Влияние рН на электрокинетические и технологические параметры массы

За последние несколько десятилетий в отечественном и мировом производстве бумаги произошли серьезные изменения, связанные с переходом от кислой к слабо нейтральной среде в основных технологических процессах — массоподготовки и отлива. Снизилось использование минеральных коагулянтов, увеличилось использование синтетических органических флокулянтов-коагулянтов, значительно выросла доля использования вторичного волокна и полуфабрикатов высокого выхода при снижении использования целлюлозы, возросло использование всевозможных химических реагентов. Задача регулирования их дозировки и получения продукции со стабильными свойствами, общая экономия сырья и энергии, ужесточение экологического законодательства заставляют производителей бумаги пересматривать принятые методы анализа волокнистых полуфабрикатов и широко использовать дополнительные параметры, например, электрокинетические параметры бумажной массы [1].

В данной статье рассмотрим влияние показателя рН на электрокинетические характеристики бумажной массы, а также на такие технологические характеристики, как водоотдачу и степень помола.

При проведении исследований были отобраны образцы промышленной (сорта 1/1, 1/2, 1/3) и бытовой (сорта 2/1, 2/2) макулатуры. Все испытания проведены на дистиллированной воде. Изменение рН массы, полученной из сортов макулатуры производили 4,5 %-ным раствором соляной кислоты и 4,5 %-ным раствором гидроксида натрия. В холостой пробе рН равен 8,0. Далее исследование было проведено на рН на шаг и два шага ниже, чем в холостой пробе и на шаг и два шага выше. Результаты приведены на рисунках 1–5.

Рис. 1. Влияние изменения показателя рН на ζ-потенциал массы, полученной из макулатуры марки МС-5Б

Как показывают данные, представленные на рисунке 1 ζ-потенциал массы снижается при увеличении показателя рН. Причем для макулатуры 1/1, 1/2, 1/3 сортов ζ-потенциал имеет тенденцию к снижению до -30 мВ, а при исследовании 2/1, 2/2 сортов макулатуры — до -36 мВ. Следует отметить, что при переходе рН из кислой в нейтральную среду ζ-потенциал массы снижается несущественно, а при дальнейшем повышении рН, а, следовательно, переходе в слабо-щелочную среду ζ-потенциал массы, полученной из МС-5Б 1/1, 1/2, 1/3 снижается в 2 раза (с -12 мВ до -24 мВ), а МС-5Б 2/1, 2/2 в 3 раза (с -12 мВ до -36 мВ).

На рисунке 2 показана зависимость электропроводности массы, полученной из макулатуры 1/1, 1/2, 1/3, 2/1, 2/2 сорта от показателя рН. Приведенные данные свидетельствуют о следующих заключениях: самых низких значений электропроводность достигает при показателе рН равном 8,0. В целом электропроводность массы всех сортов макулатуры марки МС-5Б снижается при переходе из кислой среды в щелочную, достигая минимума, как отмечено выше, при рН равном 8,0 и далее снова начинает увеличиваться, но более равномерно, чем в кислой среде.

Рис. 2. Влияние изменения показателя рН на электропроводность массы, полученной из макулатуры марки МС-5Б

Касательно показателя катионной потребности фильтрата массы, полученного из сортов макулатуры марки МС-5Б следует заметить, что для сорта 1/1 1/3 этот показатель увеличивается при увеличении рН. Для 1/2, 2/1 и 2/2 сортов колебания этого показателя в зависимости от рН не выходят за пределы интервала 150–250 мгCS/л.

Рис. 3. Влияние изменения показателя рН на катионную потребность фильтрата массы, полученной из макулатуры марки МС-5Б

Рис. 4. Влияние изменения показателя рН на водоотдачу массы, полученной из макулатуры марки МС-5Б

При рассмотрении зависимости водоотдачи массы от показателя рН (рисунок 4) следует отметить, что такие сорта макулатуры как 1/1 и 1/2, а также 1/3 и 2/1 имеют одинаковые зависимости показателя водоотдачи массы от рН. Самыми высокими значениями этот показатель обладает при исследовании сорта 1/1. Самыми низкими значениями водоотдачи массы обладает сорт макулатуры 1/3. Для сорта 2/2 характерно постепенное увеличение водоотдачи массы при увеличении рН.

На рисунке 5 представлены полученные результаты при исследовании степени помола массы в зависимости от показателя рН. Следует отметить, что для сорта 1/1 степень помола массы колеблется в пределах 5 °ШР. Причем резкое изменение происходит при переходе из кислой в слабощелочную среду. Для сорта 1/2, а также сортов бытовой макулатуры 2/1 и 2/2 колебания степени помола массы не выходят за пределы 4 °ШР. Для сорта 1/3 зависимости степень помола от показателя рН не выявлено.

Рис. 5. Влияние изменения показателя рН на степень помола массы, полученной из макулатуры марки МС-5Б

Выводы по результатам исследований:

1.         ζ-потенциал бумажной массы снижается при увеличении рН. Это возможно связано с тем, что для увеличения рН использовалось сильное основание, добавление которого привело к увеличению электропроводности, а, следовательно, и снижению ζ-потенциала массы.

2.         Электропроводность бумажной массы всех сортов макулатуры снижается при переходе из кислой в нейтральную и затем в слабощелочную среду, достигая своего минимума при рН равном 8,0. Далее идет повышение электропроводности, но более равномерное, чем в кислой среде.

3.         Катионная потребность фильтрата массы для сортов 1/1, 1/3 увеличивается с увеличением показателя рН. Для остальных сортов этот показатель не выходит за пределы интервала 150–250 мгCS/л.

4.         Самыми высокими значениями водоотдачи массы обладает сорт макулатуры 1/1. Самыми низкими — 1/3.

5.         Для показателя степени помола массы зависимость от рН не выявлена.

Литература:

1.                  Шабиев Р. О., Смолин А. С. Анализ электрокинетических параметров бумажной массы: учебное пособие / СПб ГТУРП. — СПб, 2012. — 80 с.