Hoe polyacrylamide het vasthouden van water in papierpulp verbetert
Direct antwoord: wat polyacrylamide doet om het vasthouden van water in de pulp te verbeteren
Polyacrylamide (PAM)-chemicaliën voor de papierproductie verbeteren het vasthouden van water in de pulp door het vasthouden van fijne deeltjes, fibrillen en vulstoffen aan de vezels en door het vormen van een gecontroleerd microfloc-netwerk dat het water gelijkmatiger vasthoudt in het natte web. In de praktijk loopt de pulpslurry voorspelbaarder weg, vormt het vel zich gelijkmatiger en houdt het natte web voldoende water vast om ontwateringsstrepen te verminderen en de vloeibaarheid te verbeteren – zonder waardevolle kleine deeltjes uit te spoelen.
De meest consistente winst wordt behaald wanneer PAM wordt geselecteerd en gedoseerd om te voldoen aan de vraag naar opladen aan het natte uiteinde en aan de afschuifomstenigheden. Typische doelen voor molenproeven zijn onder meer: 5-20% verbetering in first-pass-retentie and 0,5–2,0 procentpunten hogere vaste stoffen uit de pers wanneer het PAM-programma is geoptimaliseerd voor de kwaliteit en inrichting.
Waarom “waterretentie” verandert als je PAM toevoegt
Aan de natte kant gaat het bij ‘waterretentie’ minder om één enkele eigenschap, maar meer om de manier waarop water wordt gedistribueerd en vrijgegeven:
- Gebonden water : water geassocieerd met zwelling van de vezels en fibrillen (moeilijker te verwijderen).
- Interstitiële water : water gevangen tussen deeltjes en vezels in de vormmat (vrijgegeven door drainage/persen).
- Gratis water : water dat snel door draad-/persstoffen wegloopt.
PAM verschuift de balans door fijne en vulstoffen vast te houden en door de vlokstructuur te veranderen. Dit kan de gemeten waterretentie verhogen (meer water dat op een bepaald punt in de mat wordt vastgehouden), terwijl de machinale ontwatering nog steeds wordt verbeterd als de vlokken klein, sterk en afschuifstabiel zijn in plaats van groot en gelatineus.
Mechanismen: hoe polyacrylamide water vasthoudt in het glasvezelnetwerk
1) Overbruggende uitvlokking waardoor een waterhoudende microstructuur ontstaat
PAM-ketens met een hoog molecuulgewicht kunnen zich tegelijkertijd aan meerdere deeltjes en vezels hechten, waardoor bruggen ontstaan. Als ze goed zijn afgestemd, produceren deze bruggen microvlokken die de uniformiteit van de formatie verbeteren en de interstitiële waterretentie op een gecontroleerde manier vergroten. Dit vermindert de “kanalisatie” op de draad, waar water door zwakke plekken stroomt en fijne deeltjes verwijdert.
2) Elektrostatische aantrekkingskracht die fijne deeltjes en vulstoffen verankert
De meeste pulpsoorten en vulstoffen hebben een netto anionische lading. Kationische PAM (CPAM) verbetert de hechting door de lading lokaal te neutraliseren en adsorptie te bevorderen. Het resultaat is hogere retentie van fijne deeltjes en microfibrillen , waardoor het specifieke oppervlak van de pulpmat en het vermogen om water vast te houden vergroot worden.
3) Verminderde “uitspoeling” onder afschuiving (ventilatorpomp, reinigingsmiddelen, naderingsstroom)
Zonder een effectief retentieprogramma blijven fijne deeltjes en vulstoffen verspreid en kunnen ze verloren gaan met het witwater, waardoor de watervasthoudende fractie van de grondstof effectief wordt verlaagd. Een goed geselecteerd PAM-programma verbetert de schuifveerkracht, zodat de fijne deeltjes via het benaderingssysteem bij de vezels blijven, waardoor een consistenter waterretentie- en drainagegedrag bij de oploopkast en op de draad ontstaat.
4) Synergie met microdeeltjes om “water vast te houden waar het helpt” en het vrij te geven waar het zou moeten wegvloeien
Dubbele systemen (PAM bentoniet/silica/micropolymeer) presteren vaak beter dan PAM alleen door een fijn, poreus vloknetwerk te creëren. Deze structuur kan de vorming en retentie verbeteren terwijl de afvoerpaden open blijven, wat de reden is dat veel machines dit zien gelijktijdige winst in retentie- en ontwateringsstabiliteit .
Welk type polyacrylamide ondersteunt het vasthouden van pulpawater het beste?
| PAM-programma | Typische wet-end-rol | Hoe het het vasthouden van water in de pulp beïnvloedt | Waar het meestal het beste past |
|---|---|---|---|
| Kationische PAM (CPAM) | Primaire retentie-/drainagehulp | Verhoogt de hechting van fijne deeltjes/vulstoffen, waardoor de mat watervast blijft en de stabiliteit toeneemt | De meeste print/schrijf-, verpakkings-, gerecyclede meubelen |
| Anionische PAM (APAM) | Stollingsmiddel/collector met kationische partner of voor specifieke systemen | Kan structuur opbouwen via complexering; waterretentie hangt af van het kationische vraagevenwicht | Systemen die gebruik maken van kationisch zetmeel/coagulantia; enkele DIP-lijnen |
| Amfotere PAM | Laadtolerante retentiehulp | Robuustere waterretentiecontrole bij pH-/ionische schommelingen | Variabele uitrusting, hoge geleidbaarheid, frequente kwaliteitwisselingen |
| PAM-microdeeltje (bentoniet/silica) | Zeer efficiënt retentie- en drainagesysteem | Creëert poreuze microvlokken: houdt het water gelijkmatig vast, maar behoudt de afvoerkanalen | Hogesnelheidsmachines, hoge vulstof, strakke formatiespecificaties |
Selectie is niet alleen "welke PAM", maar ook molecuulgewicht, ladingsdichtheid en emulsie versus oplossingsvorm. In veel fabrieken wordt de beste waterretentiestabiliteit bereikt door een primair kationisch PAM te combineren met een microdeeltjessysteem om het risico op overdosering te verminderen en de vorming in stand te houden.
Praktische toepassing: doserings-, make-down- en toevoegingspunten die het vasthouden van water beschermen
Typische doseringsbereiken (uitgangspunten voor proeven)
- Primaire retentie-CPAM: 0,05–0,30 kg/ton (actief) afhankelijk van de vraag naar aanbod, vulmiddel en lading.
- Microdeeltje (indien gebruikt): vaak 0,2–1,0 kg/ton (productbasis), afgestemd op oploopschaar en wildwatersluiting.
- Als u stroomopwaarts een coagulatiemiddel gebruikt (los van PAM): pas dit aan om “anionisch afval” te verminderen voordat PAM wordt geoptimaliseerd.
Make-down en veroudering: vermijd onderprestaties die lijken op “geen waterretentie-effect”
Veel PAM-fouten zijn voorbereidingsfouten. Een gebruikelijke beste praktijk is om je voor te bereiden op 0,1–0,5% oplossing (controleer de specificaties van de leverancier), zorg voor volledige inversie (voor emulsies) en zorg voor voldoende verouderingstijd zodat de kettingen volledig hydrateren. Een slechte hydratatie verkort de effectieve polymeerlengte, vermindert brugvorming en verzwakt de microvlokstructuur die een stabiele waterretentie ondersteunt.
Vuistregels voor optellingen
- Voeg primaire PAM toe waar sprake is van een goede menging maar geen extreme afschuiving – vaak na machinekast/ventilatorpomp, afhankelijk van de systeemindeling.
- Als u een microdeeltje gebruikt, voeg dit dan later toe (dichter bij de oploopkast) om de vlokken na de belangrijkste afschuifzones “aan te spannen”.
- Vermijd lange verblijftijden na PAM-toevoeging als het systeem hoge afschuifrecirculatie heeft; anders kunnen vlokken breken en fijne deeltjes vrijgeven, waardoor de stabiliteit van het vasthouden van water wordt verminderd.
Wat te meten om te bewijzen dat PAM de waterretentie verbetert (en niet alleen maar problemen verschuift)
Gebruik een mix van retentie-, ontwaterings- en plaatuniformiteitsindicatoren. Eén enkele maatstaf kan misleidend zijn, omdat ‘meer vastgehouden water’ goed (uniformiteit, stabiliteit) of slecht (langzame drainage) kan zijn, afhankelijk van waar het voorkomt.
| Metrisch | Wat het je vertelt | Een praktische “goede richting” wanneer PAM wordt geoptimaliseerd |
|---|---|---|
| First-pass-retentie (FPR) | Hoeveel vaste stoffen blijven er in het blad achter in vergelijking met wit water | Stijging met ~5–20% (typisch doelbereik van de proef) |
| Vertroebeling van wit water/verlies van fijnstof | Of de boetes wegspoelen (schade aan het waterretentievermogen) | Afname bij stabiel basisgewicht en as |
| Drainagerespons (bijv. vrijheidstrend/drainagetijd) | Hoe snel water de stofwisseling verlaat onder vormingsomstandigheden | Stabieler, minder gevoelig voor meubelschommelingen |
| Druk op vaste stoffen | Hoeveel water wordt verwijderd bij het persen | 0,5–2,0 punten is doorgaans haalbaar als de retentie/drainage is gestabiliseerd |
| Vorming / tweezijdigheid | Uniformiteit van de verdeling van vezels/fijne stoffen (heeft invloed op lokale waterretentie) | Verbetert of blijft neutraal terwijl de retentie toeneemt |
Veel voorkomende foutmodi en hoe u deze kunt corrigeren
Overdosering: de waterretentie neemt toe, maar de drainage en formatie lijden eronder
Te veel PAM kan grote, samendrukbare vlokken creëren die water vasthouden en bezwijken onder vacuüm/persen, waardoor langzame drainage, slechte vorming en plaatdefecten ontstaan. Een typische correctie is: verlaag de PAM-dosering en/of verhuizen naar een PAM-microdeeltje aanpak die vlokken strakker maakt zonder ze omvangrijk te maken.
Verkeerde ladingsdichtheid: slechte adsorptie, onstabiele retentie, inconsistente waterretentie
Als het polymeer niet voldoet aan de vraag naar lading van het systeem (beïnvloed door gerecyclede vezelverontreinigingen, vulstoffen, opgeloste organische stoffen en geleidbaarheid), kan het in de waterfase blijven in plaats van fijne deeltjes te verankeren. Het aanpassen van de ladingsdichtheid, het stroomopwaarts toevoegen van een coagulatiemiddel of het overschakelen naar een amfotere PAM stabiliseert vaak de resultaten.
Afschuifvernietiging: polymeer wordt te vroeg of onder extreme afschuiving toegevoegd
PAM met een hoog molecuulgewicht is kwetsbaar voor mechanische afbraak. Indien toegevoegd vóór zones met hoge afschuiving, neemt de effectieve ketenlengte af en neemt de overbruggingsefficiëntie af, wat leidt tot zwakkere vlokken en minder retentie van fijne deeltjes. Het verplaatsen van het toevoegingspunt naar een locatie met lagere afschuiving kan de prestaties herstellen zonder de dosering te verhogen.
Slechte make-down: “we hebben PAM toegevoegd, maar er gebeurde niets”
Onvolledige inversie, onjuiste concentratie, interacties met hard water of onvoldoende verouderingstijd kunnen allemaal de polymeerverlenging beperken. De oplossing is procedureel: valideer de kwaliteit van het verdunningswater, de mengenergie, de rijpingstijd en de voerstabiliteit. Vaak levert het verbeteren van de bereiding hetzelfde effect op als het verhogen van de dosering, zonder de bijwerkingen.
Voorbeeldresultaten van een proef: hoe “verbeterde waterretentie” eruit ziet op een machine
Het volgende illustreert het type voor/na-patroon dat veel fabrieken gebruiken om te bevestigen dat polyacrylamide voor de papierproductie de waterretentie in pulp op een voordelige manier verbetert (waarden zijn representatief voor algemene proefdoelen en moeten worden gevalideerd voor uw materiaal en machine):
- First-pass-retentie neemt toe van ~60% naar ~70% ( ~ 10 punten ), terwijl de troebelheid van wildwater afneemt bij een stabiel productietempo.
- De stabiliteit aan de natte kant verbetert: minder drainagestrepen en minder variatie in het basisgewicht als gevolg van minder uitspoeling van fijne deeltjes.
- Persvaste stoffen stijgen met ~0,5–2,0% , waardoor de vraag naar drogerstoom wordt verlaagd en de consistentie van de plaatsterkte wordt verbeterd.
- De vorming blijft stabiel of verbetert wanneer de vlokken onder controle worden gehouden (microvlokstrategie), waardoor vlekvorming bij grote vlokjes wordt vermeden.
Als de retentie verbetert, maar de vorming verslechtert, geeft dit doorgaans aan dat de vlokken te groot of te samendrukbaar zijn; een aanpassing van het molecuulgewicht/ladingsdichtheid, de dosering van PAM of een overstap naar een microdeeltjessysteem is meestal de snelste correctie.
Takeaway: de praktische regel voor het gebruik van PAM om het vasthouden van pulpwater te verbeteren
De meest betrouwbare manier om het vasthouden van water in pulp te verbeteren met polyacrylamide voor papierproductie is door behoudt de kleinste, meest waterhoudende componenten (fijne stoffen/fibrillen/vulstof) terwijl microvlokken worden ontwikkeld die poreus blijven . Deze aanpak stabiliseert de waterverdeling in het natte web, vermindert de uitspoeling van fijne deeltjes en ondersteunt voorspelbare ontwatering, wat een betere doorloopbaarheid en consistentere plaateigenschappen oplevert.
