发布时间 : 星期五 文章造纸湿部化学课件 - 图文更新完毕开始阅读
有Zeta电位之说。更不能利用Zeta来测量。
? 溶解电荷可以通过与异性聚电解质之间的电中和反应来测定，即测定给定聚电解质溶液或其
他可溶性物质溶液中带电基团的量。如胶体滴定法。
第二节 纸料Zeta电位的测定
? 纸料悬浮液的Zeta电位可用三种电势滴定法测量：微电泳法、流动电势法和流动电流法。
每种方法都有各自的特点和适用性。
? 微电泳法尤其适用于测定粒度较小的填料粒子的Zeta电位；流动电势法利用纤维和细小纤
维易交织成塞的特点，主要用于测定纤维和细小纤维的Zeta电位；流动电流法主要用于判断溶解电荷的滴定终点。
1、微电泳法 1.1 测定原理
? 测定时，将颗粒悬浮液加到特制的电泳池内，
池的两端施加电场，从而测得分散的带电颗粒的迁移速度。单位电场强度下的粒子迁移速度即为粒子的电泳淌度，单位为um/s/V/cm。电泳淌度可直接用于表示纸料的表面电荷。
微电泳法原理示意图
? 电泳淌度可直接用于表示纸料的表面电荷，也可利用电泳淌度与颗粒Zeta电位之间的关系
式计算颗粒Zeta电位。
ζ＝FUη/ε
ζ—— 颗粒Zeta电位； U —— 电泳淌度； ε —— 介电常数； η —— 介质的粘度； F ＝1.5/f（κR），一般取1.0
造纸中的Zeta电位在－40~40mV之间
? 1.2 测量注意事项 ? 在微电泳法测定中，要求颗粒在测定中不能产生沉降作用。造纸纤维粒度较大，易发生沉降。
因此，微粒电泳法不适于直接测定长纤维的Zeta电位，但可测定粒度较小的细小纤维、填料和微粒助留组分的Zeta电位。
? 为了避免颗粒在电泳池中迁移时彼此干扰，样品应充分稀释，同时必须用样品原来的滤液稀
释样品。如果用蒸馏水或去离子水稀释样品会改变电解质浓度，从而改变Zeta电位。
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? 测定中还应绝对避免测量池内由于温度梯度引起的热对流，合理控制样品的测量时间，尤其
对于高电导率的样品。 ? 2、流动电势法 ? 2.1 测量原理
? 在流动电势法测定中，液体在一定压力下强
制通过由纤维、细小纤维和其他配料组分形成的多孔塞，并产生压力降ΔP，电极接在多孔塞的两端，则可测出液体通过塞体时形成的流动电势，在根据流动电势与Zeta的公式，计算出Zeta。
流动电势测定示意图
? 流动电势与颗粒Zeta电位之间的关系式，纸料Zeta电位ζ可通过下式进行计算:
ζ＝Spλη/(εΔP)
Sp ——流动电势（或称流动电位） λ ——流动的电导率 η ——流体的粘度
ε ——流体的介电常数
ΔP——通过多孔塞时液体的压力降
? 2.2 测量注意事项
? 测定流动电势时纸料组分要形成多孔塞，而且要求纤维、细小纤维、填料、胶体等都在多孔
塞内，测定前不要稀释纸料，适于纸机湿部的电荷在线测量。
? 由于纸料多孔塞的压力降直接影响纸料Zeta电位值，因此应避免引起压力降波动的任何因
素。
? 避免多孔塞中混入空气，以免测量时阻碍流体的流动，导致测量结果不准确。 ? 温度影响流体的电导率和粘度，测量时还应注意校正温度的影响。 3、AC流动电流测定法
? 不用于测定纸料的Zeta电位，主要用于指示溶解电荷
滴定的终点。
流动电势测定示意图
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第三节 纸料溶解电荷的测定
? 溶解电荷的测定基础是阴阳离子聚电解质之间发生电中和反应，形成一对一的电荷（聚电解
质）复合物或称离聚物。消耗的反离子聚电解质的电荷量，等于测定的溶解电荷的量。因此，溶解电荷的测定过程实际上是一种电荷滴定过程。
? 为了保证滴定数据的可重复性，滴定采用标准的强阴阳离子聚电解质。滴定终点的判断则既
可采用染料指示剂法也可以利用流动电流测定仪，即颗粒电荷测定仪（PCD）来指示滴定终点。采用染料指示剂的滴定方法称为胶体滴定，而采用颗粒电荷测定仪来指示终点的滴定方法称为电荷滴定。 ? 1、胶体滴定原理
? 实验中胶体滴定通常是用标准阳离子或阴离子聚电解质滴定样品，这些聚电解质与样品中带
相反电荷的物质反应形成一对一的电荷复合体，终点时滴加的滴定剂电荷的量正好等于样品中电荷相反的溶解电荷的量。
? 作为指示剂加入的染料，必须能与其中的一种聚电解质形成复合物，在滴定过程中，逐渐被
标准聚电解质置换出来，引起颜色的还原；或者在溶解电荷全部被标准电解质复合之后，才能与标准聚电解质复合，引起颜色的变化。
两种聚电解质的复合及与染料指示剂的反应可用下式表示：
A——阴离子聚电解质 C——阳离子聚电解质 I——染料指示剂
? 采用染料做指示剂时，要使滴定的颜色变化足够灵敏，染料与聚电解质的复合作用要比阴阳
离子聚电解质之间的复合作用弱的多，即k2?k1，以便染料很容易的被另一种聚电解质置换出来，或在滴定中有溶解电荷存在的情况下，染料不与标准聚电解质反应，而当标准聚电解质稍稍过量时，才与之反应，引起指示剂的变色，指示滴定终点。
? 电荷滴定中通常使用的标准阴离子聚电解质为聚乙烯硫酸钾（PVSK）；常使用的标准阳离子
聚电解质为聚二烯炳基二甲基氯化铵（PDADMAC）；常使用的指示剂为甲苯胺蓝（OTB）。 化学结构式如下所示：
标准聚电解质和指示剂的化学结构式
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? 2、与胶体滴定相关的术语
? 溶解电荷或可溶性电荷 指造纸体系中含有的溶解的聚电解质的带电基团量。溶解的聚合
电解质的带电基团能与其他反离子聚电解质发生反应而被中和，因此，这部分电荷既可以通过加入反离子的电荷中和剂被清除掉，也可以由反离子的标准聚电解质滴定测定出电荷量。 ? 总电荷 纤维、细小纤维和填料的表面电荷也能与反离子聚电解质发生电中和反应，测出
所带的电荷量，因此，纸料中颗粒电荷量与溶解电荷量的总和称为总电荷。
? 阳电荷需要量 由于纸料体系中的纤维、细小纤维、填料和可溶性干扰物均呈负电性，需
要加入一定量的阳离子物质如阳离子聚电解质，才能将其中和掉。完全中和纸料中的负电荷所需要的标准阳离子聚电解质的量，称为阳电荷需要量。阳电荷需要量采用胶体或电荷滴定法测定，并以消耗的阳离子聚电解质的量来表示，单位uep/l，测定值与滴定前试样的处理有关。
? 阴电荷需要量 纸料中由于助剂或其他阳离子物质的加入而含有部分阳电荷，需要加入阴
离子物质去中和，完全中和纸料体系中的阳电荷所需要的标准阴离子聚电解质的量，称为阴电荷需要量，单位uep/l。中和纸料中所有阳电荷所消耗的标准阴离子聚电解质的量为纸料的总阴电荷需要量。 ? 胶体滴定比（CTR） 胶体滴定比是指体系的阴电荷需要量与阳电荷需要量的比值。CTR>1，
体系呈正电性；CTR<1，体系呈负电性。
第六章 填料与色料化学 第一节 造纸用填料
? 造纸填料是一种颗粒细小的白色颜料，是纸料中除纤维之外占比例最大的组分，其加入量可
占到纸料组分的20％～40％。一般加填的目的是降低纸张生产成本，且纸张的许多性质都需要通过加填才能达到；而有些填料的价格也远远超过纤维，因此，加填已经成为纸张生产中必不可少的工艺过程。
? 填料的粒度远小于纤维，纸张中加入填料后，通过填充纸页中纤维间的空隙，可提高纸页的
匀度和表面平滑度。加填是控制纸张光学性质的主要手段，加填可提高纸张的不透明度和白度。纤维易于吸水润胀，加填后可提高纸张的尺寸稳定性，减少纸张的吸水变形。通过加填还可以调整纸张对油墨的吸收性，增加纸张的适印性等。如果不是生产高不透明度的纸张，加填还可以降低纸张生产成本。
? 但加填对纸张和造纸过程也有不利影响，会减少纤维间的结合，造成纸的强度下降，印刷时
易掉毛掉粉，会增加对纸机的磨蚀。 ? 造纸填料选用的一般原则：
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? 光学性质
颗粒细而匀，纯度高，以增加覆盖能力和填料留着率； 白度高；亮度大、无杂质、有光泽； 相对密度大，不易溶解于水；
折光率高，散射系数大，以提高纸张的不透明度；
化学性能稳定，不易受酸碱作用，不易产生氧化和还原； 资源丰富，便于加工； 价格低廉，运输方便。 1、填料的性质
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