全 文 ：⒇№ . 2　　　　　　　　　　　　　　　西北轻工业学院学报　　　　　　　　　　　　　　　 Jun. 1999
· 20· 　　　　 JOURNAL OF NORTHWEST IN ST ITU TE O F LIGHT INDUS TRY　　　　 Vol. 17
麦草碱黑液降粘技术的研究
刘福平　韩卿
(西北轻工业学院轻化工系　咸阳　 712081)
摘　要　针对麦草碱黑液蒸发难的问题 ,采用添加降粘剂的方法改善其蒸发性能 .
结果表明:石蜡乳液和煤油乳液能有效地降低麦草碱黑液蒸发过程的粘度 ,其中后
者降粘率最高达 75% ,同时黑液的结垢性、起泡性也有较大的改善 .
关键词　麦草碱黑液 ,粘度 ,起泡性 ,石蜡乳液 ,煤油乳液 ,降粘率 ,黑液模拟蒸发
分类号　 X793; TS733. 9　　　文献标识码　 A
1　前言
随着我国环保力度的加大 ,纸浆厂的蒸煮黑液不经处理就直接排放的现象将成为历史 ,
关门的压力迫使国内浆厂纷纷上马废液处理系统 .在所有解决污染的方法中 ,碱回收以其处
理量大、经济、彻底等优势在碱法蒸煮的厂子占了主导地位 .然而 ,在我国制浆原料中占很大
比重的麦草在碱法蒸煮时产生的黑液的回收状况却令人堪忧 .有资料表明: 1995年我国漂
白麦草浆的产量达到约 300万吨 ,耗碱约 90万吨 ,而总共回收的碱仅七、八千吨 ,尚不足
1% .国内自七十年代以来陆续建成的数十条麦草碱回收生产线 ,到目前能正常运行的仅十
余条 ,而能达到赢利的仅一家 .
造成这种状况的原因是多方面的 ,其中 ,在相同浓度下麦草碱黑液的粘度值远高于木浆
黑液是造成黑液蒸发及燃烧障碍的主要原因之一 .目前国内纸厂多采取提高蒸煮用碱量、提
高黑液温度及黑液静置除硅等办法降低其粘度 ,有条件的也采取将草木浆黑液混合回收的
方法予以改善 ,但效果均不明显 .本试验是受国外一篇公开的专利技术的启发 ,采取在黑液
中加入降粘剂的方法降低其粘度 ,以达到改善其蒸发及燃烧性质的目的 .试验条件尽可能与
工厂实际生产条件吻合 ,以期能有一定的实际意义 .
2　原料及试验
2. 1　原料特征
2. 1. 1　黑液
试验所用未除硅黑液取自咸阳纸厂 ,该厂采用烧碱+ 蒽醌法蒸煮麦草 ,工艺条件如下:
用碱量 15% (以 NaOH计 ) ,液比 1∶ 3. 7,蒽醌用量 0. 03% .
⒇ 收稿日期: 1998- 04- 26　刘福平:男 , 1975年生 ,助教
除硅黑液自制 ,蒸煮设备为 ZQS- 1型电热转锅 ,预先在蒸煮液中溶入 3%的工业三氯
化铝 (对绝干料 ) ,其他条件同咸阳纸厂 .试验用黑液性质见表 1.
表 1　试验用黑液性质
密度 ( 20℃ )
g /ml
波美度
( 20℃ )°Bé
总固形物
g /ml
总固形物
有机物 无机物
有效碱
( Na2O)
二氧化硅
g /l
粘度
m Pa. s
未除硅黑液 1. 09 11. 38 191. 75 0. 6889 0. 3111 2. 347 3. 30 6. 30
除硅黑液 1. 06 7. 95 106. 3 0. 6892 0. 3108 5. 464 1. 30 3. 75
2. 1. 2　试验药品
本试验所加药品中 ,十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、聚乙二醇、甘油均可溶于水 ,预先制
成 10%水溶液 .石蜡、煤油均不溶于水 ,需乳化后使用 .乳化应注意温度、搅拌器转速、加料
顺序等因素 .
2. 2　试验方法及装置
2. 2. 1　黑液的模拟蒸发
使用由 ZFQ型黑液旋转蒸发器、水环式真空泵及恒温水浴锅组成的模拟蒸发系统进行
黑液的模拟蒸发 .水浴锅温度 90℃左右 ,真空度 0. 07～ 0. 093M Pa.
图 1　 6种物质对黑液粘度的影
—●— 未除硅黑液 ,— ×— 甘油 ,—△— 硬脂酸钠 ,
—○— 聚乙二醇 ,—□— 十二烷基苯磺酸钠 ,
—□— 石蜡乳液 ,— ▲— 煤油乳液
2. 2. 2　黑液粘度的测定
使用 NDJ- 1型旋转粘度计及 0, 1, 2, 3, 4
五组转子 ,测定黑液 50℃时的粘度 .
2. 2. 3　黑液其他性能的测定均按国标进行 .
3　结果与讨论
3. 1　所加物质对黑液蒸发性能的影响
3. 1. 1　对黑液粘度的影响
在黑液中分别加入 0. 25% (对固含量 )的
药品并进行蒸发 ,蒸发过程中每隔一段时间取
出一定量的黑液 ,测定其密度和 50℃时的粘
度 ,作出曲线图 1.
由图 1可知 ,硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠
及甘油均提高了黑液粘度 ,而聚乙二醇、石蜡乳
液和煤油乳液都能降低其粘度 ,其中聚乙二醇
效果最差 ,石蜡乳液次之 ,煤油乳液最好 ,尤其
在中高浓度范围内煤油乳液更有优势 .当黑液
浓度达到约 40% ( 28°Bé )时 ,煤油乳液可使黑液粘度降低约 75% .换句话说 ,当黑液出蒸发
器粘度相等时 ,添加煤油乳液可使黑液浓度提高约 4个百分点 ,这对缓解蒸发器结垢、提高
蒸发效率和黑液出效浓度均有一定的实际意义 .
3. 1. 2　对黑液起泡性的影响
试验中当硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠加入后 ,黑液的起泡加剧 ,蒸发过程变得极其困
·21·第 2期　　　　　　　　　　刘福平等: 麦草碱黑液降粘技术的研究
难 ,尤其是后者的加入 ,使得浓缩并冷却后的黑液体积膨胀 ,疏松多孔 ,不同于原黑液的外
观 ,这可能是由于它们降低了黑液表面张力的缘故 .
而添加了煤油乳液的黑液在相同的蒸发条件下泡沫极少 ,真空度易于提高 ,故而蒸发速
度要比原黑液快 ,这与脂肪短链烃能抑制泡沫产生的现象是一致的 .
试验还发现其余几种物质对黑液的起泡性影响不大 .
3. 1. 3　对黑液结垢性的影响
试验中发现 ,只有甘油的加入使得黑液开始结垢的浓度下降 ,其余 5种物质均能不同程
度地提高开始结垢的浓度 ,因而能减轻黑液在瓶壁上的结垢 .
3. 2　降粘剂最佳加入量的初步探索
改变聚乙二醇、石蜡乳液、煤油乳液在黑液中的加入量 ,测定该黑液在不同浓度下的粘
度值 ,得到图 2、 3、 4.
图 2　聚乙二醇用量对黑液粘度的影响　　图 3　石蜡乳液用量对黑液粘度的影响
—○— 0. 1% ,— × — 0. 18% —●— 0. 25% ,—▲— 0. 37%　　　— ×— 0. 1% ,—○— 0. 19% ,—□— 0. 24% ,—□— 0. 35%
由图 2～ 4可知:降粘剂的用量大致在 0. 2%～ 0. 3% (对黑液固含量 )时 ,粘度下降幅度
最大 .
3. 3　降粘剂对蒸煮同步除硅黑液蒸发性能的影响
分别在自制的除硅黑液中加入 0. 25% 的石蜡乳液和煤油乳液 ,测定其在不同浓度下的
粘度值并与原黑液进行比较 ,结果见图 5.
从图上可以看出 ,煤油乳液对除硅麦草碱黑液的粘度影响不大 ,石蜡乳液也只能在黑液
浓缩至较高浓度时起到降粘作用 ,且降粘率只有 30%左右 .
另外 ,由于所制除硅黑液的起泡性、结垢性不强 ,故煤油乳液的消泡、缓解结垢作用体现
的不明显 .
由此可以推断:无论是石蜡乳液还是煤油乳液 ,其降粘作用均是通过作用于黑液中的硅
组分而产生的 ,且硅组分浓度越高 ,降粘效果越显著 .
·22· 西北轻工业学院学报　　　　　　　　　　　　　　第 17卷
图 4　煤油乳液用量对黑液粘度的影响　　　图 5　降粘剂对除硅黑液粘度的影响
　—×— 0. 1% ,—○— 0. 18% ,—▲— 0. 25% ,—□— 0. 37%　　—●—除硅黑液 ,—▲—加煤油 0. 25% ,—□—加石蜡 0. 25%
4　结论
( 1)石蜡乳液和煤油乳液均能显著改善未除硅麦草碱黑液的蒸发性能 ,具体表现为黑
液粘度大幅度下降 ,开始出现结垢的浓度变大等 ,煤油乳液还能够大大减轻黑液蒸发过程产
生的泡沫 ,因此能提高黑液蒸发真空度 ,加快蒸发速度 ,降低能耗 .
( 2)石蜡乳液与煤油乳液的加入量在 0. 2% ～ 0. 3% (对黑液固含量 )时 ,黑液粘度下降
幅度最大 .
( 3)无论是石蜡乳液还是煤油乳液 ,对用工业三氯化铝进行蒸煮同步除硅所得的黑液
的蒸发性能影响不大 .
( 4)在麦草碱黑液中加入微量的降粘剂来改善其蒸发性能 ,工艺简单 ,成本低廉 ,可以
作为解决草浆黑液碱回收蒸发工段障碍的一条途径 .
参 考 文 献
1　姚永庚 .碱法麦草浆黑液回收技术的问题与展望 .国际造纸 , 1996; ( 5): 12～ 17
2　潘锡五 .关于麦草碱回收技术的几点看法 .中国造纸 , 1995; ( 3): 22～ 25
3　张陶芸 .碱法草浆黑液提取与蒸发的探讨 .中国造纸 , 1998; ( 2): 40～ 42
4　 Mika ko t tila等 .黑液加热处理改善非木材纤维黑液的蒸发和燃烧性能建议 .中国
造纸学会第八届学术年会论文集 (下 ) , 1997: 256～ 266
5　胡杰等 .麦草浆黑液碱回收现状及有关问题的探讨 .中国造纸 , 1997; ( 3): 51～ 55
6　汪萍等 .同步除硅处理对黑液物化性质 (粘度 , V IE)的影响 .中国造纸 , 1995; ( 4): 6
～ 9
7　汪萍等 .草浆黑液降低粘度措施 .中国造纸 , 1998; ( 1): 20～ 23
8　李琦等 .关于碱法草浆黑液特性研究的评述 .中国造纸 , 1990; ( 12): 52～ 57
9　藤俊章 .黑液的浓缩 .日本 , int , CI: D2IC 3 /02, 186594, 1986年 8月 12日
10　 DanielV. DIep, Aurora. Waxes as a Black Liquo r Visco sity M odifier. S. Int. CI:
Co81 97 /02. 4776889. Oct. 11. 1988
(下转第 62页 )
·23·第 2期　　　　　　　　　　刘福平等: 麦草碱黑液降粘技术的研究
响最大 ,该助剂的最佳湿部应用条件为 pH 5. 5左右 ,助剂用量 1‰左右 ,助剂加入后的混合
时间为 5min左右 .
( 3)在湿部化学的研究中 ,胶体滴定是一种简便的确定助剂用量的方法 .
参 考 文 献
1　 USP. 2047226; 2047217; 3770673; 3709780
2　William E. Sco tt. Principles of Wet End Chemistry. At lanta: T APPI PRESS, 1996
3　郭建勋 .两性多功能造纸助剂的合成及应用的研究 .西北轻院硕士论文 , 1998
4　隆言泉主编 .造纸原理与工程 .北京:中国轻工业出版社 , 1997
THE STUDY ON APPLICATION OF CHITOSAN
COUPLING APAM IN PAPERMAKING
Zhang Guanghua　Guo J ianxun　Liu Shuchai　 Ren Weix ian
ABSTRACT
The application o f chitosan coupling APAM ( C. C. APAM) has been studied. It w as
found that the C. C. APAM can have best dry st reng th capability w hen the consumption o f
C. C. APAM was 1‰ , p H w as 5. 5, the time w as 5 minutes af ter add. The result o f applica-
tion also show ed that pH was main fact of af fection o f dry st reng th capabili ty.
Keywords: papermaking , dry streng th addi tiv e, chi to san coupling APAM
(上接第 23页 )
DECREASE THE VISCOSITY OF WHEAT
STRAW BLACK LIQUOR
Liu Fuping　 Han Qing
ABSTRACT
The effects of solving problems ecounted in wheat st raw black liquo r evapo ration by
adding chemicals were studied. The v iscosi ties of dif ferent concentrations w ere measured
and phenomenon during evaporation w ere abserv ed. The experiment results show s tha t
the visco si ty of black liquor could decrease mo re than 50 percent and evaporation process
became obviously easier w hen kerosene o r w ax emulsion w as added. but ei ther o f them
seemed out o f use fo r black liquo r f rom synchronous desilica tion pulp.
Keywords: w heat st raw black liquor , bubble ability , viscosity, wax emulsion,
kerosene emulsion, viscosi ty decrease ra te, black liquo r evaporate
·62· 西北轻工业学院学报　　　　　　　　　　　　　　第 17卷