造紙過程的膠體與界面化學

前言

造紙是我國古代四大發(fā)明之一，是中華民族的驕傲。在現(xiàn)代社會中，紙既是人們生活必需品也是其他工業(yè)的重要基礎材料。我國造紙工業(yè)作為一個快步走向現(xiàn)代化的傳統(tǒng)工業(yè)，在高速增長過程中仍存在著資源短缺、能耗較大和污染嚴重三大問題，這些問題嚴重制約著我國造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。解決造紙工業(yè)可持續(xù)發(fā)展關鍵問題的根本出路在于提升整個造紙產(chǎn)業(yè)技術進步和科學創(chuàng)新，而其中一些創(chuàng)新技術的研發(fā)和關鍵技術的解決則需要基礎理論的指導，而膠體化學和表面（界面）化學理論正是這樣經(jīng)典基礎理論之一。造紙過程是一個復雜的物理和化學過程，其中化學科學與造紙化學的相互交融以及這些理論和成果的引入，大大推動了造紙工業(yè)的進步和發(fā)展。膠體和表面（界面）化學的理論和實踐的重要性，已逐漸地被廣大造紙工作者所認知，因此在造紙工業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，進一步了解和運用造紙過程涉及的膠~{t-e和表面（界面）{t-e原理，有著更加深遠的意義。本書以從事造紙科學與工程研究的大學本科生、研究生和工程技術人員為讀者群，嘗試運用膠體和表面化學的基礎理論來論述造紙過程中所涉及的有關現(xiàn)象和問題，并結合實際探討解決問題的思路和方法。本書試圖以此搭起一座連接造紙工程界與膠體和表面化學界的橋梁，使兩者有機地交叉與融合，。在基礎理論的明確指導下解決造紙工程的實際問題，為中國造紙從傳統(tǒng)技藝走向現(xiàn)代科學做出一點努力和貢獻。全書共分13章，其中第1章、第8章、第11～13章由華南理工大學何北海教授編著，第2～5章、第7章和第10章由齊齊哈爾大學胡芳副教授編著，第6章由胡芳副教授、何北海教授編著，第9章由華南理工大學趙麗紅博士編著。書中部分內容匯集了筆者近年來在相關領域的研究成果，這些研究工作得到了國家自然科學基金‘‘基于清潔化工過程的纖維表面化學表征及紙頁強摩機理研究”（20776054）、教育部科學技術重點項目“造紙清潔生產(chǎn)循環(huán)流中非過程元素的富集與調控機制研究，，（C1302380）和教育部高等學校博士學科點專項基金“造紙清潔生產(chǎn)過程循環(huán)水中膠體物質沉積動力學的研究”（20050561006）、科技部“制漿造紙工程國家重點實驗室自主研發(fā)課題’’以及“制漿造紙工程國家重點實驗室開放基金”等項目的資助，在此表示衷心的感謝。

內容概要

　　本書以膠體和表面化學的基礎理論來論述造紙過程中涉及的有關現(xiàn)象和問題，并結合實際探討解決造紙工程實際問題的思路和方法。分別介紹了：膠體和界面化學基礎理論；造紙系統(tǒng)的動電現(xiàn)象；鋁鹽絮凝劑及其絮凝化學；有機高分子絮凝劑及其絮凝化學；造紙濕部的過濾和留著；纖維表面特性與造紙施膠化學；纖維表面特性與紙頁成形性能；造紙粉體的膠體與表面化學；表面活性劑在造紙工業(yè)中的應用；造紙過程中樹脂和膠黏物的控制；造紙機白水系統(tǒng)的膠體化學環(huán)境研究；紙機白水系統(tǒng)的濕部過程控制。　　本書既可作為造紙科學與工程研究的本科生、研究生的教材或輔導書，又可作為造紙工業(yè)相關領域技術人員、科研人員的參考書。

書籍目錄

1緒論1.1 膠體與界面化學研究的對象和意義1.2 造紙過程的膠體與界面化學1.2.1 概述1.2.2 造紙過程中的膠體體系1.2.3 造紙過程的膠體與界面化學現(xiàn)象1.2.4 造紙濕部化學——膠體與表面化學在造紙過程中的應用參考文獻2 膠體和界面化學基礎理論2.1 膠體化學2.1.1 膠體體系及其在造紙過程中的表現(xiàn)2.1.2 膠體的電學性質2.1.3 膠體的穩(wěn)定性2.2 界面化學基礎2.2.1 表面張力和表面能2.2.2 內聚功和黏附功2.2.3 彎曲界面兩側壓力——毛細管力2.2.4 潤濕作用2.2.5 吸附2.2.6 表面活性劑參考文獻3造紙系統(tǒng)的動電現(xiàn)象3.1概述3.1.1造紙系統(tǒng)中電荷的產(chǎn)生3.1.2纖維素纖維動電特性的影響因素3.2纖維素纖維表面的吸附特性3.2.1陽離子聚合電解質在紙漿纖維上吸附時的動態(tài)變化3.2.2陽離子聚合電解質在紙漿纖維上的吸附特性及對紙漿性能的影響3.2.3聚合電解質在紙漿纖維表面的多層沉積3.3紙漿纖維帶電基團的測定3.3.1利用電導率滴定法測定不同紙漿中羧基含量3.3.2利用聚合電解質滴定測定紙漿纖維上的帶電基團3.3.3利用亞甲基藍吸收法快速測定紙漿纖維中的陰離子基團3.4造紙過程電荷分析與過程檢測3.4.1利用動電現(xiàn)象測定Zeta電位3.4.2膠體滴定法3.4.3在線電荷測量3.4.4電荷分析的意義參考文獻4鋁鹽絮凝劑及其絮凝化學4.1鋁離子絮凝化學基礎4.1.1鋁離子的配位化學4.1.2鋁的吸附4.2無機高分子絮凝化學4.2.1絮凝形態(tài)學4.2.2鋁鹽絮凝劑的增強作用4.3分形理論及其在絮凝研究中的應用4.3.1分形理論概述4.3.2分形理論在絮凝研究中的應用4.3.3絮凝體分維的研究方法4.3.4分形理論在絮凝應用中的展望4.4無機高分子絮凝劑在造紙濕部化學中的應用4.4.1中性松香施膠4.4.2清除陰離子干擾物質和樹脂障礙4.4.3助留助濾4.4.4作助留助濾劑的微粒子組分4.4.5造紙水處理4.5絮凝理論的研究發(fā)展趨勢4.5.1絮凝形態(tài)學4.5.2絮凝界面理論模式4.5.3絮凝動力學及優(yōu)化操作設計參考文獻5有機高分子絮凝劑及其絮凝化學5.1概述5.1.1有機高分子絮凝劑的種類5.1.2有機高分子化合物的化學結構5.2有機高分子化合物的絮凝化學5.2.1有機高分子絮凝劑電中和/吸附作用5.2.2有機高分子絮凝劑吸附架橋作用5.2.3有機高分子的架橋作用與電性作用的比較5.3有機高分子化合物的穩(wěn)定作用5.3.1空間穩(wěn)定性理論簡介5.3.2空位穩(wěn)定性理論簡介5.4有機高分子絮凝劑在固體表面的吸附5.4.1有機高分子絮凝劑在微粒表面的吸附力5.4.2聚合物吸附的影響因素5.4.3聚合電解質的吸附5.4.4聚合物的解吸5.5有機高分子絮凝劑在造紙中的應用5.5.1助留助濾劑5.5.2纖維分散劑5.5.3陰離子垃圾捕捉劑5.5.4造紙廢水絮凝劑5.6有機高分子絮凝劑發(fā)展趨勢5.6.1超高分子量絮凝劑5.6.2交聯(lián)絮凝劑5.6.3膠丸狀絮凝劑5.6.4低分子量絮凝劑的特殊用途參考文獻6．1造紙過程的濾水與留著6．1．1濾水6．1．2細小組分的留著方式6．1．3助留劑6．1．4助留劑的作用機理6．1．5造紙常用的助留體系6．2陰離子微粒助留體系6．2．1陰離子微粒助留體系的機理6．2．2compozil1本系6．2．3Hydrocol體系6．2．4三階段compozil體系6．2．5Integra體系6．2．6硅超微粒體系6。3陽離子微粒助留體系：6．3．1陽離子微粒助留體系的機理6．3．2陽離子聚合物／聚鋁微粒體系6．3．3陽離子改性膠體si0：微粒體系6．3．4陽離子膠體Al。O。體系6．3．5陽離子氫氧化鎂鋁微粒體系6．3．6有機陽離子聚合物微粒體系6．4聚氧化乙烯類助留體系6．4．1聚氧化乙烯類助留體系的助留機理6．4．2PE0／CF雙組分助留體系6．5造紙濕部化學的研究方法6．5．1紙漿濾水性能的測試6．5．2紙料首程留著率的測試6．5．3紙漿濾水性能和留著率的組合測量6．5．4紙料系統(tǒng)zeta電位儀6．5．5粒子表面電荷測量6．5．6濁度的測定  6．5．7絮凝過程及絮體性質的檢測 6．6紙機濕部化學現(xiàn)場控制  6．6．1留著率的控制   6．6．2電荷控制   6．6．3Kajaani濕部控制系統(tǒng)  參考文獻 7．1概述  7．2潤濕和滲透 7．2．1潤濕 7．2．2滲透  7．3松香膠施膠 7．3．1松香膠類施膠劑  7．3．2皂化松香膠施膠   7．3．3陰離子分散松香膠的施膠  7．3．4陽離子分散松香膠的施膠 7．4合成施膠劑 7．4．1AKD施膠   7．4．2ASA施膠·  ．．．  7．4．3陽離子聚合物型施膠劑 參考文獻  8．1濕紙幅黏附特性與紙漿抄造性能  8．1．1概述  8．1．2濕紙幅及其黏附力的研究概況 8．1．3濕紙幅的黏附  8．1．4濕紙幅的黏附模型  8．1_5濕紙幅黏附力的形成及影響因素  8．1．6濕紙幅黏附力的影響機理初探 8．1_7液膜性質及黏附材料的影響  8．1．8黏附力與濕紙幅強度比 8．2回用纖維表面特性及其品質衰變規(guī)律研究 8．2．1概述 ·   8．2．2回用纖維品質及其衰變  8．2．4回用纖維的強度損失分析 8．2．5纖維品質衰變的原因 8．2．6纖維衰變程度的參數(shù)表征 8．3特種纖維的表面改性 8．3．1概述  8．3．2殼聚糖的溶膠一凝膠法 8．3．3海藻酸及其鹽的溶膠一凝膠法  參考文獻

章節(jié)摘錄

1緒論膠體與表面化學由于其研究對象和內容的特殊性，目前已經(jīng)發(fā)展成為一門獨立的學科體系。膠體和表面化學的迅速發(fā)展，一方面是由于膠體和表面現(xiàn)象的特殊性引起了科學工作者的高度關注，另一方面是膠體和表面化學現(xiàn)象與人們的生產(chǎn)和生活實際密切和重要的關系推動了這一領域研究的廣泛和深入。造紙是中國古代的四大發(fā)明之一，是一個歷史悠久的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，也是一個不斷發(fā)展創(chuàng)新的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)。從表面上看與經(jīng)典的膠體與界面化學毫不相干；但是通過仔細觀察你會發(fā)現(xiàn)，在造紙生產(chǎn)實踐中也存在著許多與膠體和界面化學相關的現(xiàn)象和問題，需要我們去探索和解決。然而有時限于我們的專業(yè)背景，在造紙工學的體系中較難找出問題的根源和解決的方法；而借助膠體和界面化學的理論基礎和知識工具，我們有可能探明這一未知的世界，從而達到一個自由認知和不斷改造世界的境界，用以指導和成就我們在造紙工學領域的探索和實踐。1.1 膠體與界面化學研究的對象和意義 （1）膠體的定義和分類在開始研究膠體化學時，有必要先弄清膠體化學的研究對象。膠體化學是研究微觀非均相體系的科學，凡是在固、液、氣三相中含有三相微粒的體系（氣一氣體系除外）均屬膠體化學研究的范圍。由于這些體系具有巨大的表（界）面，離開表（界）面就無法理解膠體的各種現(xiàn)象，因而這門科學又經(jīng)常被稱為膠體與表面（界面）化學。膠體的分類有多種方法，其中主要是按照膠體粒子的尺度分類（見表1-1）。著名膠體化學家Ostwald在1915年出版的《被遺忘了尺寸的世界》中提出，按物質顆粒的直徑計，膠體通常是指一種尺度在1～1OOnm的分散體，有時可將粒徑范圍擴展至1000nm。由于一些大于lOOnm的分散體系也具有膠體體系的特性，這種擴展對許多工程實際問題的研究有很好的適應性。

編輯推薦

《造紙過程的膠體與界面化學》既可作為造紙科學與工程研究的本科生、研究生的教材或輔導書，又可作為造紙工業(yè)相關領域技術人員、科研人員的參考書。

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