Х а р а к т е р и с т и к а с е р н о к и с л о г о г л и н о зе м а
П о к а за т е л и
О чи щ ен н ы й сер н ок и сл ы й
гл и н о зем м арок
Неочищен
ный глинозем
БМ
экстра
А
в
С
А1
2
0 3, % , не м ен е е ..........................................................
14
13,5
13,5
13,5
1 0 , 0
С в о б о д н а я H
2
S O
4
, % , н е б о л е е ....................................
0 , 1
0 , 1
0 , 1
0 , 1
2 , 0
Н ер аствор и м ы й о с а д о к , % , не б о л е е .......................
0 , 8
1 , 0
1 , 0
1 , 0
2 3 ,0
О б щ е е с о д е р ж а н и е ж е л е з а (в п е р е сч ет е
на РегО з), % , н е б о л е е ..............................................
0 ,3 5
0 ,7
1 , 2
1,5
0 ,5
Очищенный сернокислый глинозем иногда заменяют алюминиево-ка-
лиевыми или алюминиево-аммониевыми квасцами состава KA1(S04)2-12
Н20 и NH
4
A
1
(S
0 4 ) 2 12
Н20 с содержанием А120 з 10,8% и 11,3% соответ
ственно. Квасцы содержат очень мало ж елеза и нерастворимого осадка и
потому часто применяются в производстве высокосортной бумаги: карто
графической, фотоподложки и др. Д ля производства таких видов бумаги
за рубежом применяют также высокосортный сернокислый глинозем с
минимальным содержанием железа (не выше 0,01% Ре20з), получаемый
растворением гидрата окиси алюминия в серной кислоте, не
с о д е р ж а щ е й
железа.
Кейси [3] считает, что для средних сортов бумаги допускается содер
жание Fe20 3 в сернокислом глиноземе до 0,3% , а для высокосортных - до
0,01%. При таком содержании железа бумага не снижает белизны и не
желтеет на солнце. Двухвалентное железо не поглощается целлюлозой й
легко вымывается водой. Трехвалентное ж елезо уже при содержании в сер'
нокислом глиноземе 0,05% снижает белизну бумаги при облучении сол
нечными лучами на 2% .
190
Разбавленный раствор сернокислого глинозема в воде имеет кислую
реакцию (pH около 4), так как он гидролизуется с образованием гидроо
киси алюминия и серной кислоты. Степень гидролиза его при проклейке
зависит от количества введенного в бумажную массу сернокислого глино
зема, жесткости воды и вида волокнистого материала, т. е. от факторов,
определяющих кислотность среды при проклейке.
A!2( S 0 4)3 + 6Н20
2А1(ОН)з + 3H2S 0 4.
(37)
Гидроокись алюминия имеет амфотерный характер и потому способна
давать соли не только с кислотами, но и с основаниями. Кроме того, обра
зование солей с основаниями может обусловливаться также способностью
гидроокиси алюминия присоединять дополнительные ионы ОН'
АГ(ОН)3 + ОН' —* [А1(ОН)4]' + свободная энергия.
(38)
Ионы Н' в свою очередь способны отрывать ионы ОН' от иона А1(ОН)'4,
и таким образом устанавливается равновесие, зависящее от концентрации
ионов Н' и характеризующее амфотерные свойства гидроокиси алюминия
[30]:
]А 1 (О Н )4] ' + Н '
А 1 ( 0 Н )
з
+ Н 20 ,
А1(ОН)3 +• 3H' ** АГ" + ЗН20 .
(39)
Водные растворы солей алюминия содержат бесцветные ионы АГ"
в значительной степени гидратированные. В зависимости от кислотности
среды они гидролизуются, переходя в гидроокись алюминия через следую
щие переходные формы:
АГ"
А1(ОН)" « А1(ОН)'2 ^ А1(ОН)3,
(40)
Н20
о н 2
\
/
+
3
Н 20
о н 2
\
/
+2
1
N
X
о
\
/
о
(N
X
1
н_
'
+
1
X
о
\
/
о
X
1
^
Н 20 —А1—ОН2
н 2о
ч о н 2
<—
Н20 —А1—0Н 2
НгО''
4 0Н 2
Н20 —А1—0Н2
На0
Х0Н2
Н20 - А 1 - 0 Н 2
Н20 ''
Чч0Н2
или с учетом гидратационной воды
Продукты гидролиза солей алюминия агрегируются путем полимери
зации или конденсации с образованием кислородных мостиков между ато
мами по схеме
ч
/ н \
/
н \
/
н \ /
—A l- О —A I - 0 - A 1 —0 - А 1 -
(42)
/ \
/ \
/ \
/ \
Эта реакция приводит в конечном итоге к выпадению высокомолеку
лярной гидроокиси, содержащей воду и гидроксильные группы [11]. Обыч
191
но в производственных условиях при добавлении к целлюлозной суспензии
4% сернокислого алюминия от веса волокна выпадение геля гидроокиси
алюминия начинается при pH 4,78. Она адсорбирует из раствора ионы алю
миния и получает положительный заряд, благодаря чему играет большую
роль в процессах проклейки, наполнения бумаги и осаждения взвесей при
водоочистке, способствуя перезарядке отрицательно заряженных частиц
смолы, наполнителей и фиксации их на волокне [31].
При проклейке бумаги сернокислый алюминий расходуется на реак
цию с резинатом натрия, на реакции катионообмена с элементами золы
волокна и на реакции с солями жесткости производственной воды. Кроме
того, он создает определенную кислотность среды, необходимую для про
клейки. Поэтому его расход для проклейки бумаги зависит от жесткости
производственной воды, вида клея и волокна и значительно больше теоре
тического, подсчитанного только исходя из реакции с клеем.
В среднем расход сернокислого глинозема по отношению к клею нахо
дится в пределах от 2 :1 до 1 :1, уменьшаясь с ростом содержания свободной
смолы в клее и увеличиваясь с уменьшением расхода клея на проклейку бу
маги. Последнее объясняется тем, что сернокислый глинозем расходуется
на создание кислотности среды, необходимой как для проклейки бумаги,
так и для лучшего удержания в ней минеральный наполнителей.
Сернокислый глинозем и квасцы для проклейки бумаги могут быть за
менены хлористым алюминием А1С1з, но он дорог. Серная кислота не может
заменить солей алюминия при проклейке, однако в смеси с сернокислым
глиноземом иногда, как показал Прайс [32], дает даже лучшую проклейку,
нежели с одним сернокислым глиноземом. Серную кислоту целесообраз
но применять при высокой жесткости производственной воды с целью ее
умягчения, а также при использовании нейтрального клея с целью частич
ного перевода его в свободную смолу.
Наиболее перспективным заменителем сернокислого алюминия яв
ляется алюминат натрия. Его обычно получают нагреванием боксита АЮ
(ОН) (метагидроокиси алюминия) с NaOH при температуре 160-170° С:
2А10(0Н) + 2NaOH — Al20 3-Na20 H 20 + Н20
(43)
Он поступает в продажу в стальных бочках в виде аморфного белого по
рошка.
Н а
предприятии
е г о
растворяют в мягкой теплой воде до
к о н ц е н т р а
ции 2,5% . Такой раствор обладает большой стабильностью и может
долго
храниться. Алюминат натрия (эмпирическая формула Na2AI20,i)
с о д е р ж и т
5 3 -5 5 % А120 3 и 4 0 -4 1 % Na20 .
По данным Вернера, алюминаты одновалентных металлов в воднУ/
растворах находятся в виде анионов с отрицательным зарядом [А1 (ОН)
4
] •
Алюминат натрия в сочетании с сернокислым глиноземом позволяет вести
проклейку бумаги в слабокислой, нейтральной и даже в щелочной среДе’
192
что очень важно для сохранности и долговечности бумаги. Алюминат на
трия можно использовать для нейтрализации кислой массы перед введе
нием смоляного клея и повышения pH. При этом происходит выделение
гидроокиси алюминия, что позволяет снизить расход сернокислого глино
зема и провести проклейку при более высоком pH (5 ,5 -7 и выше).
Выпадение гидроокиси алюминия начинается при снижении pH ниже
ДО (на рис. 82 показаны выпадение и растворимость гидрогеля алюминия в
зависимости от pH среды и концентрации ионов алюминия).
й
1
.3
Рис. 82. В лияни е pH среды и концентрации ионов:
Достарыңызбен бөлісу: |