[發明專利]造紙濕部多價金屬陽離子垃圾清除劑與制備方法及應用

有效

• 申請號: 200810122983.0
• 申請日: 2008-06-20
• 公開（公告）號: CN101408016A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發明（設計）人: 戴紅旗;尤峰;葉春洪
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: D21H21/02
• 分類號: D21H21/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬造紙化學品精細化工領域，具體涉及一種用于造紙濕部清除多價金屬陽離子垃圾的陽離子型羧甲基天然高分子多價金屬陽離子清除劑與制備方法及應用。

背景技術

造紙工業中，隨著白水封閉程度的提高，各類物質不斷積累，對濕部化學的平衡、紙機的運行和成紙的質量均造成負面影響。白水主要包括以下三類物質：(1)固形物；(2)陰離子垃圾；(3)陽離子物質，包括無機的多價金屬離子如：Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等和高分子陽離子電解質。固形物一般采用過濾的方式去除，陰離子物質通過添加低分子量、高陽電荷的添加劑進行固著并隨紙頁轉移出造紙系統，對于多價金屬離子在造紙濕部尚沒有好的處理措施。Na⁺、Ca²⁺是濕部系統中最主要的金屬離子，主要來源于：(1)碳酸鈣填料的使用；(2)植物纖維原料；(3)生產用水等。Ca²⁺等多價金屬離子將導致水硬度升高，降低助劑使用效率，影響紙頁性能，當遇到以分子態存在的樹脂酸、馬來酸等陰離子物質時，就會形成鈣皂、草酸鈣等，粘在成形網、烘缸和管道上，引起降低脫水效率、造成紙病、影響紙機運行，降低生產效率等一系列問題。大量研究結果表明系統中的Ca²⁺等多價離子將會使負電性的紙漿屏蔽而失去吸附陽離子功能助劑能力、使水溶性的有機物生成難溶性的鹽而沉積在管路、使膠體性的有機物聚集成大型的粘性顆粒而造成樹脂障礙，嚴重影響造紙過程的正常進行及產品質量。過去造紙白水只有不到百分之五十在循環回用，其余的白水向車間外排放，所以對多價金屬離子的如此嚴重的影響一直沒有引起注意。

多價金屬離子在造紙系統積累，反映在系統電導率升高、水硬度增大。在日常生活中，許多地方用水前需對原水進行軟化處理。軟化處理的常規方法是將原水通過陽離子樹脂和陰離子樹脂交換器去除Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺等離子，而這些離子交換樹脂都已樹脂顆粒方式填充在交換塔內，原水通過樹脂顆粒空隙與樹脂表面的極性基團進行離子交換，將原水中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺等離子吸附到樹脂表面，而使得水質軟化。而這種方式顯然不適合造紙生產過程，因為造紙白水中固形物含量高、陰離子垃圾量也多，離子交換樹脂極易被污染失效，而且使用成本極高，對造紙生產過程也不友好。因此，開發一種能清除多價金屬陽離子垃圾而對造紙過程又不產生影響的清除劑及清除方法就顯得十分迫切。

發明內容

1、發明目的

本發明的目的在于：制備一種清潔環保、對造紙過程友好的多價金屬離子清除劑；具體是提供一種適合造紙濕部的多價金屬陽離子垃圾清除劑及其制備方法；以及提供該多價金屬離子清除劑在造紙濕部中的應用。

2、技術方案

本發明的理論依據是：植物纖維、淀粉、海藻酸及瓜爾膠是親水性的天然高分子材料，其分子結構類似于紙漿纖維，因此對造紙過程友好，最為重要的是這些天然高分子上的部分羥基可以羧甲基化及陽離子化，制得陽離子型的羧甲基天然高分子。這種高度羧基化的天然高分子上的羧基能螯合多價金屬離子，螯合了多價金屬離子的這種天然高分子利用其自身陽電性，能自動吸附到帶負電的紙漿纖維表面，隨紙一起將多價金屬離子轉移出造紙濕部系統，達到清除造紙濕部多價金屬陽離子垃圾的目的。由于排除了多價金屬陽離子垃圾干擾，造紙白水得到軟化，紙漿纖維不受污染、功能助劑效能得到保證、助留助濾系統正常發揮，這樣造紙白水就可以實現封閉循環，從而實現造紙清潔生產。

一種造紙濕部多價金屬陽離子垃圾清除劑，其特征在于，該清除劑含有季銨基團和羧基基團的兩性水溶性天然高分子，它是由親水性的多羥基天然高分子、溶劑、氫氧化鈉、氯乙酸、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨以1∶3~6∶0.1~2.8∶0.1~2.0∶0.01~0.2的質量比所制成。

上述親水性的多羥基天然高分子為植物纖維、淀粉、海藻酸或瓜爾膠中的任一種。

上述溶劑為乙醇、異丙醇或水中的任一種。

上述的氯乙酸為羧甲基醚化劑。

上述的3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨為陽離子醚化劑。

多價金屬陽離子垃圾清除劑的制備方法，其具體制備步驟如下：