[发明专利]造纸湿部多价金属阳离子垃圾清除剂与制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属造纸化学品精细化工领域，具体涉及一种用于造纸湿部清除多价金属阳离子垃圾的阳离子型羧甲基天然高分子多价金属阳离子清除剂与制备方法及应用。

背景技术

造纸工业中，随着白水封闭程度的提高，各类物质不断积累，对湿部化学的平衡、纸机的运行和成纸的质量均造成负面影响。白水主要包括以下三类物质：(1)固形物；(2)阴离子垃圾；(3)阳离子物质，包括无机的多价金属离子如：Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等和高分子阳离子电解质。固形物一般采用过滤的方式去除，阴离子物质通过添加低分子量、高阳电荷的添加剂进行固着并随纸页转移出造纸系统，对于多价金属离子在造纸湿部尚没有好的处理措施。Na⁺、Ca²⁺是湿部系统中最主要的金属离子，主要来源于：(1)碳酸钙填料的使用；(2)植物纤维原料；(3)生产用水等。Ca²⁺等多价金属离子将导致水硬度升高，降低助剂使用效率，影响纸页性能，当遇到以分子态存在的树脂酸、马来酸等阴离子物质时，就会形成钙皂、草酸钙等，粘在成形网、烘缸和管道上，引起降低脱水效率、造成纸病、影响纸机运行，降低生产效率等一系列问题。大量研究结果表明系统中的Ca²⁺等多价离子将会使负电性的纸浆屏蔽而失去吸附阳离子功能助剂能力、使水溶性的有机物生成难溶性的盐而沉积在管路、使胶体性的有机物聚集成大型的粘性颗粒而造成树脂障碍，严重影响造纸过程的正常进行及产品质量。过去造纸白水只有不到百分之五十在循环回用，其余的白水向车间外排放，所以对多价金属离子的如此严重的影响一直没有引起注意。

多价金属离子在造纸系统积累，反映在系统电导率升高、水硬度增大。在日常生活中，许多地方用水前需对原水进行软化处理。软化处理的常规方法是将原水通过阳离子树脂和阴离子树脂交换器去除Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺等离子，而这些离子交换树脂都已树脂颗粒方式填充在交换塔内，原水通过树脂颗粒空隙与树脂表面的极性基团进行离子交换，将原水中的Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺等离子吸附到树脂表面，而使得水质软化。而这种方式显然不适合造纸生产过程，因为造纸白水中固形物含量高、阴离子垃圾量也多，离子交换树脂极易被污染失效，而且使用成本极高，对造纸生产过程也不友好。因此，开发一种能清除多价金属阳离子垃圾而对造纸过程又不产生影响的清除剂及清除方法就显得十分迫切。

发明内容

1、发明目的

本发明的目的在于：制备一种清洁环保、对造纸过程友好的多价金属离子清除剂；具体是提供一种适合造纸湿部的多价金属阳离子垃圾清除剂及其制备方法；以及提供该多价金属离子清除剂在造纸湿部中的应用。

2、技术方案

本发明的理论依据是：植物纤维、淀粉、海藻酸及瓜尔胶是亲水性的天然高分子材料，其分子结构类似于纸浆纤维，因此对造纸过程友好，最为重要的是这些天然高分子上的部分羟基可以羧甲基化及阳离子化，制得阳离子型的羧甲基天然高分子。这种高度羧基化的天然高分子上的羧基能螯合多价金属离子，螯合了多价金属离子的这种天然高分子利用其自身阳电性，能自动吸附到带负电的纸浆纤维表面，随纸一起将多价金属离子转移出造纸湿部系统，达到清除造纸湿部多价金属阳离子垃圾的目的。由于排除了多价金属阳离子垃圾干扰，造纸白水得到软化，纸浆纤维不受污染、功能助剂效能得到保证、助留助滤系统正常发挥，这样造纸白水就可以实现封闭循环，从而实现造纸清洁生产。

一种造纸湿部多价金属阳离子垃圾清除剂，其特征在于，该清除剂含有季铵基团和羧基基团的两性水溶性天然高分子，它是由亲水性的多羟基天然高分子、溶剂、氢氧化钠、氯乙酸、3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵以1∶3~6∶0.1~2.8∶0.1~2.0∶0.01~0.2的质量比所制成。

上述亲水性的多羟基天然高分子为植物纤维、淀粉、海藻酸或瓜尔胶中的任一种。

上述溶剂为乙醇、异丙醇或水中的任一种。

上述的氯乙酸为羧甲基醚化剂。

上述的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为阳离子醚化剂。

多价金属阳离子垃圾清除剂的制备方法，其具体制备步骤如下：