一種應(yīng)用于dcs的陽離子改性定著劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法。該方法先將礦物土原土用70℃～90℃熱水洗滌，再用硫酸在70℃～90℃下攪拌處理6～24h；過濾后用清水洗滌，干燥，然后在200℃～500℃條件下煅燒活化1h～3h，得精制礦物土；以質(zhì)量份數(shù)計(jì)將精制礦物土100份、陽離子表面活性劑1～10份和水100～500份混合，溫度30℃～70℃及處理6～12h；抽濾，去除上層液體，用水洗滌剩余固體，干燥并磨碎，過200目～400目篩，得到陽離子改性定著劑。本發(fā)明方法簡單、容易制備，所得到的陽離子改性定著劑，在模擬物稀乳液和實(shí)際白水中，對微細(xì)有機(jī)污染物的去除有良好的效果。
【專利說明】—種應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種定著劑，特別是涉及一種應(yīng)用于制漿造紙白水，以吸附、定著方法去除制漿造紙白水中的一種或多種微細(xì)有機(jī)污染物的定著劑的制備方法，屬于二次纖維回用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]廢紙作為制漿造紙的二次纖維原料回用，因其環(huán)保、低污染、投資少等優(yōu)點(diǎn)越來越受到重視，但是也存在著一個(gè)頑疾那就是膠粘物(stickies)問題。膠粘物一般可以認(rèn)為是來源于回收纖維的黏性物質(zhì)，其主要包括壓敏膠、熱熔膠、蠟、涂料、樹脂及基料等多種人工合成有機(jī)物和部分木材抽出物。膠粘物在廢紙制漿、泵送、熱分散、揉搓過程中不斷蓄積分散，形成不同粒徑的膠黏物顆粒，其中粒徑大于0.10?0.15mm的稱為大膠粘物，小于該粒徑的稱為微細(xì)膠粘物。
[0003]制衆(zhòng)造紙白水中的微細(xì)膠粘物一般稱為溶解和膠體性物質(zhì)(Dissolved andColloidal Substances,簡稱DCS)。此類物質(zhì)對制衆(zhòng)造紙系統(tǒng)危害極大,如:沉積在成形網(wǎng)上，堵塞網(wǎng)孔，造成濾水困難，增加停機(jī)清洗時(shí)間；沉積在壓榨毛布和壓輥上，縮短毛布使用壽命，影響紙頁脫水；粘附在烘缸表面上造成紙頁斷頭；殘留在紙頁中，形成污點(diǎn)，增加紙病；聚集在白水中，形成“陰離子垃圾”，影響離子助劑的效果，對造紙用水的封閉循環(huán)產(chǎn)生影響。相比之下，看似并非直接導(dǎo)致膠黏物沉積的微細(xì)膠黏物，實(shí)則更難去處，在系統(tǒng)環(huán)境發(fā)生突變時(shí)(如溫度、PH的變化)就會大量沉積，給整個(gè)系統(tǒng)帶來的危害更大。
[0004]目前在工業(yè)生產(chǎn)中使用最廣泛的仍然是傳統(tǒng)的熱分散、縫篩以及氣浮法等。熱分散法其操作原理是在高溫下應(yīng)用剪切力降低雜質(zhì)粒子的大小，將膠粘物形成較小的粒子，適于留在產(chǎn)品中而不會有顯著的感覺，此方法可將部分膠粘物夾雜進(jìn)紙頁中除去，但仍有相當(dāng)部分的細(xì)小膠粘物仍存在于循環(huán)白水中；縫篩法是以尺寸大小為依據(jù)進(jìn)行膠粘物的分離，該方法不能將微細(xì)膠粘物篩除，同時(shí)由于膠粘物自身的彈性大膠粘物也有部分的殘留；氣浮法是與浮選脫墨相類似的雜質(zhì)去除方法，能夠去除具有一定大小的膠粘物，但是對于微細(xì)膠粘物無能為力。溶解和膠體性物質(zhì)的控制有物理、化學(xué)以及生物的方法，其中化學(xué)方法(包括分散法、吸附或降粘法、固著或定著法)是較為常用和有效的方法。
[0005]專利200610019980.5公開了廢紙?jiān)现茲{工藝中脫除膠粘物的方法，其本質(zhì)為蒸汽爆破法，是一種附加化學(xué)預(yù)處理的物理方法，該方法與傳統(tǒng)的熱分散法類似，處理后仍會有相當(dāng)部分的微細(xì)膠粘物存在于循環(huán)白水中。專利200780045160.6公開了制漿和造紙過程中的樹脂和膠粘物控制方法，采用生物酶和非離子型物質(zhì)抑制膠粘物的沉積，屬于分散法，膠粘物始終在白水中存在，僅能在一定范圍內(nèi)不發(fā)生聚集。眾所周知，DCS是一類帶有負(fù)電荷的物質(zhì)，因此帶正電荷的化合物對其有非常好的吸附或絮凝效果。專利200910036009.7公開了一種紙機(jī)循環(huán)白水中溶解膠體物的控制劑及其使用方法，以聚合氯化鋁配合高分子量、高陽電荷密度的聚合物，應(yīng)用于漿料或短循環(huán)白水，但該方法對控制劑組分要求較為苛刻，且僅能將DCS含量控制在800?900mg/L的范圍內(nèi)，沒有再進(jìn)一步的降低其含量。
[0006]若不能將DCS徹底從制漿造紙系統(tǒng)中除去，累積到一定程度仍有造成危害的可能；而第三種方法也就是定著法，用一種具有陽離子電荷的物質(zhì)來與膠粘物結(jié)合，將其固定在定著劑或紙頁上而帶出系統(tǒng)，將DCS徹底從系統(tǒng)中去除，便有從根本上避免其沉積、聚集而造成危害的可能。因此，定著法對DCS的去除具有更重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為凈化制漿造紙白水，以吸附、定著方法去除造紙白水中的一種或多種微細(xì)有機(jī)污染物，本發(fā)明提供一種陽離子改性定著劑的制備方法。
[0008]礦物粘土對膠體性的物質(zhì)也有良好的吸附性能，這是因?yàn)?，礦物土具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，具有很高的剛度，層間不滑移；在層面上有一定數(shù)量的可置換負(fù)電荷，這些負(fù)電荷通過在層間吸附一些水合陽離子(Na+、Li+等)來補(bǔ)償，故而層間吸附的陽離子很容易與有機(jī)或無機(jī)陽離子進(jìn)行交換而得到改性的礦物土。由于這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得礦物土具有優(yōu)異的吸附性、離子交換性、膠體分散性、觸變性、懸浮性、可插層改性等特性，因而在化工、建材、生物、電子、農(nóng)業(yè)等行業(yè)均有著廣泛的用途。本發(fā)明將礦物土以陽離子化合物進(jìn)行改性，得到的有機(jī)礦物土對DCS將會有更加顯著的吸附效果。
[0009]一種應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法，包括如下步驟:
[0010](I)將礦物土原土用70°C~90°C熱水洗滌，再用質(zhì)量濃度為20%~40%硫酸在70°C~90°C下攪拌處理6~24h ;所述礦物土原土為硅藻土、膨潤土、滑石粉和坡縷石中的一種或多種；
[0011](2)將步驟⑴的產(chǎn)物過濾，用清水洗滌3次~5次，干燥，然后在200°C~500°C條件下煅燒活化Ih~3h，得精制礦物土 ；
[0012](3)以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將精制礦物土 100份、陽離子表面活性劑I~10份、水100~500份混合，在溫度30°C~70°C及轉(zhuǎn)速500r/min~1500r/min條件下處理6~12h ;所述陽離子表面活性劑為碳原子數(shù)為12~18的烷基鹵化銨；
[0013](4)將步驟(3)中的產(chǎn)物抽濾，去除產(chǎn)物中的液體，用水洗滌剩余固體，干燥并磨碎，過篩，得到陽離子改性定著劑。
[0014]優(yōu)選地，所述烷基鹵化銨為十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨和十八烷基三甲基溴化銨中的一種或多種。
[0015]步驟(1)所述礦物土原土與硫酸的質(zhì)量比為1:0.5~1:1.5。
[0016]步驟⑶所述精制礦物土、陽離子表面活性劑和水的質(zhì)量比為100:1~5:100~500。
[0017]步驟(1)所述礦物土原土與熱水的質(zhì)量比為1:1~5。
[0018]所述煅燒的溫度為350°C~450°C。
[0019]步驟(4)所述剩余固體洗滌的次數(shù)為3次~5次.[0020]步驟(4)所述過篩的篩孔目數(shù)為200目~400目
[0021]所述的陽離子改性定著劑應(yīng)用于制漿造紙白水的處理，用于定著法去除白水中的微細(xì)有機(jī)污染物，即溶解和膠體性物質(zhì)的去除。[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023](I)本發(fā)明所制備的陽離子改性定著劑應(yīng)用于制漿造紙白水的處理，可以有效去除白水中的DCS，減少后續(xù)工段的能耗；
[0024](2)本發(fā)明為陽離子表面活性劑改性礦物土及利用提供了一個(gè)具體的應(yīng)用方向，同時(shí)還能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益；
[0025](3)本發(fā)明工藝精煉，方法簡單，易于制備。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、結(jié)合、簡化，均為等效形式，同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0027]實(shí)施例1
[0028](I)取200g膨潤土原土，用500g90°C的熱水進(jìn)行洗滌，再用200g質(zhì)量濃度為20%硫酸在70°C下攪拌處理12h ；
[0029](2)將步驟(I)的產(chǎn)物過濾，用清水洗滌3次，干燥，然后放入馬弗爐中在350°C條件下煅燒3h，得精制膨潤土 ；
[0030](3)將精制膨潤土 100份、十二烷基三甲基氯化銨I份、水200份混合，在溫度40°C及轉(zhuǎn)速1000r/min條件下處理6h ；
[0031](4)將步驟(3)中的產(chǎn)物抽濾，去除上層液體，用水洗滌剩余固體3次，再將固體干燥并磨碎，過200目篩，得到陽離子改性定著劑。
[0032]該陽離子改性定著劑編號1#。
[0033]實(shí)施例2
[0034](I)取200g硅藻土原土，用600g80°C熱水進(jìn)行滌，再用250g35%硫酸在80°C下攪拌處理8h ；
[0035](2)將步驟⑴的產(chǎn)物過濾，用清水洗滌5次，干燥，然后放入馬弗爐400°C條件下煅燒2h，得精制硅藻土；
[0036](3)將精制硅藻土 100份、十八烷基三甲基溴化銨5份、水500份混合，在溫度70°C及轉(zhuǎn)速500r/min條件下處理12h ；
[0037](4)將步驟(3)中的產(chǎn)物抽濾，去除上層液體，用水洗滌剩余固體3次，再將固體干燥并磨碎，過400目篩，得到陽離子改性定著劑。
[0038]該陽離子改性定著劑編號2#ο
[0039]實(shí)施例3
[0040](I)取200g坡縷石原土，用300g90°C熱水進(jìn)行洗滌，再用250g38%硫酸在90°C下攪拌處理IOh ；
[0041](2)將步驟(I)的產(chǎn)物過濾，用清水洗滌5次，干燥，然后在馬弗爐中400°C條件下煅燒活化lh，得精制坡縷石；
[0042](3)將精制坡縷石100份、十六烷基三甲基溴化銨3份、水300份混合，在溫度30°C?70°C及轉(zhuǎn)速1000r/min條件下處理12h ；
[0043](4)將步驟(3)中的產(chǎn)物抽濾，去除上層液體，用水洗滌剩余固體3次，再將固體干燥并磨碎，過300目篩，得到陽離子改性定著劑。
[0044]該陽離子改性定著劑編號3#。
[0045]實(shí)施例4
[0046](I)取200g滑石粉原土，用800g70°C熱水進(jìn)行洗滌，再用150g30%硫酸在85°C下攪拌處理12h ；
[0047](2)將步驟(1)的產(chǎn)物過濾，用清水洗滌4次，干燥，然后在馬弗爐中450°C條件下煅燒活化1.5h，得精制滑石粉；
[0048](3)將精制滑石粉100份、十六烷基三甲基氯化銨2份、水250份混合，在溫度30°C及轉(zhuǎn)速1500r/min條件下處理6h ；
[0049](4)將步驟(3)中的產(chǎn)物抽濾，去除上層液體，用水洗滌剩余固體3次，再將固體干燥并磨碎，過200目篩，得到陽離子改性定著劑。
[0050]該陽離子改性定著劑編號4#。
[0051]陽離子改性定著劑的應(yīng)用
[0052]以微細(xì)膠粘物模擬物(聚醋酸乙烯酯PVAc乳液)和網(wǎng)下白水(濾網(wǎng)200目，測得其DCS含量為414.4mg/L)為實(shí)驗(yàn)對象，對本發(fā)明各實(shí)施例所制備的陽離子改性定著劑進(jìn)行定著去除實(shí)驗(yàn)。 [0053]分別取編號為1#~4#的陽離子改性定著劑4g，分別加入到500mL含量為IOOmg/L的PVAc稀乳液和DCS含量為414.4mg/L的白水中，控制溫度為50°C，轉(zhuǎn)速為500r/min，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為6h。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后靜置2h，取上層清液，進(jìn)行240nm處的紫外UV吸光度檢測，每個(gè)試樣檢測3次，取平均值并與空白樣作對比，以確定微細(xì)有機(jī)污染物的減少。
[0054]實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯總于表1和表2中。
[0055]表1陽離子改性定著劑應(yīng)用于PVAc的效果
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將礦物土原土用70°c?90°C熱水洗滌，再用質(zhì)量濃度為20%?40%硫酸在70°C?90°C下攪拌處理6?24h ;所述礦物土原土為硅藻土、膨潤土、滑石粉和坡縷石中的一種或多種； (2)將步驟(I)的產(chǎn)物過濾，用清水洗滌3次?5次，干燥，然后在200°C?500°C條件下煅燒活化Ih?3h，得精制礦物土 ； (3)以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，將精制礦物土100份、陽離子表面活性劑I?10份、水100?500份混合，在溫度30°C?70°C及轉(zhuǎn)速500r/min?1500r/min條件下處理6?12h ;所述陽離子表面活性劑為碳原子數(shù)為12?18的烷基鹵化銨； (4)將步驟(3)中的產(chǎn)物抽濾，去除產(chǎn)物中的液體，用水洗滌剩余固體，干燥并磨碎，過篩，得到陽離子改性定著劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法，其特征在于:所述烷基齒化銨為十二烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨和十八烷基三甲基溴化銨中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述礦物土原土與硫酸的質(zhì)量比為1:0.5?1:1.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述精制礦物土、陽離子表面活性劑和水的質(zhì)量比為100:1?5:100?500。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述礦物土原土與熱水的質(zhì)量比為1:1?5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法，其特征在于:所述煅燒的溫度為350°C?450°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法，其特征在于:步驟(4)所述剩余固體洗滌的次數(shù)為3次?5次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于DCS的陽離子改性定著劑的制備方法，其特征在于:步驟(4)所述過篩的篩孔目數(shù)為200目?400目。
【文檔編號】D21F1/66GK103981752SQ201410179142
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】武書彬, 毛翠平 申請人:華南理工大學(xué)