CN116356602B - 一种可回收的造纸专用开关型钛白粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可回收的造纸专用开关型钛白粉及其制备方法,所述钛白粉经含有羟基的脒基表面活性剂改性处理,具有CO2/N2开关型功能。本申请提供的钛白粉,通过含有羟基的脒基表面活性剂改性处理,使得成品钛白粉具有CO2/N2开关型功能。在造纸白水回收应用时,仅需要向白水中通入CO2或N2便可控制钛白粉的亲水和疏水功能的转变,实现钛白粉与水体的快速分离,从而达到特异性从白水中分离钛白粉的目的。整个钛白粉回收过程操作简单、环境友好,不受白水回收工艺影响,具有普遍性。另外,还可以增加钛白粉在纸中的留着率,提高颜料性能。
Description
技术领域
本发明属于钛白粉制备技术领域,具体涉及了一种可回收的造纸专用开关型钛白粉及其制备方法。
背景技术
造纸白水是指抄纸系统的废水,主要含有大量的细小纤维,填料(钛白粉、高岭土、膨润土等)、施胶剂等,同时也含有很多溶解性胶体物质。由于钛白粉填料价格昂贵,若是能够完全单独的回收利用,则不仅具有良好的经济效益,同时也有利于后续抄纸系统的调节。
目前常用回收有气浮法、真空过滤法、絮凝沉淀法、生化法、膜分离法等。其中气浮法是使填料颗粒黏附在气泡上,然后浮于水面上,成为浮渣而回收利用,但是该方法存在填料颗粒回收无特异性的缺点;膜分离法是利用膜的选择型分离不同的组分,从而到达回收利用的目的,但是该方法纯在成本高、处理效率低等缺点;絮凝沉淀法是利用絮凝剂将白水中各种细小纤维和填料混凝,从而进行沉淀分离的方法,但是该方法同样存在填料颗粒回收无特异性的缺点。此外,考虑到各造纸厂的工艺不同,若能够开发一种可回收的造纸专用开关型钛白粉,使其不受白水工艺限制,单独从白水中分离出来,并重新利用,则将大大提高钛白粉回收效率,降低生产成本。
发明内容
本发明的目的就在于为解决现有技术的不足,而提供一种可回收的造纸专用开关型钛白粉及其制备方法。
本发明的目的是以下述技术方案实现的:
一种可回收的造纸专用开关型钛白粉,所述钛白粉经含有羟基的脒基表面活性剂改性处理,具有CO2/N2开关型功能。
优选的,所述CO2/N2开关型功能进一步包括:
当改性处理后的钛白粉接触CO2和水溶液后,由疏水性转变为亲水性;
继续接触N2后,由亲水性重新转变为疏水性。
优选的,所述含有羟基的脒基表面活性剂为选自以下化合物中的一种或多种组合:
辛基羟乙基咪唑啉、月桂基羟乙基咪唑啉和异硬脂基羟乙基咪唑啉。
优选的,所述脒基表面活性剂的用量为所述钛白粉基材质量的0.1~0.4%。
如上所述的可回收的造纸专用开关型钛白粉的制备方法,包括以下步骤:
将未经改性处理的造纸级钛白粉滤饼在汽粉过程中添加含有羟基的脒基表面活性剂,进行有机改性处理,得到造纸专用开关型钛白粉。
优选的,所述含有羟基的脒基表面活性剂的用量为所述造纸级钛白粉滤饼质量的0.1~0.4%。
优选的,所述汽粉使用蒸汽温度为150~250℃,汽粉后产品钛白粉粒径控制为0.3~0.5μm。
优选的,所述未经改性处理的造纸级钛白粉滤饼含水量为45~65%。
本申请提供的钛白粉,通过含有羟基的脒基表面活性剂改性处理,使得成品钛白粉具有CO2/N2开关型功能。在造纸白水回收应用时,仅需要向白水中通入CO2或N2便可控制钛白粉的亲水和疏水功能的转变,实现钛白粉与水体的快速分离,从而达到特异性从白水中分离钛白粉的目的。整个钛白粉回收过程操作简单、环境友好,不受白水回收工艺影响,具有普遍性。另外,还可以增加钛白粉在纸中的留着率,提高颜料性能。
附图说明
图1是实施例3提供的钛白粉的疏水和亲水性实验图片;
图2是实施例1~3及对比例提供的钛白粉的Zeta电位实验结果曲线图。
具体实施方式
本发明提供了一种可回收的造纸专用开关型钛白粉,钛白粉经含有羟基的脒基表面活性剂改性处理,具有CO2/N2开关型功能。
钛白粉本身属于疏水状态,含有羟基的脒基表面活性剂本身也不溶于水,但是当钛白粉经含有羟基的脒基表面活性剂处理以后,活性剂上的羟基能够和钛白粉表面的羟基进行脱水缩合反应,形成牢固的化学键,保证活性剂添加处理的有效性。钛白粉表面复合活性剂以后,当向钛白粉水溶液中鼓入CO2时,便可形成溶于水的碳酸氢盐,该碳酸氢盐可降低表面张力,使得钛白粉由原本的疏水性转变为亲水性,当继续鼓入N2以后,碳酸氢盐分解,表面张力变大,进而使得钛白由亲水性转变为原来的疏水性,从而使钛白粉可以漂浮在水面上,与其他物质分离,便于回收利用,其中涉及的反应式如式一所示:
另外一方面,脒基表面活性剂还能够增加钛白粉的等电点,有利于在中性抄纸时纤维和钛白粉的结合,提高钛白粉留着率,同时还有利于钛白粉的分散,提高颜料性能。
因此,本申请提供的钛白粉,通过含有羟基的脒基表面活性剂改性处理,使得成品钛白粉具有CO2/N2开关型功能。在造纸白水回收应用时,仅需要向白水中通入CO2或N2便可控制钛白粉的亲水和疏水功能的转变,实现钛白粉与水体的快速分离,从而达到特异性从白水中分离钛白粉的目的。整个钛白粉回收过程操作简单、环境友好,不受白水回收工艺影响,具有普遍性。另外,还可以增加钛白粉在纸中的留着率,提高颜料性能。
优选的含有羟基的脒基表面活性剂为选自以下化合物中的一种或多种组合:
辛基羟乙基咪唑啉(化学式如式二)、月桂基羟乙基咪唑啉(化学式如式三)、异硬脂基羟乙基咪唑啉(化学式如式四),这三种化合物价格低廉,使用成本低,当然也可以采用其他含有羟基的脒基表面活性剂。
优选的,脒基表面活性剂的用量为钛白粉基材质量的0.1~0.4%。
如上所述的可回收的造纸专用开关型钛白粉的制备方法,包括以下步骤:
将未经改性处理的造纸级钛白粉滤饼(优选为闪蒸后的滤饼,含水量一般为45~65%)在汽粉过程中添加含有羟基的脒基表面活性剂,进行有机改性处理,得到造纸专用开关型钛白粉产品,产品粒径为0.3~0.5μm。
汽粉阶段本身是钛白粉无机包膜后制备为钛白粉的常规步骤,钛白粉无机包膜后经水洗、闪蒸、汽粉后制备得到钛白粉。
本申请在汽粉阶段添加含有羟基的脒基表面活性,通过汽粉150~250℃高温处理,钛白粉表面的羟基和脒基表面活性剂上的羟基能够发生脱水反应,形成牢固的化学键,将脒基表面活性剂牢固的复合在钛白粉表面,赋予钛白粉具有CO2/N2开关型功能,同时还可提高钛白粉的等电点以及颜料性能。
实施例1
S1:将经闪蒸后的造纸级钛白粉滤饼(含水量50±2%)送入汽粉磨(蒸汽温度为200~210℃),同时在汽粉磨入口加入辛基羟乙基咪唑啉,添加量为滤饼质量的0.1%;
S2:滤饼经汽粉磨粉碎之后(粒径为0.3~0.5μm)依次通过旋风收尘和高温袋滤器进行收集;
S3:将高温袋滤器收集到的钛白粉成品送入成品仓中,待温度降低至常温,然后进行包装。
实施例2
表面活性剂替换为月桂基羟乙基咪唑啉,添加量为滤饼质量的0.1%,其他同实施例1。
实施例3
表面活性剂替换为异硬脂基羟乙基咪唑啉,添加量为滤饼质量的0.4%,其他同实施例1。
对比例1
在汽粉磨入口不添加任何助剂,直接将滤饼粉碎,其他同实施例1。
对上述实施例和对比例得到的钛白粉进行试验,具体如下:
1、疏水和亲水性实验
状态1:称取2g实施例3的钛白粉,随后加入适量的水,剧烈摇晃1分钟,拍照记录状态,结果如图1所示;
状态2:在状态1的溶液中鼓入CO2并不断搅拌1分钟,拍照记录状态,结果如图1所示;
状态3:在状态2的溶液中鼓入N2并不断搅拌1分钟,拍照记录状态,结果如图1所示。
从实验结果来看,实施例3的钛白粉本身属于疏水状态,不溶于水,在水溶液中发生明显分层,但是当向溶液中鼓入CO2时,会由疏水变亲水,分层消失,当向溶液中鼓入N2会重新变为疏水状态。
2、应用评测实验
采用常规方法对上述实施例和对比例得到的钛白粉进行色相、遮盖力和在纸张中的留着率检测,结果如表1所示。
表1
名称 | L | b | 遮盖力 | 留着率 |
对比例 | 92.55 | 3.05 | 92.68 | 82.52 |
实施例1 | 92.56 | 3.08 | 92.16 | 86.66 |
实施例2 | 92.81 | 3.12 | 92.55 | 87.33 |
实施例3 | 92.57 | 2.96 | 92.50 | 87.12 |
从应用结果来看,添加表面活性剂并不会影响钛白粉L、色相和遮盖力,且添加表面活性剂有助于提高留着率,提高钛白粉在造纸中的应用性能。
3、Zeta电位检测实验
采用常规方法对上述实施例和对比例得到的钛白粉进行Zeta电位检测实验,结果如图2所示。
从Zeta电位结果来看,添加助剂后等电点向右移动,有利于在中性抄纸时纤维和钛白粉的结合,提高留着率。
尽管已描述了本发明的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种可回收的造纸专用开关型钛白粉,其特征在于,所述钛白粉经含有羟基的脒基表面活性剂改性处理,具有CO2/N2开关型功能;
所述CO2/N2开关型功能进一步包括:
当改性处理后的钛白粉接触CO2和水溶液后,由疏水性转变为亲水性;
继续接触N2后,由亲水性重新转变为疏水性;
所述含有羟基的脒基表面活性剂为选自以下化合物中的一种或多种组合:
辛基羟乙基咪唑啉、月桂基羟乙基咪唑啉和异硬脂基羟乙基咪唑啉;
所述脒基表面活性剂的用量为所述钛白粉基材质量的0.1~0.4%。
2.如权利要求1所述的可回收的造纸专用开关型钛白粉的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将未经改性处理的造纸级钛白粉滤饼在汽粉过程中添加含有羟基的脒基表面活性剂,进行有机改性处理,得到造纸专用开关型钛白粉。
3.如权利要求2所述的可回收的造纸专用开关型钛白粉的制备方法,其特征在于,
所述含有羟基的脒基表面活性剂的用量为所述造纸级钛白粉滤饼质量的0.1~0.4%。
4.如权利要求2所述的可回收的造纸专用开关型钛白粉的制备方法,其特征在于,
所述汽粉使用蒸汽温度为150~250℃,汽粉后产品钛白粉粒径控制为0.3~0.5μm。
5.如权利要求2所述的可回收的造纸专用开关型钛白粉的制备方法,其特征在于,
所述未经改性处理的造纸级钛白粉滤饼含水量为45~65%。
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