Aspetti analitici e di processo in una cartiera: approfondimento di una prova di ritenzione dalla fase di laboratorio alla fase industriale

Autore: Cristina Michelucci

Fabriano, 29 maggio 2008

1. sospensione delle fibre in acqua

2. feltro fibroso in formazione

3. tela

4. drenaggio acqua

LEGAMI IDROGENO TRA DUE SUPERFICI CELLULOSICHE AL PROGREDIRE DELLA DISIDRATAZIONE:

DALLA SOSPENSIONE (A) AL FOGLIO DI CARTA (C).

SEPARAZIONE: filtrazione, ovvero scomposizionedella miscela fibrosa (che nella produzione dellacarta significa la separazione fra una fase solida e una liquida).DRENAGGIO: eliminazione dell’acqua dalla sospensione durante il processo di filtrazione.RITENZIONE: trattenimento o quota percentuale delleparticelle insolubili (fibre, fini e materiali di carica)rimaste sulla tela della macchina.

La definizione di formazione del foglio descrive, in questo contesto, la variazione di una condizione distato e cioè la formazione di un tessuto piano costituito dai materiali solidi della sospensione.

DOPPIO STRATO ELETTRICO

1) Ritenzione meccanica o filtrazione su tela, dovuta all’effetto del drenaggio naturale dell’impasto attraverso le aperture della tela;

2) Agglomerazione o flocculazione, dovuta all’effetto di flocculazione di determinati additivi chimici le cui interazioni migliorano l’effetto finale di ritenzione e drenaggio.

1)Dimensioni delle fibre attraverso le maglie di una tela:

2) Si può ottenere la coagulazione in due modi:-Aumentando la forza ionica, mediante l’aggiunta di elettroliti idrolizzabili;-Riducendo il doppio strato elettrico, mediante l’aggiunta di polielettroliti.

MECCANISMI CON I QUALI I POLIMERI REALIZZANO LA FLOCCULAZIONE:1) interazione ed adsorbimento superficiale tra il flocculante e diverse regioni della particella (flocculazione a zone o patching flocculation);2) interazione tra il polimero e le particelle con creazione di ponti polimerici che tengono unite le particelle nel fiocco (flocculazione a ponte o bridging flocculation).

a) FLOCCULAZIONE A ZONEb) FLOCCULAZIONE A PONTE

INORGANICI: POLIMERI NATURALI:

POLIMERI DI SINTESI:

ALLUME AMIDI NATURALI

POLIAMMINE

SODIO ALLUMINATO

AMIDI MODIFICATI

POLIACRILAMMIDI

SILICE COLLOIDALE

GOMME NATURALI

RESINE UF O MF

POLICLORURO DI ALLUMINIO

GOMME MODIFICATE

POLIETILENOSSIDI

ARGILLE DERIVATI DI CELLULOSA

POLIAMMIDOAMMINE

BENTONITI POLIETILENIMMINE

CALCIO CLORURO

RESINE FENOLICHE

AUSILIARI CHIMICI DI RITENZIONE E DRENAGGIO

DYNAMIC DRAINAGE JAR TEST (DDJT)

DYNAMIC FILTRATION SYSTEM (DFS)

- Punti di prelievo e dosaggio prodotti -

1) Concentrazione dei solidi

[peso totale dei solidi – peso del filtro o tara] (g.) : peso del campione (g.) = X : 1000 (g.) X = concentrazione dei solidi (%)

2) Ritenzione

[CA] = Concentrazione solidi in cassa d’afflusso[ST] = Concentrazione solidi nel sottotela

3) PCD (Particle Charge Detector)

4) Scolantezza di una pasta (°SR)

5) Contenuto di ceneri

[ceneri](%) = peso tot.(g) - tara crogiuolo (g.) x 100 massa campione al secco (g.)

100 (%)Rit

CA

STCA

Descrizione dello strumento-configurazione drenaggio

DYNAMIC FILTRATION SYSTEM (DFS)

Descrizione strumento allestimento ritenzione

DYNAMIC FILTRATION SYSTEM (DFS)

Conc. Impasto DFS % 0,36

PCD Impasto DFS mV -57

PCD Impasto DFS mL 3,01

pH Impasto DFS 7,3

CARATTERIZZAZIONE IMPASTO TM

Conc. TM % 3,62

°SR TM 50

PCD TM mV -35

PCD TM mL 6,24

pH TM 6,17

Conc. Drenato % 0,38

Ceneri % 13,18

CARATTERIZZAZIONE IMPASTO ALL’1%

PROVA Additivo 1 Additivo 2

1) Bianco Bianco

2) Allume 3%

3) PAC 1%

4) PAM 0,1%

5) PEI 0,1%

6) PAA+ 0,04%

7) Allume 3% PEI 0,1%

8) Allume 3% PAA+ 0,04%

9) Allume 3% PAA- 0,02%

10) PAC 1% PEI 0,1%

11) PAC 1% PAA+ 0,04%

12) PAC 1% PAA- 0,02%

13) PAM 0,1% PEI 0,1%

14) PAM 0,1% PAA+ 0,04%

15) PAM 0,1% PAA- 0,02%

PROVE EFFETTUATE NEL TEST COL DFS

1,9 sec

RISULTATI PROVA DI DRENAGGIO NEI PRIMI DUE SECONDI

13,2 sec

RISULTATI PROVA DI DRENAGGIO

Nome prova

Ritentivo 1

Ritentivo 2

ppm ritent. 1

ppm ritet. 2

% solidi

PCD mV

PCD mL

pH

R 1 Bianco Bianco 0 0 0,36 -57 3,01 7,3

R 2 Allume 3 %

600 0,28 -46 2,56 6,68

R 3 PAC

1%200 0,3 -34 2,48 6,92

R 4 PAM 0,1%

200 0,33 -40 2,34 7,27

R 5 PEI 0,1%

200 0,29 -47 2,51 6,92

R 6 PAA+ 0,04%

400 0,23 -45 2,5 6,74

R 7 Allume 3%

PEI 0,1%

600 200 0,32 -40 2,51 6,98

R 8 Allume 3%

PAA+ 0,04%

600 400 0,22 -44 2,25 7,22

R 9 Allume 3%

PAA- 0,02%

600 200 0,24 -51 2,13 7,02

R 10 PAC 1%

PEI 0,1%

200 200 0,32 -43 2,37 7,27

R 11 PAC 1%

PAA+ 0,04%

200 400 0,16 -29 2,1 7,02

R 12 PAC 1%

PAA- 0,02%

200 200 0,32 -52 2,33 7,33

R 13 PAM 0,1%

PEI 0,1%

200 200 0,35 -40 2,47 7,28

R 14 PAM 0,1%

PAA+ 0,04%

200 400 0,23 -34 2,28 7,31

R 15 PAM 0,1%

PAA- 0,02%

200 200 0,25 -31 2,11 7,46

RISULTATI PROVA DI RITENZIONE