x射线荧光光谱法在桉木树脂障碍分析中的应用

x射线荧光光谱法在桉木树脂障碍分析中的应用

过量的柳树、云杉和阔叶树木中的柳树树只有树脂障碍，而桉树在制作和混合过程中很少发现树脂障碍。桉木抽出物大部分为高分子化合物,属于多酚类物质,大多数存在于心材中。桉木的抽出物含量主要决定于树种及树龄。抽出物中含有少部分的鞣花酸(Ellagicacid)、没食子酸(gallicacid)等,其含量随树龄的增加而增多。鞣花酸是一种强酸,在高温高压条件下,易生成粘性聚合物,如果原料选择不恰当或者工艺控制不合适,仍会给制浆和碱回收过程带来许多麻烦,导致出现:降低纸浆得率;中和碱性蒸煮液,增加蒸煮用碱量;降低药液对木片的渗透性能;导致纸浆颜色加深,并带来漂白上的困难;容易堵塞设备管道;影响黑液的浓缩,降低蒸发效率;抽出物与金属离子反应产生螯合物,沉积在容器壁上和管道中形成腐蚀层;抽出物与铁反应造成腐蚀或着色等现象。过氧广西贺达纸业有限责任公司生产规模为年产7万t全漂白针叶、阔叶商品木浆,目前主要以桉木为原料生产漂白桉木浆板。随着公司原料采购半径的扩大和产能的增加,曾出现浆板尘埃度增加,浆池、流浆箱、白水槽、伏辊、压榨辊等部位沉积物增加,毛毯及脱水机网面滤水困难等现象。为此,广西贺达纸业公司与广西大学组成课题组,经初步判断为树脂障碍现象,随后根据广西大学的实验室分析和小试研究结果,在生产源头和工艺控制等方面进行了适当调整,取得较好效果。1碱处理段真空洗浆机主要(1)原料:桉木来源于广东、广西及周边地区。沉积物样品分2点采集:(1)贺达纸业公司漂白碱处理段真空洗浆机内;(2)浆板机一压毛布。主要(2)主要实验设备与仪器:IR440型红外光谱仪(日本岛津),PW2400型XRF-X射线荧光光谱仪(荷兰Panalytical公司)。主要(3)实验方法:参照相关国家标准和TAPPI标准,树脂样品抽提及分析参照文献。2新结果与分析2.1苯-醇参数和有机多协同复合饮料灰灰的含量过氧外观为棕褐色沉积物,内有颗粒状物质。无机物含量为77.99%(灰分),有机抽出物含量为1.4%(苯-醇抽出物含量)。绝大部分试样不溶于丙酮和苯-乙醇溶液,少量溶解后溶液不变色。2.2过氧二氯甲烷dcmu3000xrf谱图分析过氧分析结果表明,试样极有可能是碳酸盐为主的混合物,并可排除细菌性生物沉积物的可能性。过氧二氯甲烷(DCM)可溶部份的XRF谱图分析结果为:主要成分为开链的脂肪族烃,次要成分为脂肪酸及酯类成分及微量的烷氧基化物质。二氯甲烷(DCM)不溶部分的XRF谱图分析结果:主要成分为碳酸盐类,次要成分为水合硅酸盐。2.3聚对苯二酸酯的红外光谱表征过氧红外分析结果表明,毛毯样品的可溶解抽出部分的红外光谱表明主要成分是聚酯混合物(很可能是聚对苯二酸酯);不可抽出物的红外光谱表明其为含水的无机物(包括磷酸盐及硅盐),其次为氨类化合物。2.4分析了机纸中二氯甲烷提取物cdm的含量过氧正常生产时期,浆板的DCM含量为0.17%,纸浆尘埃度超标时,DCM含量为0.23%。2.5不同种类沉积物的红外光谱过氧(1)纸浆的二氯甲烷抽出物含量表明,外购商品桉木浆板比自制桉木浆板的抽出物含量略高。过氧(2)对漂白碱处理段真空洗浆机内所取的沉积物分析表明,可排除细菌性生物沉积物的可能性,结合自毛布样品的可抽出部分的红外光谱分析,该类物质为多酚类聚合物,可推断是桉木树脂沉积。过氧(3)X射线荧光分析表明,无论是漂白碱处理段真空洗浆机内所取的沉积物,还是毛布样品上的树脂点,均表现出较高的钙元素(以CaO计)的含量,而系统中较高的钙含量会与树脂中的树脂酸形成不溶性的钙皂,这有可能是导致树脂障碍问题的原因之一。3新漂白桉杆硫酸盐浆的树脂控制与氧气3.1桉木木片或桉木林过氧从贺达公司所使用的外购桉木片分析来看,由于抽出物含量高,易导致树脂障碍发生。应尽可能选购最适宜的树种、树龄的桉木片。此外,与木质部相比,桉木树皮中的抽出物含量通常更高,尤其是不皂化物。此外,在备料工段剥皮越彻底,纸浆中的抽出物含量就越低,发生树脂障碍的可能性就越低。在生产管理上,进一步严格执行桉木验收、贮存、剥皮、清洗、筛选程序和标准。3.2未漂浆的活性过氧树脂易于沉积在制浆设备的表面上,课题组发现在未漂浆筛选工段的筛板、搅拌或碎浆螺旋、管道内壁有多处树脂沉积点,这些树脂最终会从设备表面脱落下来,有可能堵塞筛板和锥形除砂器,也可能在最终的浆板中形成尘埃。未漂浆筛选工段沉积的树脂量与白水中溶解皂浓度、分散树脂浓度、CaCO3离子的浓度以及所使用的含硅的消泡剂的加入量有关。因此,就筛选工段来说,良好的纸浆洗涤、良好的白水澄清以及尽可能少用消泡剂是对树脂进行控制的关键。许多研究都已发现,无论是油基还是水基消泡剂都有可能在制浆过程中发生沉积,尤其是有机硅的消泡剂,因此生产过程要尽量避免有机硅类消泡剂的过量使用。3.3加入点和加入量过氧滑石粉是一种天然碳酸镁的水合物,是造纸厂通常用来控制树脂的无机物。滑石粉具有亲油性,它可以吸附系统中憎水性的胶状树脂,降低树脂表观能量,使树脂失去其特有的粘性,从而抑制树脂的粘附、聚结和沉积。利用滑石粉来控制树脂的沉积,一是要采用超细滑石粉(≥800目),超细滑石粉比普通滑石粉(300目)具有更大的表面积,其加入点的选择相当重要,一般选择在树脂处于未絮聚状态时加入。若在树脂已发生絮聚后才加入,滑石粉就会吸附在树脂沉积物的粘性表面上,虽然这样可以使树脂沉积物的粘性降低,防治树脂进一步沉积,但当系统中存在较高的剪切力时,沉积物就会分裂,暴露出不稳定的粘性树脂表面,重新产生沉积。过氧根据企业的生产实际,分3个加入点分别加入:(1)洗选工段压榨洗浆机的出口。主要考虑到随着洗涤的进行,纸浆中溶解木素等表面活性剂的含量降低,会使得处于胶体状态的树脂变得不稳定,此处加入有助于减少漂白段的树脂沉积;(2)考虑随着后续工序pH值的变化和温度的降低,树脂胶体容易失稳而发生沉积,在漂白碱处理洗浆机出口加入;(3)抄浆工段的毛布、真空吸水箱等位置易发生树脂沉积,可在漂后浆料中加入少量超细滑石粉,以控制树脂问题,鉴于企业目前的终端产品为商品浆板,此处加入量应少于前两处加入点。过氧滑石粉用于控制树脂障碍的优点是其经济性,但其对树脂障碍的消除效率有限,用量大,容易造成设备磨损等不利影响。因此,超细滑石粉的总加入量控制在3～4kg/t浆,根据生产情况进行适当调整。3.4双碱处理系统的过氧控制过氧漂白工段,纸浆中的树脂经酸、碱和许多氧化剂的作用,因而树脂无论在化学结构还是物理状态方面都发生较大的变化,而这些变化可能直接影响着树脂的沉积特性。过氧(1)碱处理段加螯合剂—磷酸三钠过氧系统中含有较多的钙时,桉树抽出物中的鞣花酸等物质就会与之形成不溶性的钙皂。以碳酸盐形式存在的钙在树脂沉积过程中起到更为重要的作用。分析表明,树脂沉积物中含有CaCO3(含量最高29%),CaCO3粒子具有憎水性表面,因而它可以吸附各种油类或脂肪类物质。此外,CaCO3也可以作为一种填充物,使树脂粒子与树脂粒子或树脂粒子与金属表面粘结在一起。在白液中,几乎所有的钙是以不溶性CaCO3形式存在的。白液中的CaCO3是树脂发生沉积的直接和重要原因。白液若澄清不好,会加速树脂沉积速率。过氧加入螯合剂可以螯合系统中的钙、铜、铁和锰等金属离子,从而可防止他们和系统中的鞣花酸等多酚类物质形成不溶性物质,也可避免不溶性CaCO3的形成。这是一种间接控制方法,当系统中树脂的沉积是由于含有较多钙等金属离子引起时,加入螯合剂才最为有效,加入点要在形成不溶性钙皂以前加入。过氧廉价的磷酸盐是控制树脂障碍最为常用的螯合剂,贺纸采用磷酸三钠溶解后,用计量泵在漂白工段氯化洗浆机的出口加入,加入量为0.8～1.5kg/t浆,取得较好效果。过氧(2)加入非离子表面活性剂过氧值得一提的是螯合剂一般不单独用于控制树脂,只有与表面活性剂一起使用时才能发挥各自的优势,达到最佳的树脂控制效果。当纸浆中加入表面活性剂时,会使树脂系统起到润湿、乳化、溶解和稳定作用。非离子表面活性剂是活性剂中最有效的树脂控制剂,它通过吸附在树脂粒子表面上以降低树脂的表面张力,达到稳定树脂的目的,已成功地用来解决湿部和压榨粘性树脂的沉积。过氧在碱处理段,常利用非离子表面活性剂的优良的润湿、乳化和扩散作用,来去除树脂障碍。结合小试研究的结果,生产中采用非离子表面活性剂OP-10(壬基酚基聚氯乙烯醚),加入量为0.5～2.0kg/t浆。加入点为两处:(1