Применение отходов производства полиакрилонитрильного волокна для снижения загрязненности сточных вод в бумажно-картонной промышленности. Use of Polyacryl Fiber Production Wastes for Reducing Pollution Levels in Wastewater Generated by Paper and Cardboard

Применение отходов производства полиакрилонитрильного волокна для снижения загрязненности сточных вод в бумажно-картонной промышленности

Костюкевич А. В., Драпеза А. А., Черная Н. В., Жолнерович Н. В., Белорусский государственный технологический университет, Минск, Беларусь

Для производства 1 т бумаги на современной бумагоделательной машине требуется около 20 м³воды. После надлежащей первичной и вторичной очистки большая ее часть возвращается в окружающую среду. Согласно природоохранным требованиям, необходимо снижать как потребление свежей воды, так и сброс отработанной. Кроме того, сокращение запасов древесного сырья делает все более актуальной задачу повышения доли вторичного волокна в композиции бумаги и картона. Эти факторы приводят к неуклонному росту концентрации загрязняющих веществ в оборотной воде предприятий, производящих бумагу и картон с использованием макулатурного сырья.

Наиболее эффективный способ повышения степени удержания компонентов бумажной массы на сеточном столе бумагоделательной машины, а следовательно, и снижения концентрации загрязняющих веществ в сточных водах — использование процессных добавок на основе катионного полиакриламида (КПАА). За счет способности к флокулообразованию по мостиковому механизму и нейтрализации по мозаичному механизму это соединение обладает хорошими удерживающими свойствами по отношению к волокнистой мелочи, наполнителям и другим компонентам бумажной массы, изготовленной из макулатурного сырья.

На сегодняшний день КПАА, используемый в Республике Беларусь, импортируется из стран дальнего и ближнего зарубежья. Поэтому для многих целлюлозно-бумажных предприятий, перерабатывающих макулатурное сырье, весьма актуальна проблема поиска процессных химикатов отечественного производства, обладающих хорошими удерживающими свойствами по отношению к компонентам бумажной массы.

Цель работы — изучить влияние процессного химиката на основе синтетического водорастворимого полимера ВРП-3 на степень удержания компонентов бумажной массы и содержание загрязняющих веществ в оборотных водах ОАО «Пуховичская картонная фабрика».

В качестве объекта исследования был выбран многослойный макулатурный картон, вырабатываемый на папмашинах ОАО «Пуховичская картонная фабрика». Предварительно проведенные лабораторные исследования показали целесообразность применения в композиции макулатурной массы синтетического водорастворимого полимера ВРП-3, изготовленного на основе продукта щелочного гидролиза отходов производства полиакрилонитрильного волокна в водной среде, нейтрализованного уксусной кислотой с добавками канифольного клея. Данный полимер выпускается ОАО «Лесохимик» по ТУ РБ 00280198.024-99 (табл. 1).

Показатель	Норма
Внешний вид	Вязкая жидкость от светло-бежевого до темно-серого цвета
Массовая доля сухого вещества, %	35-50
Плотность раствора при 20 °С, г/см³	1,20–1,30
Показатель концентрации ионов водорода (рН)	6–8
Условная вязкость товарного продукта, с	Не менее 1 100

Практические рекомендации, разработанные нами для ОАО «Пуховичская картонная фабрика», позволили использовать исследуемую процессную добавку при производстве картона для жестких книжных переплетов (ТУ РБ 05765765.001-97) и картона многослойного для отдельных деталей мебели (ТУ РБ 600124904.007-2006). Оба вида продукции изготавливали из макулатуры марок МС 2А, 7Б, 4А (ГОСТ 10700-97).

На первом этапе по стандартным методикам изучены состав и свойства бумажной массы, а также состав оборотной воды, отобранной с правой и левой частей папмашины № 2 и из общего коллектора оборотных вод. В макулатурной массе установлено присутствие различных загрязняющих примесей, возможные источники которых представлены в табл. 2.

Загрязняющие примеси в макулатурной массе и их возможные источники

Загрязняющая примесь	Происхождение
Анионные примеси	Растворенные или коллоидно-дисперсные анионные олигомеры или полимеры и неионные гидрозоли
Клейкие вещества	Клейкие включения из макулатуры
Белая смола	Пластические наполнители из меловальных паст (стерин, бутадиен, акрилат)
Смола	Природные смолы из целлюлозы или древесной массы
Коацерваты (соли растворов полимеров с повышенной концентрацией)	Осадки, образующиеся в результате нежелательного взаимодействия катионных и анионных полимеров
Перефлокуляционные частицы	Передозировка катионных добавок

Исследование оборотной воды предприятия показало повышенное содержание в ней как взвешенных, так и растворенных веществ различной природы.

Затем был разработан способ введения исследуемой процессной химической добавки ВРП-3 в композицию макулатурной массы, из которой производится многослойный макулатурный картон. Поскольку товарный продукт ВРП-3 содержал 39,8 % сухих веществ и находился в вязкотекучем состоянии, для управления процессом введения в макулатурную массу его разбавляли водой.

Расход эмульсии ВРП-3 составлял 0,25 % по отношению к массе абсолютно сухих макулатурных волокон, находящихся в гидроразбивателе ГРВМ-03. В процессе изготовления опытно-промышленной партии многослойного макулатурного картона с использованием ВРП-3 были изучены состав и свойства бумажной массы и состав оборотной воды с правой и левой частей папмашины № 2, а также из общего коллектора оборотных вод.

На рисунке представлены диаграммы, отражающие влияние процессной химической добавки ВРП-3 на степень удержания компонентов бумажной массы и содержание взвешенных и растворенных веществ в подсеточной воде.

Введение ВРП-3 в композицию многослойного макулатурного картона увеличивает степень удержания проклеивающих веществ с 22 до 64 отн. %, наполнителей — с 11 до 26 отн. %, прочих неволокнистьгх компонентов — с 33 до 55 отн. %. Степень удержания волокна возросла с 93 до 95 отн. %, что имеет важное практическое значение и не противоречит литературным данным. По нашему мнению, ВРП-3, являясь процессной химической добавкой с молекулярной массой до 5·10⁴ и содержанием ионогенных звеньев около 50 мол. %, прежде всего играет роль «фиксатора» загрязняющих примесей, что подтверждается также тем, что ее присутствие в композиции многослойного макулатурного картона в большей степени способствует снижению содержания растворенных веществ в оборотной воде (с 1 до 0,37 г/л), чем взвешенных (с 0,7 до 0,3 г/л).

Таким образом, использование ВРП-3 в композиции многослойного макулатурного картона на 15—30 % повышает степень удержания волокон и химикатов, присутствующих в перерабатываемой макулатуре, благодаря чему загрязненность оборотных и сточных вод предприятия снижается в 2—3 раза. Промышленные испытания на ОАО «Пуховичская картонная фабрика» при производстве многослойного макулатурного картона показали, что наиболее приемлемый расход процессной химической добавки ВРП-3 составляет 0,25 % от массы абсолютно сухих макулатурных волокон. В дальнейшем он может быть сокращен до 0,10 % за счет накопления добавки в рециркулируемых потоках.