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 膨润土在造纸工业中的应用
信息来源: 发布时间2015/1/16

    膨润土在造纸行业的潜在应用范围非常广泛。膨润土独特的性质可以在造纸工艺流程中通过多种途径创造可观的效益。本文旨在介绍膨润土的特点及其在造纸行业中应用的优势。
    膨润土是一种天然粘土,主要有蒙脱石矿物质组成。它通过采矿工业获取。大部分膨润土都是火山碎屑经数百万年的分解转化形成的。这些矿物的颗粒是非常细小的(<2μm),而且也很薄(<1nm)。膨润土的主要特点在于其遇水溶胀的特性和对水极强的吸附能力。
    图1为蒙脱土的化学结构,其晶体结构中的晶胞是由两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体构成,层间的金属阳离子可以通过原子置换发生替代(Mg2+替换Al3+或者Al3+替换Si4+),这就使得蒙脱石表面呈现负电性,但是晶胞的边缘也会根据pH值的情况带正电荷。

 
    在干燥条件下,各层间通过静电力可以聚集在一起。但实际中,静电力很弱,使得中间层的金属阳离子极易发生取代。此外,水分子极易被引入层间结构,导致材料整体发生膨胀。膨润土可以吸附自身质量十倍的水。
    如果膨润土被水分子浸入,那么堆栈的片晶可以发生扩展,直至整个材料完全分散成单片状态。此时,膨润土在分散相中的比表面积可以达到700-800m2/g。较高的比表面积以及较高的电性使得膨润土具备出色的特性,在吸附、絮凝以及脱水领域有着重要的应用。
    大多数天然膨润土为钙基膨润土。他们的层间通常是Ca2+或Mg2+,溶胀性能较低。市场上最常见的产品是活性白土,是指层间阳离子经“碱活化”获得的一种膨润土。天然钠基膨润土,如较为有名的怀俄明膨润土(其他矿床出产的类似土),其存量较低。中间的金属阳离子为Na+,通常也会有一定量的Ca2+或Mg2+。
    由于具备较高的比表面积和优良的电荷平衡特性,膨润土可以利用其吸附特性吸附在工艺物料流中的污染物。膨润土同样可以被用于净化水体,例如在微量的浮选单位中或废水处理系统中通聚合物作用形成聚集体。膨润土可以形成一类优秀的“垃圾捕捉器”,以吸附污染物,如树脂,胶粘物或沥青,并形成沉淀,排出循环体系之外。
    膨润土可以在微观尺度上絮凝造纸原料,从而最大限度的提高纸的质量和纸的性能。如施胶剂和染料这类添加剂均被证明可以有效的附着在膨润土片材上,在实际应用中,即可保证质量,又能节省成本。此外,通过添加膨润土,也可以提高细粉、填料和浆料的留着率。
    膨润土颗粒的独特结构,可以用于改善脱水性能。通过添加膨润土微粒系统可以有效增加浆料的脱水时间。同样的方法,膨润土可以极大的缓解污泥出现的脱水的情况。
    而有些膨润土可以有效的改善成纸的透明度,并利用其吸附特性改善成纸的可印性。

    膨润土在造纸工业中的应用如图2所示。

 


 

 


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