β-CD基共聚物的合成及在废纸造纸湿部中的应用

【摘要】随着废纸浆大量的使用和白水封闭循环程度的提高，虽然在节水节能上有一定的效果，但同时它也给造纸业带来了另一个问题，就是大量溶解性胶体物质的产生（DCS）。其主要来自木质素、半纤维素、亲脂性抽出物和造纸助剂，且大部分带有阴离子电荷特点，所以当它富集到一定程度时，就会不可避免的对阳离子助剂的作用效果、纸机的运行和纸张的性能带来影响。目前，较好的处理DCS的办法是在浆水体系中加入固着剂使其固着到纤维上，然后随着纸张一起带离抄纸系统。但是，目前现有的固着剂对胶体物质的去除效果都比较好而对溶解物质的去除不理想，所以开发一种能同时去除溶解胶体物质的固着剂是很有必要的。本文合成了一种含有β-环糊精(β-CD)结构且带阳离子电荷的聚合物，利用环糊精的空腔结构和表面多羟基以及带阳离子电荷的特点，同时去除溶解胶体物质并把其固着到纤维上，其能够较好的去除废纸浆中的DCS。以DMF为溶剂、三乙胺为缚酸剂，利用丙烯酰氯与β-CD进行酯化反应，得到改性单体丙烯酰基-β-环糊精（β-CD-A），通过红外光谱(FT-IR)和核磁共振谱(1HNMR)对其进行表征，结果表明成功的引入了双键。并研究了其改性工艺条件。再在以过硫酸铵(APS)/亚硫酸氢钠(SBS)为氧化还原体系下，在水溶液中引发β-CD-A和阳离子单体二甲基二烯丙基氯化铵（DADMAC）共聚，得到最终产物阳离子环糊精聚合物（C-CDP）。对其进行了FT-IR和1HNMR表征，结果表明其结构与理论结构一致。并通过阳离子电荷密度和特性粘度研究了聚合反应条件。研究了C-CDP作为固着剂在控制废纸浆中的DCS的效果，并与PAC和PEI作了比较。结果表明：滤水性能较空白时提高了17.5%，比PAC的14.81%的高，比PEI的43.21%的小，说明其起到了絮聚的作用；在用量为0.2%时电导率下降了4.57%；去除浊度效果较好，去除效率为98.67%，好于PAC的81.51%和PEI的97.55%；在用量为1%时阳离子需求量下降了97.10%；对COD的去除效果为48.17%，好于PAC的35.07%和PEI的36.12%。且当体系pH值变化时，PAC和C-CDP比PEI能够更好的适应碱性环境。最后研究了C-CDP/CPAM/MMT三元体系控制废纸浆DCS的作用与效果，当C-CDP的用量为0.2%、CPAM用量为0.1%、MMT用量为0.2%时，C-CDP、CPAM、MMT三组分之间对浊度、阳离子需求量和COD的去除具有较好的协同作用。废纸浆的Zeta电位绝对值逐渐减小，滤水性能提高45.06%，电导率下降约4.57%。其控制效果好于C-CDP单元体系和C-CDP/CPAM双元体系。这为在高DCS环境下的助留助滤体系的选择上又提供了一种新的体系。
【作者】李师珍；
【导师】薛国新；
【作者基本信息】浙江理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】废纸浆；DCS；β-CD；造纸湿部；C-CDP；固着剂；协同作用；

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