论文部分内容阅读
随着快递包装行业的快速发展和公众环保意识的增强,废旧纸箱(OCC)的循环利用程度越来越高。由于OCC废纸反复循环利用后力学性能难以满足产品使用要求,现已普遍采用酶解淀粉(表面施胶淀粉)对瓦楞原纸和包装纸进行表面施胶。然而,在废纸回收过程中,酶解淀粉极易从纤维表面溶出形成二次淀粉污染物。二次淀粉会促进系统中微生物繁殖,还会严重影响生产系统和产品质量,并造成宝贵淀粉资源的浪费。因此,掌握二次淀粉的基本理化特性对其进行化学处理,使其重新回用到造纸系统有利于减少淀粉资源的浪费与污染问题,符合我国可持续发展战略。研究通过模拟瓦楞原纸淀粉表面施胶及OCC废纸制浆生产过程,将酶解淀粉糊经表面施胶-干燥-溶解的基本工艺步骤,分析与掌握OCC废纸制浆过程中二次淀粉溶解规律及其理化特性;对二次淀粉进行离子化改性,研究分析二次淀粉离子化改性前后的湿部化学特性,掌握二次淀粉离子化改性的最佳工艺;考察改性二次淀粉在纤维表面的吸附和留着历程,实现二次淀粉的资源化利用。研究结果表明:在二次淀粉溶解过程中,随着温度提高、作用时间延长以及剪切力作用的增强,二次淀粉的溶解率不断增加,且呈现前期溶解速度较快,后期趋于平缓的特点。当溶解条件达到1500r/min机械剪切力,在90℃、30min时二次淀粉几乎可以实现完全溶出。由于造纸系统中95%以上的白水作为OCC废纸的碎解用水循环回用,如此反复使得二次淀粉在循环水中的浓度不断累积,浓缩机废水中的淀粉含量为4.5 g/L~4.8 g/L。溶出的二次淀粉由于其非离子特性无法离开造纸系统变成污染物并造成系统负担。二次淀粉经阴、阳离子化改性后其留着效果均可提高3倍以上。二次淀粉在羟基间氢键和机械拦截作用下有14.8%左右可留着在纤维表面,但此过程为可逆吸附,与纤维间的连接并不紧密,淀粉容易再次流失到造纸湿部系统。经H2O2改性后的阴离子淀粉在CPAM的“架桥”作用下可以留着到纤维上,其中8%H2O2改性条件下制备的阴离子淀粉羧基含量较高为0.15%,在体系温度70℃,接触时间50s,CPAM用量为0.10%时,二次淀粉的留着率升高至52.4%;经CTA阳离子醚化剂改性后的阳离子淀粉可以直接留着在纤维上,其中10%CTA用量改性条件下的阳离子淀粉取代度最高为0.086,在体系温度70℃,接触时间为50s时,二次淀粉的留着率升高至56.7%。将改性后的二次淀粉回用到造纸系统,结果表明:助留助滤体系的构建均对细小纤维的留着、纸张物理性能有一定积极作用。其中H2O2用量为4%条件下制备的阴离子淀粉对纸张强度性能提高最为显著。在阴离子淀粉/CPAM/凹凸棒土助留助滤体系中,凹凸棒土用量高于1.0%时,对纸张物理性能产生不利影响。CPAM的加入可以在一定程度完善阳离子淀粉单组分助留助滤体系,进一步改善湿部特性及纸张物理性能。对比二次淀粉的阴阳离子化改性,阴离子淀粉在纤维表面的留着率及对纸性的增强稍有逊色,但在经济效益及减少二次污染方面占有的优势。此外,二次淀粉回用到造纸湿部并将其转移出造纸系统有利于实现资源的合理化利用,也是解决二次淀粉污染浪费问题的最优方式。