸紙用量0.07kg時成本為3.68元,噸紙用量0.08kg時成本為4.21元,故實際生產中噸紙用量在0.07~0.08kg/t之間為最佳。

    (4)由圖7可見,其他條件相同,F400級紙管原紙磨后漿大于0.15mm的膠黏物含量隨著反應時間的增加而降低。

     

    3  膠黏物控制酶在實際生產中的應用

    3.1紙管原紙生產工藝流程

    廢紙→碎漿機→除砂→篩選→除砂→篩選→多盤濃縮→磨漿→磨后漿池→成漿池→抄前池→料門→篩選→流漿箱→網部→壓榨→干燥→壓光→卷取→復卷→包裝→入庫

    3.2實際生產當中的參數

    生產級別:F400級紙管原紙

    膠黏物控制酶加入點:磨后漿下漿管道

    膠黏物控制酶用量:0.07kg/t紙

    膠黏物控制劑用量:0.3kg/t紙

    磨后漿pH值:6.73

    磨后漿溫度:47℃


    3.3在實際生產中, 的應用效果

    在生產F400級紙管原紙時,分別使用膠黏物控制劑與膠黏物控制酶進行對比,配比為100%國廢,且其他所有助劑、輔料均相同,生產條件也均未作調整。由表2和圖8可見,使用膠黏物控制酶一烘處刮刀膠黏物附著量為91.57g/24h,而使用膠黏物控制劑附著量為116.42g/24h,使用膠黏物控制酶附著量明顯較低。這說明在使用膠黏物控制酶時紙漿中所含膠黏物黏性、附著性明顯低于膠黏物控制劑。由表3可見,在實際生產中使用膠黏物控制劑時F400級紙管原紙上網漿中大于0.15mm的膠黏物含量為101mm2/kg,使用膠黏物控制酶時其含量為85mm2/kg,說明膠黏物控制酶能夠更加有效地分解紙漿中的大膠黏物,降低紙漿中大膠黏物的比例。

     


    4 結束語

    (1)膠黏物控制酶的活性在40~55℃之間,會隨著溫度的升高而升高­,在選擇膠黏物控制酶的添加點時,應該盡可能地選擇溫度高的部位。大部分的紙管原紙生產流程,溫度最高的部位基本都在磨后,但會有例外。

    (2)pH值在5.0~7.0之間時,膠黏物控制酶的活性會隨著pH值的升高而升高;pH值在7.0~8.0之間會達到一個峰值。我公司紙管原紙的漿料pH值一般在6.5~7.0之間。pH值過高會對吸水值等一些指標產生影響,因此,在實際應用中pH值未進行為使其達到峰值而進行的相應調整。

    (3)綜合考慮溫度、pH值、反應時間等多方面影響因素,選擇膠黏物控制酶的最佳加入點應該是盡可能靠近整個流程的盡頭、溫度盡可能高的部位,即磨后漿下漿管道。

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