在現(xiàn)代造紙系統(tǒng)中, 解決陰離子雜質(zhì)問題的最好辦法是減少或者避免陰離子雜質(zhì)的出現(xiàn)。但是由于陰離子垃圾的形成原因較為復(fù)雜, 因此陰離子垃圾的出現(xiàn)是不可避免的。目前, 減少造紙?bào)w系中陰離子垃圾影響的最有效的方法是用陰離子垃圾捕捉劑(anionic trash catcher, 簡稱ATC)或者定著劑(fixative)對漿料進(jìn)行預(yù)處理。

陰離子垃圾捕捉劑一般為高陽電荷密度的線性低分子質(zhì)量的聚合物, 包括無機(jī)陰離子垃圾捕捉劑和有機(jī)陰離子垃圾捕捉劑, 例如聚胺、聚乙烯亞胺(PEI)、聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDADMAC)和一些無機(jī)的鋁化合物(硫酸鋁、聚合氯化鋁等)。

這些物質(zhì)都具有較強(qiáng)的電荷中和能力, 可以減少干擾物質(zhì)對陽離子的需求, 這樣就減少了對陽離子助劑的負(fù)面影響。

陰離子垃圾捕捉劑的作用原理是通過電荷中和的作用或吸附橋聯(lián)的作用, 帶有高陽電荷密度的陰離子垃圾捕捉劑與可溶性的陰離子雜質(zhì)形成體積很小的配對物, 將其絮凝后留著和固著在纖維和填料上 。陰離子垃圾捕捉劑加入點(diǎn) 一般是在紙漿加入其他陽離子助劑之前加入, 有時(shí)必須盡早加入來控制系統(tǒng)的陽離子需求。陰離子垃圾捕捉劑的種類對其使用的效果有著重要的影響。

（三而專注研發(fā)生產(chǎn)各類造紙濕部助劑，如殺菌劑，增白劑，絮凝劑，增強(qiáng)劑等）

造紙工作者研究了不同陰離子垃圾捕捉劑對膠體物質(zhì)和細(xì)小組分的影響, 研究結(jié)果表明, 有機(jī)ATC能有效的減少纖維表面的陽離子需求, 當(dāng)減少干擾物質(zhì)的陽離子需求時(shí), 應(yīng)該首選有機(jī)ATC。與無機(jī)ATC相比, 有機(jī)ATC的最大優(yōu)點(diǎn)是不受pH值的影響, 對抄紙?bào)w系也無影響, 而且用量少, 效果也十分明顯。

常用陰離子垃圾捕捉劑

1) 硫酸鋁

硫酸鋁是一種價(jià)格便宜, 且用途十分廣泛的造紙化學(xué)品。硫酸鋁的組成為Al2(SO4)3·nH2O,由氫氧化鋁、高嶺土或鋁土礦石與硫酸反應(yīng)而制得。

但是隨著抄紙系統(tǒng)向中堿性的轉(zhuǎn)化, 硫酸鋁將逐漸失去其正電性, 甚至消失, 因此不再適合作為陰離子垃圾捕捉劑。

2) 聚合氯化鋁

聚合氯化鋁(Polyaluminum Chloride), 簡稱PAC,是介于氯化鋁和氫氧化鋁兩種物質(zhì)之間的一種水溶性的無機(jī)高分子聚合物, 通常以通式Aln(OH)mCl3n-m來表示, 其中n代表聚合程度，m代表某種聚合氯化鋁產(chǎn)品的中性化程度, 即氫氧根離子取代氯離子的多少。

從聚合氯化鋁的結(jié)構(gòu)式來看, 它是以高陽電荷的形式存在的, 加入到水中可形成高陽電荷鋁聚合物, 比硫酸鋁含有更多的鋁離子, 并且能在很寬的pH 值范圍內(nèi)維持其高電荷性。實(shí)驗(yàn)表明，隨著鋁鹽用量的增加, 紙漿懸浮液的pH 值降低,但聚合氯化鋁對pH 值的影響非常小, 而硫酸鋁的加入使pH 值下降很多。因此, 在用作陰離子垃圾捕捉劑時(shí), 聚合氯化鋁的性能比硫酸鋁更好,更能適應(yīng)中堿性造紙的發(fā)展趨勢。

3) 聚乙烯亞胺

聚乙烯亞胺(PEI)是一種無色或淡黃色的粘稠液體, 聚合度一般為100左右。它是由乙烯亞胺在酸性介質(zhì)中開環(huán)聚合而得到的水溶性陽離子型聚合物, 并非是完全線型結(jié)構(gòu), 而是帶有含伯胺、仲胺、叔胺分支結(jié)構(gòu)的高分子。為了提高其性能, 可對其進(jìn)行改性, 例如將其與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng) , 得到聚乙烯亞胺環(huán)氧氯丙烷, 其陽離子型更強(qiáng), 反應(yīng)活性更高。

PEI在水溶液中呈陽離子型, 可與填料和細(xì)小纖維有較強(qiáng)的靜電力結(jié)合, 也易被具有負(fù)電荷的纖維和雜質(zhì)吸附。在pH=6~9 時(shí)效果最佳。在紙料中加入高電荷密度、低分子質(zhì)量的聚乙烯亞胺或其改性物, 預(yù)先對紙料中的陰離子垃圾進(jìn)行捕捉, 使其分散定著到纖維上, 不僅可排除陰離子雜質(zhì)的干擾, 而且可以起到助留劑的作用, 降低了白水的濃度, 減少造紙過程中其它化學(xué)品的消耗, 有利于造紙系統(tǒng)中白水系統(tǒng)的全封閉循環(huán)。在抄紙系統(tǒng)向中堿性轉(zhuǎn)化的今天,PEI 是一種較好的陰離子垃圾捕捉劑。

4）聚二烯丙基二甲基氯化銨

聚二烯丙基二甲基氯化銨(Polydiallyl dimethyl ammonium chloride), 簡稱P-DADMAC , 是一種具有特殊功能的水溶性陽離子聚合物, 它的均聚物及共聚物具有正電荷密度高、水溶性好、高效無毒和造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。在室溫下, P-DADMAC水溶液在pH值為0.5~14范圍內(nèi)穩(wěn)定, 其水溶液在堿性介質(zhì)中發(fā)生部分水解。

由于其分子結(jié)構(gòu)中帶有極高密度的正電荷,因此P-DADMAC可作為抄紙系統(tǒng)中陰離子的捕捉劑。P-DADMAC作為陰離子垃圾捕捉劑的研究在國外已有不少報(bào)道。以往的實(shí)驗(yàn)證明, 加入少量的P-DADMAC就能使電荷達(dá)到平衡, 可以大幅度地提高兩性淀粉和聚丙烯酰胺對漂白麥草漿的填料留著率, 這說明低分子質(zhì)量、高電荷密度的P-DADMAC確實(shí)是一種較好的陰離子垃圾捕捉劑。但是, 如果用量過大, 會(huì)使電荷發(fā)生逆轉(zhuǎn),反而影響了填料留著率。

5）其它的ATC

除了上述的幾種ATC以外, 無機(jī)吸附劑膨潤土也可用于清除造紙?bào)w系中的陰離子垃圾。如在膨潤土和陽離子聚丙烯酰胺結(jié)合使用的助留體系, 其中改性的膨潤土就是一種吸附劑, 它吸附白水體系中大量的有機(jī)和無機(jī)物質(zhì), 并為陽離子聚丙烯酰胺提供活化點(diǎn), 使之通過某種形式的氫鍵結(jié)合完全地吸附在膨潤土表面, 從而產(chǎn)生助留效能。此外, 聚合硅酸硫酸鋁也是一種好的吸附劑,但現(xiàn)在還很少用于造紙。

在含有大量陰離子雜質(zhì)的高得率紙漿體系中, 聚氧化乙烯(Polyethylene oxide), 簡稱PEO, 是一種極好的捕捉劑和助留劑。聚氧化乙烯是一種非離子型聚合物, 其捕捉作用原理不是依賴電荷中和, 而是在纖維和細(xì)小組分之間進(jìn)行吸附橋聯(lián)。如果體系中含有酚羥基類物質(zhì)時(shí), 其作用更加明顯。