專利名稱：一種快速測定造紙濕部一次留著率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙濕部紙頁形成過程中的檢測方法，具體地說是涉及造紙濕部紙頁形 成過程中一次留著率的測定方法。
二背景技術(shù)：
一次留著率是指紙料通過造紙網(wǎng)脫水后留于紙頁中的固形物占紙料中的總固形物 的百分率。而用紙機進行大量的留著實驗是不經(jīng)濟的，所以只有用實驗來評估助留劑和解釋 各種化學(xué)參數(shù)對于一次留著率的影響。目前實驗室常用Britt動態(tài)濾水儀進行紙料留著的檢 測研究。但是用動態(tài)濾水儀進行留著率檢測時，操作過程比較繁瑣，人為操作誤差較大，且 需要配備相對比較昂貴的檢測設(shè)備，十分不便。
目前在造紙行業(yè)相關(guān)企業(yè)及科研院所進行濕部紙料的一次留著率測定時，基本上是按照 T即pi標準進行，Tappi標準測定一次留著率的方法如下首先配制紙料的濃度0. 5%;然后 測定濾液的濃度，取500ml配制好的紙料倒入動態(tài)濾水罐，以1500rpm的攪拌轉(zhuǎn)速進行充 分攪拌，然后將轉(zhuǎn)速調(diào)至750rpm，加入助留劑陽離子聚丙烯酰胺，10秒后，收集前100ml 濾液，稱取該100ml濾液的重量，計其質(zhì)呈為G1，用已恒重的濾紙過濾，稱其質(zhì)量為G2， 稱截留在濾紙上的濾餅連同濾紙恒重后的重量，記其質(zhì)量為G3，按下列公式求出濾液濃度
式中C一濾液濃度，％，
Gl—100ml濾液質(zhì)量，g, G2—濾紙恒重后質(zhì)量，g，
G3—過濾后濾餅以及濾紙經(jīng)過恒重后的質(zhì)呈，g， 如此重復(fù)3次，取其平均值。
按照TAPPI標準方法計算紙料一次留著率。TAPPI標準方法計算公式為 i^7 (%) = (l — —)x100
Co
其中C—前]OOml濾液濃度，％; C。一紙料濃度，％;
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種快速測定造紙濕部一次留著率的方法。 本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的
檢測紙機網(wǎng)部白水的濁度十分方便快捷，人為誤差較小，能夠定性的反映濕部紙料 的保留狀況，但是無法進行量化。那么，能否將只能定性反映一次留著率的濁度指標進行定 量化呢？
1.本文擬探究紙料經(jīng)過動態(tài)濾水后收集的濾液的濁度與其濾液濃度的相關(guān)性，從 而建立濾液濁度與其濾液濃度的工作曲線。并對該曲線進行回歸分析，得出相 應(yīng)的數(shù)學(xué)方程。這樣，我們可以根據(jù)濾液濁度，通過丄作曲線找出該濁度下濾 液的濃度數(shù)據(jù)，根據(jù)濾液濃度和已知的紙料濃度，即可求黨出紙料的一次留著 率。從而使得由定性的濁度指標直接求算出定量的一次留著率指標得以實現(xiàn)。
3一種測定造紙濕部一次留著率的方法，其特征在于測定方法的步驟如下
(1) 紙料濃度的配制
將經(jīng)過打漿至肖氏打漿度58度的漂白葦漿按2%的濃度在標準纖維疏解機內(nèi)疏解，然后 加入25%的沉淀碳酸鈣，攪拌均勻后再加水稀釋至紙料濃度為0.5%,備用；
(2) 濾液濁度的測定
取500ml配制好的紙料倒入動態(tài)濾水罐，以1500rpm的攪拌轉(zhuǎn)速進行充分攪拌，然后 將轉(zhuǎn)速調(diào)至750rpm，加入助留劑陽離子聚丙烯酰胺，IO秒后，收集前100ml濾液，用濁度 儀測定濾液的濁度；
(3) 根據(jù)濾液濁度與濾液濃度的相關(guān)性，按對應(yīng)的回歸方程即可計算出濾液的濃度-收集步驟(2)用濁度儀測定濾液的濁度，按濾液濁度與濾液濃度的工作曲線對應(yīng)的回歸方 程:「=〖9X10—^x2 - (5X10，x ， 通過測定的濾液濁度計算出濾液的濃度，其 中回歸方程式中的y-c;
(4) 根據(jù)紙料濃度、濾液濃度，按下列公式，計算一次留著率FPR， F_Pi (%) = (l-三)x100
Co
式中C一濾液的濃度， Co—紙料的濃度，
或者
按濾液濁度和濾液濃度的T.作曲線對應(yīng)的回歸方程 :-='9X10—"s2 - '5X10—;a - 0.0S57計算一次留著率FPR,其中y=c，代入上式為
潛(%) = [1-(錫 2，—5)扁857]X10Q
CO
式中X為濾液濁度，Co為紙料濃度。
本發(fā)明方法與傳統(tǒng)的測定方法相比，具有以K優(yōu)點
從T邵pi標準測定一次留著率的方法可以看出，本發(fā)明與之相比具有以K優(yōu)點
① Tappi標準測定一次留著率時，每測一次都需要經(jīng)過稱歪、過濾、烘干U05"C的烘箱中 4h)、恒重從而測得濾液的濃度，相當繁瑣；本發(fā)明只是在擬合濾液濁度與濾液濃度的 工作曲線時需要測定前100ml濾液的濃度，工作曲線擬合出來后，每次再測定紙料一次 留著率時只需取其前00ml濾液測其濁度，再通過丄作曲線找出該濁度條件卜濾液的濃 度， 一勞永逸；
② Tappi標準檢測一次留著率耗時相對較長，因為Tappi標準測定一次留著率必須要測定前 100ml濾液的濃度，我們知道，測定濾液濃度耍經(jīng)過稱重、過濾、烘干(105'C的烘箱中 4h)、恒重等T.序，耗時太長。而本發(fā)明僅需測定前100ml濾液濁度，因此本發(fā)明相比 Tappi標準方法快捷簡便許多；
③ 本發(fā)明所用儀器簡單易得，因為只需要測定濾液濁度即可求算出相應(yīng)的一次留著率，人 為操作誤差相對傳統(tǒng)方法大大降低。
四
圖l一濾液濃度與濾液濁度的關(guān)系曲線
五具體實施例方式
實施例快速測定造紙濕部一次留著率的方法 1.實驗原料與主要實驗儀器 1.1實驗原料及輔料
商品漂白KP葦漿板，填料沉淀碳酸鈣(PCC)，粒度小于2pm的顆粒含量>98% ， 陽離子聚丙烯酰胺(配成0.01%濃度備用)，perco1182 ， 1.2實驗儀器
槽式打漿機ZQS2型，西北輕工業(yè)學(xué)院機械廠；DDJ動態(tài)濾水儀electro-craft, motomatic;
濁度儀2100P型，美國HACH公司；循環(huán)水式多用真空泵SHB-m型，關(guān)P州長城科工貿(mào)有
限公司；纖維標準解離器GBJ-A型，長春小型試驗機廠。 1.3研究步驟與方法 1.3.1紙料濃度的配制
將經(jīng)過打漿至肖氏打漿度58度的漂白葦漿按2%的濃度在標準纖維疏解機內(nèi)充分疏解， 然后加入25%的PCC，攪拌均勻后再加水稀釋至紙漿濃度為0.5%備用。 1.3.2動態(tài)留著實驗
取500mL事先配制好的紙料倒入動態(tài)濾水罐，同時以1500rpm的攪拌轉(zhuǎn)速進行充分攪 拌，然后將攪拌轉(zhuǎn)速調(diào)至750rpm。在此轉(zhuǎn)速下加入不同加入量的CPAM, IO秒后，收集前 100mL濾液。然后根據(jù)濾液濃度和紙料濃度計算一次留著率， 一次留著率FPR的計算方法 如下[21":(劉溫霞，邱化玉.造紙濕部化學(xué)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，104-106)。
尸尸; (％) = (1—三)xioo
Co
式中C、 C。分別為濾液和紙料的濃度(％); 1.3.3濾液濃度的測定
取1.3.2中所收集的100ml濾液，稱取該100ml濾液重量，記其質(zhì)量為d。用已恒重的 濾紙(稱重并記其質(zhì)呈為G》過濾、恒重(稱截留在濾紙上的濾餅連同濾紙恒重后的重量，記 其質(zhì)量為G3)，即可求出濾液濃度； (G3 — G2)100,
計算公式t':
g'
c—濾液濃度，％，
Gi—100ml濾液質(zhì)m， g，
G2—濾紙恒重后質(zhì)量，g,
G3—過濾后濾餅以及濾紙經(jīng)過恒重后的質(zhì)量，
如此重復(fù)二次，取其平均值。 1.3.4濾液濁度的測定
收集1.3.2中除100ml外剩余部分的濾液，用HACH2100P型濁度儀測定不同條件卜濾 液的濁度。 2.實驗結(jié)果與討論
2.1漂白KP蘋漿加PCC系統(tǒng)濾液濃度與濁度的對應(yīng)關(guān)系
CPAM加入量/%濾液濃度c/%濾液濁度/NTU
100.1811372
20.0010.1841379
30.1250.08277
40.020.1621227
50.030.1541215
60.040.124946
70.050.102816
80.060.1341046
90.080.1311037
510 0.10 0.103 843
11 0.085 0.115 931
12 0.12 0.082 410
13 0.115 0.087 576
14 0.09 0.098 748
由上表可以看出，紙料經(jīng)過動態(tài)濾水后的濾液濃度與其濾液濁度的確存在明顯的對應(yīng)關(guān)系，
隨著濾液濁度的增加，濾液濁度也是隨之增加的。那么，二者是否存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，筆
者嘗試通過回歸分析擬合出以濾液濁度與濃度為橫縱坐標的工作曲線。
2.2漂白KP葦漿加PCC系統(tǒng)濾液濃度與濾液濁度的工作曲線見圖1所示。
從濾液濁度與濾液濃度的回歸分析結(jié)果看，紙料濾液濁度與濾液濃度存在明顯的二次 相關(guān)，相關(guān)系數(shù)達到0.9936。取數(shù)據(jù)表中的某幾組數(shù)據(jù)代入回歸方程進行驗算，計算值與實 際測定結(jié)果相差無幾。如將濾液濁度1372NTU代入方程y = (9x 10—8)x2- (5x 10—5)x + 0.0857， 求得濾液濃度值為0.186%，而實測值為0.181%，相對誤差僅2%左右。將濾液濁度277NTU 代入方程y = (9xl0-8)x2- (5xlO,x + 0.0857，求得濾液濃度值為0.07876%，而實測值為 0.08%，相對誤差僅1.5%左右。 2.3 —次留著率與濾液濁度的相關(guān)方程
由于一次留著率可以根據(jù)以下方程計算尸/^(%) = (1-丄>100
Co
式中C、 Co分別為濾液和紙料的濃度(％)
而根據(jù)擬合的濾液濁度與濾液濃度的工作曲線對應(yīng)的冋歸方程y = (9x10—8)x2- (5xl0—5)x + 0.0857,可以通過測定的濾液濁度計算出濾液濃度c, c。為已知，故可直接算出一次留著 率FPR;
卿(％) 二卩(，""V2，10—5)屈備]〉掘
CO
式中x、 co分別為濾液濁度(NTU)和紙料濃度(％)
3.結(jié)論
1. 從實驗結(jié)果來看，濾液濁度與濾液濃度冇很好的二次相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)達0.9936。
2. 根據(jù)對漂白華漿的濾液濁度與濃度的冋歸分析，得出二者的回歸方程為y = (9x 10—8)x2 - (5 xlO—5)x +0.0857。
3. 根據(jù)濾液濁度與濾液濃度的冋歸方程，可得出紙料一次留著率與濾液濁度的i:作方
程為潛(0/0) = [1 —(歸—V2，—V掘]禱。
co
權(quán)利要求
1、一種測定造紙濕部一次留著率的方法，其特征在于測定方法的步驟如下(1)紙料濃度的配制將經(jīng)過打漿至肖氏打漿度58度的漂白葦漿按2％的濃度在標準纖維疏解機內(nèi)疏解，然后加入25％的沉淀碳酸鈣，攪拌均勻后再加水稀釋至紙料濃度為0.5％，備用；(2)濾液濁度的測定取500ml配制好的紙料倒入動態(tài)濾水罐，以1500rpm的攪拌轉(zhuǎn)速進行充分攪拌，然后將轉(zhuǎn)速調(diào)至750rpm，加入助留劑陽離子聚丙烯酰胺，10秒后，收集前100ml濾液，用濁度儀測定濾液的濁度；(3)根據(jù)濾液濁度與濾液濃度的相關(guān)性，按對應(yīng)的回歸方程即可計算出濾液的濃度收集步驟(2)用濁度儀測定濾液的濁度，按濾液濁度與濾液濃度的工作曲線對應(yīng)的回歸方程y＝(9×10-5)x2-(5×10-5)x+0.0857，通過測定的濾液濁度計算出濾液的濃度，其中回歸方程式中的y＝c；(4)根據(jù)紙料濃度、濾液濃度，按下列公式，計算一次留著率FPR，<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>FPR</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>%</mo> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mfrac><mi>c</mi><msub> <mi>c</mi> <mn>0</mn></msub> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><mn>100</mn> </mrow>]]></math></maths>式中C-濾液的濃度Co-紙料的濃度或者按濾液濁度和濾液濃度的工作曲線對應(yīng)的回歸方程z＝(9×10-5)x2-(5×10-5)x-0.0857計算一次留著率FPR，其中y＝c，代入上式為<maths id="math0002" num="0002" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>FPR</mi><mrow> <mo>(</mo> <mo>%</mo> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><mo>[</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mfrac> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mn>9</mn> <mo>×</mo> <msup><mn>10</mn><mrow> <mo>-</mo> <mn>8</mn></mrow> </msup> <mo>)</mo></mrow><msup> <mi>X</mi> <mn>2</mn></msup><mo>-</mo><mrow> <mo>(</mo> <mn>5</mn> <mo>×</mo> <msup><mn>10</mn><mrow> <mo>-</mo> <mn>5</mn></mrow> </msup> <mo>)</mo></mrow><mi>X</mi><mo>+</mo><mn>0.0857</mn> </mrow> <msub><mi>c</mi><mn>0</mn> </msub></mfrac><mo>]</mo><mo>×</mo><mn>100</mn> </mrow>]]></math></maths>式中X為濾液濁度，Co為紙料濃度。
全文摘要
紙料一次留著率是評價造紙濕部紙頁成形過程中，纖維及其它固形物在成形網(wǎng)上保留情況的主要指標。是紙廠生產(chǎn)過程中常規(guī)檢測的重要指標之一，直接反映濕部運行正常與否。本發(fā)明快速測定造紙濕部一次留著率的方法，其測定步驟為首先配制紙料濃度；其次是濾液濃度的測定；然后測定濾液濁度；最后根據(jù)紙料濃度、濾液濃度和濾液濁度按相關(guān)公式求出一次留著率。但是按照Tappi標準檢測一次留著率時，操作過程比較繁瑣，且需要配備相對比較昂貴的檢測設(shè)備，十分不便。發(fā)明人經(jīng)過多次實驗并結(jié)合相關(guān)資料研究發(fā)現(xiàn)，紙料經(jīng)濾水后的濾液濃度與其濾液濁度之間有比較好的相關(guān)性，而由濾液濃度和紙料濃度可以直接求算出紙料一次留著率。
文檔編號G01N15/06GK101587054SQ20091003194
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者戴紅旗, 李大超, 李莎莎, 漆智鵬 申請人:南京林業(yè)大學(xué)