测量纸浆浆料或造纸系统中疏水性污染物的方法技术方案

一种测量纸浆浆料或造纸系统中的疏水性污染物的方法，该方法包括以下步骤：提供含水造纸厂样品，过滤该含水造纸厂样品以产生包含颗粒的滤液，以及收集测量体积的滤液中的颗粒的图像。该方法还包括以下步骤：分析该图像以确定所测量体积的滤液中的颗粒的粒度和形态，识别所测量体积的滤液中粒度为约1微米至约20微米的球形颗粒，以及定量所测量体积的滤液中粒度为约1微米至约20微米的球形颗粒的数量。该方法可用于造纸厂进行沉积物诊断、预防和污染物控制处理优化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量纸浆浆料或造纸系统中疏水性污染物的方法相关申请的交叉引用本申请要求于2017年11月21日提交的美国临时申请号62/589,261的优先权，其内容通过引用明确地并入本文。
本公开总体上涉及一种测量纸浆浆料或造纸过程中的疏水性污染物的方法。更具体地，本公开涉及收集滤液中的颗粒的图像、分析该图像以确定颗粒的粒度和形态、以及识别和定量粒度为约1微米至约20微米的球形颗粒。
技术介绍
树脂(pitch)的检测、定量和监测对于制浆和造纸非常重要。如果不能有效地控制，则树脂的量会在造纸过程中显著增加，并导致化学添加剂的消耗增加，在造纸设备表面上形成沉积物，在成品纸中形成孔和其他缺陷。制浆和造纸中的疏水性污染物可以分为两类：天然来源的污染物(如树脂)和合成来源的污染物(称为胶粘物)。树脂和胶粘物均会产生沉积和运行性能问题。但是，这两种物质之间存在显著差异。树脂是一种源于木材的粘性材料。树脂包括可皂化的脂肪酸和树脂酸酯，以及不可皂化的物质，如桦木醇、β-谷甾醇、其他甾醇和脂肪醇。胶粘物是粘性疏水物质，其主要源于回收过程。胶粘物包括源自涂布粘合剂、胶乳、蜡，热熔胶、塑料、油墨等的疏水物质。树脂和胶粘物不仅在来源上有所差异，而且在粒度方面也有所不同。胶粘物通常较大，其粒度大到100微米。树脂颗粒显著小于胶粘物颗粒，其粒度可低至0.1μm(胶体树脂)(参见，例如G.Murray,K.Stack,D.S.McLean,W.ShenandG.Garnier:“Mechanismofpitchabsorptiononcarboxymethyldextransurfaces”,Appitajournal,V62,No1,2009pp64-69中的表1)。溶解或胶体树脂在水性介质中相对稳定。然而，在团聚时，树脂粒度可以从0.1增加至1.0-10μm，甚至20μm。虽然粒度在0.1μm至1.0μm之间的胶体树脂是稳定的，但是当该粒度为1.0至10μm时，团聚的树脂颗粒如果没有适当地固定在纤维素纤维上就会沉积。因此，重要的是能够检测和计数粒度为1至10μm的疏水性颗粒。已经专利技术了用于测量纸浆和纸张中的疏水性污染物的多种方法。Jiang等人的US7067244公开了酶(特别是脂肪酶)在纸浆或白水中的游离脂肪酸含量的定量中的应用。脂肪酸含量是通过用酶水解甘油三酯，使水解产物与特定的试剂反应形成可测量的物质，以及最后通过分光光度法定量所产生的物质来测量的。Shevchenko等人的US7842165公开了一种监测造纸过程中分散在水性介质中的有机材料的沉积的方法，其通过测量有机材料从水性介质沉积到石英微天平(QCM)上的沉积速率来进行，该石英微天平的顶侧与水性介质接触，而第二底侧与水性介质隔离。该方法检测沉积物随时间的积累，并且可以检测通过添加处理剂(例如表面活性剂)而降低的沉积速率。Garver等人的US6474354描述了一种可用于测量胶体沉积，从溶液中吸附物质或聚集的倾向的方法。胶体颗粒通过在两个或多个温度和一个或多个波长下对胶体混合物进行的光衰减或发射的连续测量进行表征。在两个或多个温度下的测量值之差或之比提供了相对于温度的胶体稳定性的测量值。Laurint等人的US8160305描述了一种装置，其可以通过使用涂覆有粘合剂的塑料膜来测量颗粒污染物的沉积性。当放置在纸浆或纸张流体流中时，涂覆的膜可以收集污染物，并可以通过拍摄扫描图像并使用图像分析技术分析这些图像来定量污染物。Yasubumi等人的US5512137公开了一种纸浆浆料，其通过扁平网孔线(flatmeshwire)形成湿垫，然后将其压在平坦的透明板上，并通过CCD相机拍摄图像，其中杂质按单位湿垫面积测量。在本领域中描述了许多关于粒度测量和颗粒计数的方法。这些方法中的许多都是基于通过光散射和荧光对疏水性颗粒的检测。浆料样品(stocksamples)首先用荧光探针处理，该探针本身附着到疏水性颗粒(诸如木树脂和胶粘物)上。然后，染色的颗粒穿过流动池并被激光照射。检测所得的散射光，以提供粒度和计数信息。参见例如WO2016208225、US9562861、US7909963、US2010012284，其全部使用荧光进行分析。尽管存在多种用于检测和定量树脂和其他疏水性颗粒的方法，但尚无简便直接的方法。该过程可取决于多个参数，包括温度、pH、纤维质量、水质、系统中是否存在其他污染物等。几种方法和技术已用于检测和定量疏水性污染物。但是，这些方法中的某些在胶粘物的检测和定量方面可能非常有效，但不足以检测团聚的树脂颗粒。这可以归因于污染物粒度检测中方法的局限性。为了能够检测和定量团聚的树脂，该方法必须能够检测粒度小于20微米，通常小于10微米的颗粒。因此，仍然需要开发一种方法，其允许有效的树脂检测、定量和有效的树脂控制剂的选择。此外，结合本公开的附图和背景，根据本公开的后续详细描述和所附权利要求，本公开的其他期望的特征和特性将变得显而易见。
技术实现思路
本公开提供了一种测量纸浆浆料或造纸系统中的疏水性污染物的方法，该方法包括以下步骤：提供含水造纸厂样品，过滤该含水造纸厂样品以产生包含颗粒的滤液，以及收集测量体积的滤液中的颗粒的图像。该方法还包括以下步骤：分析该图像以确定所测量体积的滤液中的颗粒的粒度和形态，识别所测量体积的滤液中粒度为约1微米至约20微米的球形颗粒，以及定量所测量体积的滤液中粒度为约1微米至约20微米的球形颗粒的数量。本公开还提供了一种用于测量纸浆浆料或造纸系统中的疏水性污染物的方法，该方法包括以下步骤：提供含水造纸厂样品，过滤该含水造纸厂样品以产生包含球形颗粒的滤液，该球形颗粒的圆度为约0.66或更大或纵横比为约0.9或更大，且粒度为约2至约5微米，收集所测量体积的滤液中的球形颗粒的图像，分析该图像以确定所测量体积的滤液中的颗粒的粒度和形态，识别粒度为约2至约5微米的球形颗粒，以及定量所测量体积的滤液中粒度为约2至约5微米的球形颗粒的数量。本公开进一步提供了一种控制纸浆浆料或造纸工艺用水中的疏水性污染物的方法，该方法包括以下步骤：提供含水造纸厂样品，过滤该含水造纸厂样品以产生包含颗粒的滤液，收集所测量体积的滤液中的颗粒的图像，分析该图像以确定所测量体积的滤液中的颗粒的粒度和形态，识别所测量体积的滤液中粒度为约1微米至约20微米的球形颗粒，定量所测量体积的滤液中球形颗粒的数量，以及基于每单位体积滤液中球形颗粒的数量，向造纸系统中添加至少一种污染物控制剂。附图说明在下文中将结合以下附图描述本公开，其中，相同的标号表示相同的元件，并且图1是总颗粒数、球形颗粒数和棒型颗粒数作为添加到纤维素纸浆浆料的可溶性合成树脂(ppm)的函数的线形图。图2是使用疏水改性的聚乙二醇或滑石控制白水中的树脂水平的造纸厂设施的流浆箱和塔盘处的球形、小树脂颗粒数的条形图。图3是使用疏水改性的聚乙二醇或滑石控制白水中的树脂水平的造纸厂设施中的流浆箱和塔盘处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量纸浆浆料或造纸系统中疏水性污染物的方法，所述方法包括以下步骤：/n提供含水造纸厂样品，/n过滤所述含水造纸厂样品以产生包含颗粒的滤液，/n收集在测量体积的所述滤液中的颗粒的图像，/n分析所述图像以确定在所述测量体积的滤液中颗粒的粒度和形态，/n识别在所述测量体积的滤液中粒度为约1微米至约20微米的球形颗粒，以及/n定量在所述测量体积的滤液中所述粒度为约1微米至约20微米的球形颗粒的数量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171121 US 62/589,2611.一种测量纸浆浆料或造纸系统中疏水性污染物的方法，所述方法包括以下步骤：
提供含水造纸厂样品，
过滤所述含水造纸厂样品以产生包含颗粒的滤液，
收集在测量体积的所述滤液中的颗粒的图像，
分析所述图像以确定在所述测量体积的滤液中颗粒的粒度和形态，
识别在所述测量体积的滤液中粒度为约1微米至约20微米的球形颗粒，以及
定量在所述测量体积的滤液中所述粒度为约1微米至约20微米的球形颗粒的数量。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述疏水性污染物包括树脂。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述球形颗粒的圆度为约0.5或更大。


4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述球形颗粒的圆度为约0.66或更大。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述球形颗粒的纵横比为约0.7或更大。


6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述球形颗粒的纵横比为约0.9或更大。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述球形颗粒的粒度为约1至约10微米。


8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述球形颗粒的粒度为约2至约5微米。


9.一种测量纸浆浆料或造纸系统中疏水性污染物的方法，所述方法包括以下步骤：
提供含水造纸厂样品，
过滤所述含水造纸厂样品以产生包含球形颗粒的滤液，所述球形颗粒的圆度为约0.66或更大或纵横比为约0.9或更大，并且粒度为约2至约5微米，
收集在测量体积的所述滤液中的球形颗粒的图像，
分析所述图像以确定在所述测量体积的滤液中球形颗粒的粒度和形态，
识别粒度为约2至约5微米的球形颗粒，以及
定量在所述测量体积的滤液中所述粒度为约2至约5微米的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·E·沙洛颜，张福山，M·J·巴雷特，
申请(专利权)人：索理思科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US