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纸浆洗涤过程的机器理念

烧碱法或硫酸盐法蒸煮后，黑液中一小部分（约占总体积的5％）保留在细胞壁内部毛细管中，部分黑液（约占总体积的15％～20％）包含在纤维的胞间层和胞腔中。其余占总量75％～80％的黑液是围绕在单根纤维或纤维束周围的游离黑液。

浆料洗涤过程中发生的最重要的物理力学过程和物理化学现象包括：黑液从浆料中挤出；黑液穿过浆料的过滤；黑液溶解物质从浆试台升起料纤维向外扩散；由于吸附和解吸的再平衡，而呈吸附状态的黑液溶解物质的部分解吸溶出；黑液的起泡[1]。下面我们简单地分析一下这些过程和现象。

挤压：通常挤浆机都是利用机械挤压把黑液从浆料中排出来，这种方法的优点是可以将未被稀释的黑液分离出来。但是单段挤压不能保证黑液分离得那样完全，因为挤压过程所产生的压力，不足以使浆料纤维内部毛细管中的黑液依托骨干企业排出。众所周知，液体自助旅游在毛细管中上升的高度由下式确定：

式中： －液体的表面张力；r－液体的密度；d－毛细管直径；h－毛细管液柱高度相应的毛细管中压力为:挤压时浆料排出黑液，直到毛细管内的压力由于浆料压实和毛细管直径变小而升高，并与外部施加压力达到平衡为止。为此有人对硫酸盐和亚硫酸盐浆进行了相关的实验[2]：在一个不大的实验室装置中进行静态挤压实验。当压力达到15MPa时，浆中残留的黑液量为0.7kg/kg风干纤维，相应的相对干度约59％。纤维壁的超显微孔隙中水分含量约0.3g/g风干纤维。因此在15MPa压力下，不仅纤维细胞壁中残留有黑液，而且纤维腔中也有。当然在挤浆机的实际操作中，15MPa的压力是不可能江阴达到的，另外即使达到，浆料在这样的干度下，对于后段的稀释洗涤也是相当困难的。

过滤：化学工艺学中把过滤解释为通过滤布或多孔薄膜分离悬浮液，阻留固体粒子，滤出液体的过程。所有洗浆方法均需要有一个液体穿过纤维物料的通道，液体穿过通道的速度取决于纤维的性质、液体的粘度、液体中悬浮物的数量和规格，以及在很大程度还取决于纸浆的浓度和纤维物料所受的作用力。真空洗浆机的转鼓浸在浆料悬浮液的浸没区分离黑液时即发生这一过程。在转鼓洗涤区洗涤液装配平台(水或稀黑液)从浓缩浆层滤出，由浆层置换出浓黑液。在洗料池，蒸煮锅或扩散器中洗涤时，其整个过程和液体通过浆层的过滤一样。

扩散：依靠扩散可以把溶解物质由浆纤维中提取出来。其扩散速度与扩散面积、扩散系数和纤维废液内外的浓度差成正比。而扩散系数与洗涤时的温度、粘度和压力有特第1点测试完关。扩散微分方程近似积分的结果说明，对于浸没在水中的单根浆纤维，可在不到一秒的时间内把黑液分离出来，但是黑液由体积1cm2的立方形纤维束中扩散出来，将需要一个多小时的时间[1]。

Mc－kibbins由蒸煮后保持木片形状的浆料中直接提取黑液[3],测定了钠离子的扩散系数(见表1)。纤维横向上的扩散系数约为纵向的1／2，温度每提高10℃，碱在纤维中的扩散系数就增加0.2～0.3倍，活化能为20～27kJ/mol。因此要加速洗涤中的扩散，必须使用热水。表1 钠离子的扩散系数扩散方向 扩散距离 扩散系数D 105cm2/s mm 38 C 52 C 65 C 71 C 纤维纵向 3 0.71 1.20 1.80 1.90 6 0.84 1.40 2.10 - 纤维横向 3 0.36 0.58 0.68 - 6 0.36 0.60 0.75 -

吸附：众所周知，浆纤维是对金属离子有很大吸附力的物质。在碱性介质中羧基是吸附中心，随离子价数的提高，吸附能力增加。洗涤时钠离子的吸附具有实际意义，它影响洗后浆料带走的碱量，硫酸盐浆对钠离子的吸附具有可逆性。其他钠盐(NaCl，Na2S)和氢氧化钠补加到黑液中能强化钠离子的吸附。在一个工厂的测定表明[4],扩散洗涤后，每吨硫酸盐风干浆含吸附形式的碱量为0.6～2.5kgNa2O。

黑液的起泡：转鼓式洗浆机洗涤时，黑液泡沫会造成很大困难。针叶木蒸煮后，黑液中存在大量表面活性物质，主要是树脂皂和脂肪皂引起的泡沫。皂化物能降低黑液和空气间界面上水的表面张力，因此吸附在表面层形成具有结晶结构、强度很大、包覆的空气泡的密封膜。气泡的数量和规格对滤水速度也有一定影响。当用含有悬浮空气的稀黑液代替浓黑液时情况更是如此。空气泡具有固态性质，而且完全被纤维物质过滤出来，因而堵塞流体通道，降低滤水很多企业对国产特种金属材料的质量是不是过硬不放心速度。2 洗涤方式

所有本色浆洗涤只有一个目的，就是将蒸煮过程中的可溶性有机和无机固形物以最高的浓度提取出来，而用最少量稀释水，同时在纸浆离开洗浆系统时，要保持最低的可溶性固形物损失。只有采用多段逆流洗涤才有可能在较小的稀释因子下充分发挥扩散作用，取得较好的洗涤效果。

不同的工艺条件对洗涤效率有较大影响。草浆含硅量大，杂细胞多，纤维短，蒸煮后黑液粘度大，洗涤时滤层中孔道的平均直径比木材纤维小得多，故其脱水速度慢，易糊，大大降低了洗浆效率。蒸煮出的浆太软，脱水困难，而太硬的浆洗后浆中残留的黑液多，都影响提取率。纸浆含泡沫时，气泡会堵塞纤维之间的孔隙，影响脱水，浆料的温度高，黑液专业电焊的粘度小滤水容易。