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蘇州市聚合氯化鋁(Polyaluminum Chloride,PAC)在造紙施膠中的應用涉及以下幾個方面的化學原理和過程:
1. **聚合氯化鋁的特性**:聚合氯化鋁是一種無機高分子絮凝劑,其分子中帶有數量不等的羥基,具有強烈的吸附性,能與水中的膠體顆粒(如纖維素)發(fā)生相互作用。
2. **施膠的原理**:造紙施膠的目的是為了提高紙張的抗水性,防止水分滲透,保持紙張的強度和白度。傳統(tǒng)上,施膠劑是石蠟或松香等有機物質,但它們會降低紙張的強度和可回收性。聚合氯化鋁作為一種無機施膠劑,具有更好的環(huán)保性能和紙張性能。
3. **絮凝和凝聚**:在造紙廢水中,往往含有大量的懸浮物和膠體顆粒,這些顆粒帶有電荷,彼此排斥,難以沉降。聚合氯化鋁通過中和膠體顆粒的電荷,使其絮凝成較大的顆粒,從而易于沉降和過濾,提高紙漿的澄清度。
4. **交聯(lián)和網絡形成**:聚合氯化鋁中的鋁離子能夠與紙漿纖維中的羥基發(fā)生反應,形成氫鍵和共價鍵,從而在纖維表面形成一層致密的保護層,阻止水分滲透。這個過程類似于聚合物交聯(lián),形成了一個三維的網絡結構。
5. **pH值的影響**:聚合氯化鋁的絮凝效果受溶液pH值的影響。在適當的pH值范圍內,鋁離子的水解產物能更好地發(fā)揮絮凝作用。造紙過程中需要控制pH值,以達到最佳的施膠效果。
6. **鋁的形態(tài)**:聚合氯化鋁中的鋁可以以不同的形態(tài)存在,如Al3+、Al(OH)2+、Al(OH)3等。這些形態(tài)對絮凝和施膠效果有不同的影響。例如,Al(OH)3形態(tài)的鋁離子更容易與纖維素分子形成氫鍵,從而增強紙張的抗水性。
7. **電解質的效應**:造紙廢水中通常含有多種電解質,這些電解質的存在會影響聚合氯化鋁的絮凝效果。某些電解質可能促進絮凝,而另一些可能抑制絮凝。因此,在造紙過程中需要控制電解質的種類和濃度。
8. **環(huán)境影響**:聚合氯化鋁的使用可能會對環(huán)境產生一定的影響,如鋁離子對水生生物的毒性。因此,在應用過程中需要控制使用量,并考慮廢水的處理和回收利用。
總之,蘇州市聚合氯化鋁在造紙施膠中的應用涉及多種化學過程和原理,包括絮凝、凝聚、交聯(lián)、pH值控制、鋁形態(tài)和電解質效應等。這些化學過程相互作用,最終決定了紙張的抗水性能和其他物理化學性質。