因業(yè)務(wù)調(diào)整，部分個人測試暫不接受委托，望見諒。

造紙濕部Zeta電位檢測技術(shù)解析

簡介

在造紙工業(yè)中，濕部化學(xué)是影響紙張質(zhì)量、生產(chǎn)效率和成本控制的核心環(huán)節(jié)之一。濕部系統(tǒng)中，纖維、填料、化學(xué)添加劑和水形成的懸浮液具有復(fù)雜的電荷特性，而Zeta電位（ζ電位）作為表征膠體顆粒表面電荷狀態(tài)的重要參數(shù)，直接影響著濕部系統(tǒng)的穩(wěn)定性、留著率、濾水性能以及成紙的物理強度。通過檢測Zeta電位，可以定量分析濕部化學(xué)的電荷平衡狀態(tài)，為優(yōu)化工藝參數(shù)、選擇適宜化學(xué)品提供科學(xué)依據(jù)。近年來，隨著造紙工業(yè)對節(jié)能減排和產(chǎn)品質(zhì)量要求的提升，Zeta電位檢測技術(shù)逐漸成為濕部過程控制的重要手段。

適用范圍

Zeta電位檢測在造紙濕部中的應(yīng)用場景廣泛，主要包括以下幾類：

1. 原料適應(yīng)性分析：針對不同漿料（如廢紙漿、化學(xué)漿、機械漿等）的電荷特性差異，評估其對濕部系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
2. 化學(xué)品添加效果評估：檢測陽離子淀粉、聚丙烯酰胺（PAM）、硫酸鋁等化學(xué)品的電荷調(diào)節(jié)效果，指導(dǎo)用量優(yōu)化。
3. 工藝條件優(yōu)化：分析pH值、溫度、電導(dǎo)率等參數(shù)變化對Zeta電位的影響，為濕部系統(tǒng)調(diào)控提供數(shù)據(jù)支持。
4. 故障診斷與質(zhì)量控制：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)濾水困難、泡沫增多或成紙強度下降等問題時，Zeta電位檢測可幫助定位電荷失衡原因。

檢測項目及簡介

造紙濕部Zeta電位檢測的核心項目包括：

1. 漿料懸浮液Zeta電位

   • 簡介：反映纖維和細小纖維表面的電荷狀態(tài)。若Zeta電位過高（負電荷過強），會導(dǎo)致纖維分散過度，影響絮凝和留著；電位過低則可能引發(fā)過度絮凝，影響紙頁勻度。
   • 檢測意義：指導(dǎo)漿料預(yù)處理（如打漿、酶處理）和電荷中和劑的選擇。

2. 填料與細小纖維表面電荷

   • 簡介：填料（如碳酸鈣、高嶺土）和細小纖維的電荷特性直接影響其與纖維的吸附效率。
   • 檢測意義：優(yōu)化填料添加策略，提高填料留著率并減少白水負荷。

3. 濕部化學(xué)品電荷特性

   • 簡介：陽離子型化學(xué)品（如助留劑）和陰離子型化學(xué)品（如分散劑）的電荷強度需與系統(tǒng)Zeta電位匹配。
   • 檢測意義：避免化學(xué)品過量使用導(dǎo)致的電荷反轉(zhuǎn)問題，降低生產(chǎn)成本。

檢測參考標(biāo)準(zhǔn)

造紙濕部Zeta電位檢測需遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：

1. ISO 13099-1:2012

   • 標(biāo)準(zhǔn)名稱：《膠體系統(tǒng)Zeta電位測定方法 第1部分：電泳光散射法》
   • 適用范圍：適用于造紙濕部懸浮液中顆粒的Zeta電位測定，要求懸浮液濃度低于5%。

2. TAPPI T 261 om-21

   • 標(biāo)準(zhǔn)名稱：《造紙濕部化學(xué)分析用Zeta電位測定方法》
   • 適用范圍：規(guī)范了造紙漿料和填料懸浮液的樣品制備及測試流程。

3. GB/T 32669-2016

   • 標(biāo)準(zhǔn)名稱：《紙漿懸浮液Zeta電位測定方法》
   • 適用范圍：中國國家標(biāo)準(zhǔn)，適用于實驗室和生產(chǎn)現(xiàn)場的快速檢測。

檢測方法及儀器

Zeta電位的測定方法主要基于顆粒在電場中的遷移行為，常用技術(shù)包括電泳光散射法（ELS）、流動電位法和微電泳法。

1. 電泳光散射法（ELS）

   • 原理：通過激光照射樣品，檢測顆粒在電場作用下的遷移速度，結(jié)合Smoluchowski公式計算Zeta電位。
   • 儀器：
     • Zetasizer Nano系列（Malvern Panalytical）：支持動態(tài)光散射（DLS）與ELS聯(lián)用，適用于納米至微米級顆粒。
     • SurPASS 3（Anton Paar）：專為高濃度懸浮液設(shè)計，適合造紙濕部實際工況。

2. 流動電位法

   • 原理：測量液體流經(jīng)多孔介質(zhì)（模擬纖維網(wǎng)絡(luò)）時產(chǎn)生的電位差，間接反映系統(tǒng)電荷狀態(tài)。
   • 儀器：Stabino電位分析儀（Microtrac MRB）：適用于現(xiàn)場快速檢測，尤其適合高固含量樣品。

3. 微電泳法

   • 原理：通過顯微鏡觀察單個顆粒在電場中的運動軌跡，手動計算遷移率。
   • 儀器：Zeta-Meter System 4.0（Zeta-Meter Inc.）：操作簡便，但耗時較長，多用于實驗室研究。

配套設(shè)備：

• pH計與電導(dǎo)率儀：用于同步監(jiān)測樣品的pH值和離子強度（如梅特勒-托利多SevenExcellence系列）。
• 超聲波分散儀：確保樣品均勻分散，避免顆粒團聚影響測試結(jié)果（如Branson系列）。

操作流程示例

以電泳光散射法為例，典型檢測步驟包括：

1. 樣品制備：取濕部白水或漿料懸浮液，稀釋至固含量0.1%~1%，超聲處理5分鐘。
2. 儀器校準(zhǔn)：使用標(biāo)準(zhǔn)乳膠顆粒（如-50 mV）驗證設(shè)備精度。
3. 參數(shù)設(shè)置：輸入介質(zhì)黏度、介電常數(shù)等參數(shù)（通常由儀器自動調(diào)用）。
4. 測試與數(shù)據(jù)分析：重復(fù)測量3次取平均值，結(jié)合pH和電導(dǎo)率數(shù)據(jù)生成檢測報告。

結(jié)語

Zeta電位檢測技術(shù)為造紙濕部化學(xué)提供了從微觀電荷層面優(yōu)化工藝的可能性。通過科學(xué)選擇檢測方法和儀器，并結(jié)合實際生產(chǎn)參數(shù)，企業(yè)能夠顯著提升化學(xué)品利用率、減少能耗并改善成紙質(zhì)量。未來，隨著智能傳感技術(shù)的發(fā)展，Zeta電位在線監(jiān)測系統(tǒng)有望進一步集成到造紙自動化控制中，推動行業(yè)向高效、綠色方向持續(xù)邁進。