第八章其他造紙助劑8.1染料與增白劑

染色：要求色相，染料增白：熒光增白劑顯白：利用與雜色相鄰并相反的顏色的染料，消除不希望有的雜色。

8.2阻燃劑、耐熱劑

阻燃劑：使紙張具有阻燃功能的化學藥品稱為阻燃劑耐熱劑：提高絕緣紙耐熱性能的化學藥品。

8.2.1阻燃劑(1)阻燃劑及其阻燃機理阻燃的兩種途徑：

隔離：阻斷紙及紙制品與氧氣的直接接觸；

吸熱：加入的阻燃劑受熱分解吸收大量的熱能，使紙及紙制品即使受熱也達不到燃點或熱分解溫度。

鹵元素阻燃劑常用氯元素和溴元素阻燃劑，有機氯如聚氯乙烯，無機溴如溴酸鈣和溴化銨。機理：鹵化物受熱分解后釋放出難燃的鹵化氫氣體，密度又比空氣大，可排除空氣，在紙及紙制品表面形成氣體保護層，破壞可燃體系中空氣與紙及紙制品的直接接觸，使紙及紙制品的燃燒速度減緩或熄滅。同時，氯和溴有被氧化成高級氧化物的能力，大大消耗了燃燒過程所需要的氧。

磷元素阻燃劑

主要是磷的有機化合物：聚磷酰胺、磷酸酯衍生物。機理：磷化物受熱分解生成偏磷酸，在較高溫度下聚合生成聚偏磷酸而附著在紙及紙制品表面上形成保護層，起到隔絕空氣的作用。同時，由于聚偏磷酸的強酸性，易使紙中纖維脫水形成碳化保護層，該層既隔絕了空氣，又防止和減少了有機可燃氣體(纖維熱解產生的甲烷、一氧化碳等)的生成和逸出，從而起到阻燃作用。

鋁元素阻燃劑

氫氧化鋁：價格便宜，熱穩定性好機理：氫氧化鋁在250℃以上就會分解為三氧化二鋁，并釋放出水分。該分解反應為強吸熱反應，能夠吸收大量的熱能，而生成的三氧化二鋁也是一種惰性吸熱載體。這樣紙制品在吸熱時，受熱部位的纖維溫度低于燃點溫度，不起火燃燒。最大優點就是在整個阻燃過程中不產生有害物質，其應用前景十分廣泛。氫氧化鎂鋁：“記憶”功能這樣紙制品在吸熱時，受熱部位的纖維溫度低于燃點溫度，不起火燃燒。在有色廢水中要加較多的石灰，0.常用氯元素和溴元素阻燃劑，有機氯如聚氯乙烯，無機溴如溴酸鈣和溴化銨。該分解反應為強吸熱反應，能夠吸收大量的熱能，而生成的三氧化二鋁也是一種惰性吸熱載體。胺鹽：在紙中直接加入三聚氰胺、雙氰胺、聚丙烯酰胺等，使絕緣紙的耐熱性能進一步獲得大幅度改善。這樣紙制品在吸熱時，受熱部位的纖維溫度低于燃點溫度，不起火燃燒。高分子絮凝劑的作用原理鋁離子水溶液中離解為單核配合離子[Al(OH)]2+、[A1(OH)2]+、[A1(OH)5]2-等并在水解中發生羥聯反應，形成多核鋁離子[A17(OH)18]3+、[Al8(OH)20]4+、[A113(OH)34]5+等。解決流失問題的最好辦法是加入合適的助留劑。③為了使絮凝劑和懸浮物粒子接觸而進行快速攪拌；含有機懸浮物較多的造紙廢水宜采用無機絮凝劑和陰離子型或非離子型PAM共用的絮凝，這樣效果更顯著。CPAM:在水中溶解時，帶正電的活性基吸附帶負電的懸浮膠體粒子，如果聚合物有較長的鏈，則一個聚合物分子鏈可同時吸附幾個粒子，聚合物分子鏈在粒子之間形成橋聯作用，小顆粒聚集成大顆粒而產生沉淀。海水中含有約％的Mg2+，與石灰漿混合時生成Mg(OH)2沉淀可以與有機膠體物質絮凝。一般要和石灰配用，形成氫氧化物沉淀，靠夾裹吸附去除廢水中的物質。弱陰離子型聚丙烯酰胺:與非離子型PAM相比，絮凝沉淀性強，所以工業上應用廣泛。含硼化合物

硼酸鋅

機理：硼酸鹽在受熱分解時生成硼酸酐(B2O3)，在高溫下，硼酸酐會形成一層玻璃狀的保護層，具有隔熱和隔絕空氣的作用，與此同時，反應放出的水分在一定程度上也抑制了燃燒反應。

2.阻燃劑的應用

阻燃劑可以采用漿內添加法浸漬法施膠壓榨法涂布法噴灑法等方法把阻燃劑施加在紙中或紙的表面。

漿內添加法

適用于水不溶性阻燃劑，將阻燃劑與其他填料一起添加到紙漿中，然后抄造成紙。添加位置比較靈活，主要保證其在紙料中分散均勻。優點是適于各種紙的生產，操作簡單，阻燃劑在紙中的分布比較均勻，故紙的阻燃功能比較均一。缺點是阻燃劑流失比較大，一般阻燃劑的留著率達到80％就非常不容易了。解決流失問題的最好辦法是加入合適的助留劑。該法用于生產防火紙板或高定量紙張時，效果更好。

浸漬法

該方法適于水溶性阻燃劑。把水溶性阻燃劑配成溶液，浸漬到紙中，經加熱干燥后即可制得阻燃紙。該方法制得的阻燃紙耐水性差，吸濕性強，紙的強度下降顯著，易發黃變硬。浸漬法要求紙張具有相當高的吸收性和濕強度，最好是浸漬皺紋紙、棉纖維紙、合成纖維紙和無紡布。紙張在槽式表面施膠機上或染紙機上可完成浸漬。施膠壓榨法

在有施膠壓榨裝置的紙機上使用。采用該法時，因對施膠壓榨的附著量有限制，所以不能得到100％的阻燃紙。只要能得到足夠的附著量，施膠壓榨法就會有如下優點：①可以短時間、小批量生產。②只需紙表面有阻燃性的制品，施膠壓榨法用最少量的阻燃劑就可以達到預期的效果。③施膠壓榨是在機內進行，與機外處理的浸漬法相比，加工費用低。

涂布法

適用于不溶或難溶的阻燃劑。把阻燃劑均勻分散在膠粘劑中，制成乳狀涂料，然后用涂布的方法把此涂料涂在紙的表面，經加熱干燥即可得涂布型阻燃紙。優點是阻燃劑大部分集中在紙的表面，對紙的物理性能影響較小，特別是對涂布加工紙，僅需在涂料中加入阻燃劑。為取得良好的阻燃效果，要求阻燃劑粒徑小而均勻。缺點是阻燃效果不夠理想。

用量與組合用量：根據紙及紙制品的用途、阻燃劑的使用效果等因素而定。低定量紙阻燃劑的用量一般為20％(對絕干纖維質量)左右；高定量紙阻燃劑的用量為5％～10％。組合：在實際使用中，為了賦予紙張良好的阻燃性能，所用的阻燃劑往往是幾種阻燃元素的阻燃劑復合或復配而成的，如，磷—鹵體系、銻—鹵體系、磷—氮體系等。這些復合或復配的阻燃劑，可發揮協同作用，比單一元素阻燃劑效果好得多。

3.阻燃劑的發展方向

由漿內添加轉向涂布研究和應用無毒副作用的阻燃劑

克服阻燃紙阻燃功能不長久的缺點，開發了反應型阻燃劑：磷酸鹽單體或鹵化單體與纖維中的組分發生接枝反應，從而賦予紙及紙制品長期穩定的阻燃效果。反應型的阻燃劑因為真正成為了紙中纖維的一部分，因此不但效果好，而且對紙的物理性能幾乎無不良影響。

8.2.2耐熱劑胺鹽：在紙中直接加入三聚氰胺、雙氰胺、聚丙烯酰胺等，使絕緣紙的耐熱性能進一步獲得大幅度改善。嗎啉（1,4-氧氮雜環己烷）：在紙中添加嗎啉也可以提高絕緣紙的耐熱性能。如果加入陽離子淀粉，則比單獨加嗎啉更能提高紙的耐熱性能。

8.3防腐劑防腐劑可使微生物蛋白質變性，促使其死亡，因此，防腐劑實際上是殺菌劑和抑菌劑。濃度高或作用時間長，可以殺菌；濃度低或作用時間短，只能起抑菌作用無機防腐劑氧化型殺菌劑：借助于其氧化能力起殺菌作用，殺菌消毒能力強，但化學性質不穩定，易分解，作用不能持久，且有異味，多用于設備、容器等的消毒，如氯制劑和過氧化物：漂白粉。還原型殺菌劑：借助于其還原能力起殺菌作用，如亞硫酸及其鹽類。有機防腐劑表面活性劑：陽離子和兩性表面活性劑，一般認為是陽離子基團吸附于微生物的細胞壁，破壞細胞壁內的某種酶，與蛋白質反應，影響微生物的正常代謝，最終導致微生物死亡。尤其是帶有卞基的季銨鹽具有較強的殺菌性。有機硫殺菌劑：廣譜殺菌劑，如苯并異噻唑－3－酮，對人體和其他動物毒害很小。8.4造紙廢水處理劑絮凝劑

絮凝劑是能使溶膠變成絮狀沉淀的凝結劑。絮凝劑能使分散相從分散介質中分離出絮狀沉淀，其凝結作用稱為絮凝作用。用于促進廢液中廢物沉降、過濾、澄清等過程的普通絮凝劑，包括無機物和有機高分子。兩者可單獨使用，也可配合使用，但配合使用比單獨使用效果更佳。一般要和石灰配用，形成氫氧化物沉淀，靠夾裹吸附去除廢水中的物質。這些多核離子絮凝能力很強，而PAC在水中直接提供這些高效能的多核配合離子，避免出現那些效率較低的離子，因此能得到較好絮凝效果。高分子絮凝劑的作用原理嗎啉（1,4-氧氮雜環己烷）：在紙中添加嗎啉也可以提高絕緣紙的耐熱性能。只要能得到足夠的附著量，施膠壓榨法就會有如下優點：①可以短時間、小批量生產。適用于不溶或難溶的阻燃劑。濃度高或作用時間長，可以殺菌；耐熱劑：提高絕緣紙耐熱性能的化學藥品。③與水溶液中溶解或水合的一些離子型有機物形成復合物（離聚物）而使之沉淀出來。3%以下，脫色率稍有下降，但污泥的脫水性改善。(1)阻燃劑及其阻燃機理最大優點就是在整個阻燃過程中不產生有害物質，其應用前景十分廣泛。高定量紙阻燃劑的用量為5％～10％。非離子PAM以水合狀態溶于水中，此時高分子鏈不是呈伸展狀態，而是呈卷曲狀態，其絮凝作用是通過酰胺基與粒子表面的氫形成氫鍵結合而產生吸附。鋁離子水溶液中離解為單核配合離子[Al(OH)]2+、[A1(OH)2]+、[A1(OH)5]2-等并在水解中發生羥聯反應，形成多核鋁離子[A17(OH)18]3+、[Al8(OH)20]4+、[A113(OH)34]5+等。凝聚（無機絮凝劑）：在廢水處理中，水中膠體粒子多數帶負電荷，粒子間具有靜電斥力，使膠體粒子保持分散狀態。絮凝劑多為電解質，電離后形成與膠體粒子帶相反電荷的高價離子或大離子，壓縮膠體粒子的雙電層或對膠體粒子的電荷產生電中和，粒子間斥力隨之消失，使粒子間聚集成大顆粒而沉降，水即可澄清。

絮聚（有機絮凝劑，PAM)：架橋(1)絮凝原理（2）絮凝過程絮凝過程主要包括4個階段：①向廢水中添加絮凝劑；②絮凝劑在液體中擴散；③為了使絮凝劑和懸浮物粒子接觸而進行快速攪拌；④為了使接觸后的粒子成為大而重的顆粒而進行的慢速攪拌。實際上這些階段有的也很難分開。

（3）絮凝劑的種類1）無機絮凝劑凡是使用的絮凝劑是無機物的都稱為無機絮凝劑。硫酸鋁硫酸鋁的絮凝機理：溶液中硫酸鋁與水中堿反應生成氫氧化鋁：A12(SO4)3+6NaOH——2Al(OH)3↓＋3Na2SO4

氫氧化鋁膠體帶正電，可吸附于廢液中的膠體粒子上，中和膠體粒子的負電荷被而產生絮凝，或對膠體粒子產生夾裹作用而引起膠體粒子的沉降。

主要是非離子型、弱陰離子型和陽離子型聚丙烯酰胺。第八章其他造紙助劑(1)阻燃劑及其阻燃機理弱陰離子型聚丙烯酰胺:與非離子型PAM相比，絮凝沉淀性強，所以工業上應用廣泛。處理造紙業廢水常用液體PAC，通式為[Al2(OH)nCl6-n]。②絮凝劑在液體中擴散；機理：鹵化物受熱分解后釋放出難燃的鹵化氫氣體，密度又比空氣大，可排除空氣，在紙及紙制品表面形成氣體保護層，破壞可燃體系中空氣與紙及紙制品的直接接觸，使紙及紙制品的燃燒速度減緩或熄滅。兩者可單獨使用，也可配合使用，但配合使用比單獨使用效果更佳。這樣紙制品在吸熱時，受熱部位的纖維溫度低于燃點溫度，不起火燃燒。②只需紙表面有阻燃性的制品，施膠壓榨法用最少量的阻燃劑就可以達到預期的效果。④為了使接觸后的粒子成為大而重的顆粒而進行的慢速攪拌。在有施膠壓榨裝置的紙機上使用。解決流失問題的最好辦法是加入合適的助留劑。為了在被吸附粒子間產生橋聯作用而形成堅實的絮聚體，聚丙烯酰胺的分子量應盡可能高。CPAM:在水中溶解時，帶正電的活性基吸附帶負電的懸浮膠體粒子，如果聚合物有較長的鏈，則一個聚合物分子鏈可同時吸附幾個粒子，聚合物分子鏈在粒子之間形成橋聯作用，小顆粒聚集成大顆粒而產生沉淀。聚合氯化鋁

處理造紙業廢水常用液體PAC，通式為[Al2(OH)nCl6-n]。或A1n(OH)mCl3n-m，為從氯化鋁堿性水解至氫氧化鋁的中間產是物。常用堿化度來表示其堿性水解的程度。堿化度(B)％＝[OH-]/3[Al3+]×100%一般堿化度要求在40％～60％。PAC作為絮凝劑的特點

鋁離子水溶液中離解為單核配合離子[Al(OH)]2+、[A1(OH)2]+、[A1(OH)5]2-等并在水解中發生羥聯反應，形成多核鋁離子[A17(OH)18]3+、[Al8(OH)20]4+、[A113(OH)34]5+等。這些多核離子絮凝能力很強，而PAC在水中直接提供這些高效能的多核配合離子，避免出現那些效率較低的離子，因此能得到較好絮凝效果。鐵鹽主要是硫酸亞鐵、氯化鐵和氯化亞鐵，處理廢水。一般要和石灰配用，形成氫氧化物沉淀，靠夾裹吸附去除廢水中的物質。和鋁鹽相比，鐵鹽絮凝顆粒比硫酸鋁重而易沉淀，價格也便宜。但其最適宜絮凝pH值較高，如亞鐵是，故適用于原水pH值高及高濁度的廢水。石灰

早期主要作為絮凝劑的堿助劑

石灰法：石灰與含有羧基的和木素結構相似的一類化合物生成不溶性鈣鹽而產生絮凝。在有色廢水中要加較多的石灰，0.5-1%，帶有污泥的絮凝沉淀石灰可在轉爐中燃燒而重復使用，成本較低，雜質去除率高，脫色也好。但因易引起泡沫，絮凝沉淀設備負荷大，現多用當量石灰法，即石灰限量在與廢水負荷成平衡的范圍，一般在0.3%以下，脫色率稍有下降，但污泥的脫水性改善。海水一石灰法

海水中含有約％的Mg2+，與石灰漿混合時生成Mg(OH)2沉淀可以與有機膠體物質絮凝。這樣紙制品在吸熱時，受熱部位的纖維溫度低于燃點溫度，不起火燃燒。非離子PAM以水合狀態溶于水中，此時高分子鏈不是呈伸展狀態，而是呈卷曲狀態，其絮凝作用是通過酰胺基與粒子表面的氫形成氫鍵結合而產生吸附。第八章其他造紙助劑為了在被吸附粒子間產生橋聯作用而形成堅實的絮聚體，聚丙烯酰胺的分子量應盡可能高。等方法把阻燃劑施加在紙中或紙的表面。兩者可單獨使用，也可配合使用，但配合使用比單獨使用效果更佳。③與水溶液中溶解或水合的一些離子型有機物形成復合物（離聚物）而使之沉淀出來。為了在被吸附粒子間產生橋聯作用而形成堅實的絮聚體，聚丙烯酰胺的分子量應盡可能高。組合：在實際使用中，為了賦予紙張良好的阻燃性能，所用的阻燃劑往往是幾種阻燃元素的阻燃劑復合或復配而成的，如，磷—鹵體系、銻—鹵體系、磷—氮體系等。3%以下，脫色率稍有下降，但污泥的脫水性改善。把阻燃劑均勻分散在膠粘劑中，制成乳狀涂料，然后用涂布的方法把此涂料涂在紙的表面，經加熱干燥即可得涂布型阻燃紙。缺點是阻燃效果不夠理想。非離子PAM以水合狀態溶于水中，此時高分子鏈不是呈伸展狀態，而是呈卷曲狀態，其絮凝作用是通過酰胺基與粒子表面的氫形成氫鍵結合而產生吸附。處理造紙業廢水常用液體PAC，通式為[Al2(OH)nCl6-n]。阻燃劑：使紙張具有阻燃功能的化學藥品稱為阻燃劑活