Como a poliacrilamida melhora a retenção de água na celulose
Resposta direta: o que a poliacrilamida faz para melhorar a retenção de água na polpa
Os produtos químicos de poliacrilamida (PAM) para fabricação de papel melhoram a retenção de água na celulose, mantendo finos, fibrilas e cargas ligadas às fibras e por formeo uma rede de microflocos controlada que retém a água de maneira mais uniforme na teia úmida. Em termos práticos, a pasta de celulose drena de forma mais previsível, a folha se forma de maneira mais uniforme e a folha úmida retém água suficiente para reduzir manchas de desidratação e melhorar a capacidade de escoamento, sem “lavar” pequenas partículas valiosas.
Os ganhos mais consistentes ocorrem quando o PAM é selecionado e dosado para atender à demanda de carga da extremidade úmida e às condições de cisalhamento. Os alvos típicos de testes de usinas incluem Melhoria de 5–20% na retenção na primeira passagem and Sólidos de prensagem 0,5–2,0 pontos percentuais mais altos quando o programa PAM é otimizado para o grau e o fornecimento.
Por que a “retenção de água” muda quando você adiciona PAM
No final das contas, a “retenção de água” tem menos a ver com uma única propriedade e mais com a forma como a água é distribuída e liberada:
- Água encadernada : água associada ao inchaço das fibras e fibrilas (mais difíceis de remover).
- Água intersticial : água retida entre partículas e fibras na manta de formação (liberada com drenagem/prensagem).
- Água grátis : água que escoa rapidamente pelos tecidos de arame/prensa.
O PAM altera o equilíbrio ao reter finos e cargas e ao alterar a estrutura do floco. Isso pode aumentar a retenção medida de água (mais água retida na camada em um determinado ponto), ao mesmo tempo em que melhora a desidratação da máquina se os flocos forem pequenos, fortes e estáveis ao cisalhamento, em vez de grandes e gelatinosos.
Mecanismos: como a poliacrilamida retém água na rede de fibra
1) Floculação em ponte que cria uma microestrutura de retenção de água
Cadeias PAM de alto peso molecular podem se ligar a múltiplas partículas e fibras ao mesmo tempo, criando pontes. Quando sintonizadas corretamente, essas pontes produzem microflocos que melhoram a uniformidade da formação e aumentam a retenção de água intersticial de forma controlada. Isso reduz a “canalização” no fio, onde a água passa pelos pontos fracos e remove os finos.
2) Atração eletrostática que ancora finos e cargas
A maioria das polpas e cargas carregam uma carga aniônica líquida. O PAM catiônico (CPAM) melhora a fixação neutralizando a carga localmente e promovendo a adsorção. O resultado é maior retenção de finos e microfibrilas , o que aumenta a área superficial específica da manta de celulose e sua capacidade de reter água.
3) Redução da “lavagem” sob cisalhamento (bomba do ventilador, limpadores, fluxo de aproximação)
Sem um programa de retenção eficaz, os finos e os enchimentos permanecem dispersos e podem ser perdidos com a água branca, reduzindo efetivamente a fração de retenção de água do fornecimento. Um programa PAM adequadamente selecionado melhora a resiliência ao cisalhamento para que os finos permaneçam com as fibras através do sistema de abordagem, produzindo retenção de água e comportamento de drenagem mais consistentes na caixa de entrada e no arame.
4) Sinergia com micropartículas para “reter a água onde ela ajuda” e liberá-la onde deveria escoar
Os sistemas duplos (PAM bentonita/sílica/micropolímero) geralmente superam o PAM sozinho, criando uma rede de flocos finos e porosos. Esta estrutura pode melhorar a formação e retenção, ao mesmo tempo que mantém as vias de drenagem abertas, razão pela qual muitas máquinas veem ganhos simultâneos em retenção e estabilidade de desidratação .
Qual tipo de poliacrilamida suporta melhor a retenção de água na polpa
| Programa PAM | Função típica de wet-end | Como isso afeta a retenção de água na polpa | Onde geralmente se encaixa melhor |
|---|---|---|---|
| PAM catiônico (CPAM) | Retenção primária/auxiliar de drenagem | Aumenta a fixação de finos/enchimento, aumentando a retenção de água e a estabilidade da esteira | A maioria dos materiais de impressão/escrita, embalagens e materiais reciclados |
| PAM Aniônico (APAM) | Coagulante/coletor com parceiro catiônico ou para sistemas específicos | Pode construir estrutura por meio de complexação; a retenção de água depende do equilíbrio da demanda catiônica | Sistemas que utilizam amido/coagulantes catiônicos; algumas linhas DIP |
| PAM anfotérico | Auxílio de retenção tolerante a cobrança | Controle de retenção de água mais robusto em variações de pH/iônicas | Fornecimento variável, alta condutividade, mudanças frequentes de classificação |
| Micropartícula PAM (bentonita/sílica) | Sistema de retenção e drenagem de alta eficiência | Cria microflocos porosos: retém a água uniformemente, mas preserva os canais de drenagem | Máquinas de alta velocidade, alto enchimento e especificações de formação compactas |
A seleção não é apenas “qual PAM”, mas também peso molecular, densidade de carga e forma de emulsão versus solução. Em muitos moinhos, a melhor estabilidade de retenção de água é alcançada combinando um PAM catiônico primário com um sistema de micropartículas para reduzir o risco de sobredosagem e manter a formação.
Aplicação prática: pontos de dosagem, preparação e adição que protegem a retenção de água
Faixas de dosagem típicas (pontos de partida para ensaios)
- CPAM de retenção primária: 0,05–0,30 kg/ton (ativo) dependendo da demanda de fornecimento, preenchimento e carga.
- Micropartícula (se usada): frequentemente 0,2–1,0 kg/ton (base do produto), ajustado ao cisalhamento da caixa de entrada e fechamento de água branca.
- Se estiver usando um coagulante a montante (separado do PAM): ajuste para reduzir o “lixo aniônico” antes que o PAM seja otimizado.
Make-down e envelhecimento: evite o mau desempenho que parece “sem efeito de retenção de água”
Muitas falhas do PAM são falhas de preparação. A melhor prática comum é preparar-se em 0,1–0,5% solução (verifique as especificações do fornecedor), garanta a inversão total (para emulsões) e permita tempo de envelhecimento suficiente para que as cadeias sejam totalmente hidratadas. A má hidratação encurta o comprimento efetivo do polímero, reduzindo a formação de pontes e enfraquecendo a estrutura de microflocos que suporta a retenção estável de água.
Regras práticas de pontos de adição
- Adicione PAM primário onde houver boa mistura, mas sem cisalhamento extremo - geralmente após a bomba do ventilador/corpo da máquina, dependendo do layout do sistema.
- Se estiver usando uma micropartícula, adicione-a posteriormente (mais próximo da caixa de entrada) para “apertar” os flocos após as principais zonas de cisalhamento.
- Evite longos tempos de residência após a adição de PAM se o sistema tiver recirculação de alto cisalhamento; caso contrário, os flocos podem quebrar e liberar partículas finas, reduzindo a estabilidade de retenção de água.
O que medir para provar que o PAM está melhorando a retenção de água (e não apenas mudando os problemas)
Use uma combinação de indicadores de retenção, desidratação e uniformidade da folha. Uma única métrica pode ser enganosa porque “mais água retida” pode ser boa (uniformidade, estabilidade) ou ruim (drenagem lenta) dependendo de onde ocorre.
| Métrica | O que isso te diz | Uma “boa direção” prática quando o PAM é otimizado |
|---|---|---|
| Retenção de primeira passagem (FPR) | Quanto sólidos permanecem na folha versus água branca | Aumentar em aproximadamente 5–20% (faixa alvo típica do teste) |
| Turbidez de águas brancas/perda de finos | Se as partículas finas estão sendo eliminadas (prejudica a capacidade de retenção de água) | Diminuir no peso base constante e cinzas |
| Resposta de drenagem (por exemplo, tendência de liberdade/tempo de drenagem) | A rapidez com que a água sai do material sob condições de formação | Mais estável, menos sensível às oscilações do mobiliário |
| Pressione sólidos | Quanta água é removida na prensagem | 0,5–2,0 pontos é comumente alcançável quando a retenção/drenagem é estabilizada |
| Formação / bilateralidade | Uniformidade da distribuição de fibras/finos (impacta a retenção local de água) | Melhora ou permanece neutro enquanto a retenção aumenta |
Modos de falha comuns e como corrigi-los
Sobredosagem: a retenção de água aumenta, mas a drenagem e a formação sofrem
Muito PAM pode criar flocos grandes e compressíveis que retêm água e colapsam sob vácuo/prensagem, causando drenagem lenta, má formação e defeitos na folha. Uma correção típica é reduzir a dosagem de PAM e/ou mudar para um Micropartícula PAM abordagem que aperta os flocos sem torná-los volumosos.
Densidade de carga errada: má adsorção, retenção instável, retenção inconsistente de água
Se o polímero não corresponder à demanda de carga do sistema (influenciado por contaminantes de fibra reciclada, cargas, orgânicos dissolvidos e condutividade), ele poderá permanecer na fase aquosa em vez de ancorar os finos. Ajustar a densidade de carga, adicionar um coagulante a montante ou mudar para um PAM anfotérico geralmente estabiliza os resultados.
Destruição por cisalhamento: o polímero é adicionado muito cedo ou em cisalhamento extremo
O PAM de alto peso molecular é vulnerável à degradação mecânica. Se adicionado antes de zonas de alto cisalhamento, o comprimento efetivo da cadeia diminui e a eficiência da ponte cai, levando a flocos mais fracos e redução da retenção de finos. A realocação do ponto de adição para um local de menor cisalhamento pode restaurar o desempenho sem aumentar a dosagem.
Má maquiagem: “adicionamos PAM, mas nada aconteceu”
Inversão incompleta, concentração incorreta, interações com água dura ou tempo de envelhecimento insuficiente podem limitar a extensão do polímero. A correção é processual: validar a qualidade da água de diluição, a energia da mistura, o tempo de envelhecimento e a estabilidade da alimentação. Freqüentemente, melhorar a preparação produz o mesmo efeito que aumentar a dosagem – sem os efeitos colaterais.
Exemplo de resultados de testes: como é a “melhor retenção de água” em uma máquina
O seguinte ilustra o tipo de padrão antes/depois que muitas fábricas usam para confirmar que a poliacrilamida na fabricação de papel está melhorando a retenção de água na celulose de maneira benéfica (os valores são representativos de alvos de testes comuns e devem ser validados para seu fornecimento e máquina):
- A retenção na primeira passagem aumenta de aproximadamente 60% para aproximadamente 70% ( ~ 10 pontos ), enquanto a turbidez das águas brancas diminui a uma taxa de produção constante.
- A estabilidade da parte úmida melhora: menos riscos de drenagem e menor variabilidade de gramatura devido à redução da lavagem de finos.
- Os sólidos da prensa aumentam ~0,5–2,0% , diminuindo a demanda de vapor do secador e melhorando a consistência da resistência da folha.
- A formação permanece estável ou melhora quando os flocos são controlados (estratégia de microflocos), evitando manchas em grandes flocos.
Se a retenção melhorar, mas a formação piorar, isso normalmente indica que os flocos são muito grandes ou muito compressíveis – um ajuste no peso molecular/densidade de carga do PAM, dosagem ou uma mudança para um sistema de micropartículas é geralmente a correção mais rápida.
Conclusão: a regra prática para usar PAM para melhorar a retenção de água na polpa
A maneira mais confiável de melhorar a retenção de água na celulose com poliacrilamida para fabricação de papel é retêm os componentes menores e mais retentores de água (finos/fibrilas/carga) enquanto projetam microflocos que permanecem porosos . Essa abordagem estabiliza a distribuição de água na rede úmida, reduz a lavagem de finos e apoia a desidratação previsível, proporcionando melhor operabilidade e propriedades de folha mais consistentes.
