（制浆造纸工程专业论文）环保型混合办公废纸用脱墨剂制备及应用的研究.pdf

等一煳黜 摘要 。o 了3 b 6 随着世界范围内对环境保护的重视以及造纸原料的匮乏，人们越来越重视废纸再生 资源的充分利用，废纸二次纤维已经成为制浆造纸的主要原料之一。表面活性剂在废纸 脱墨再生过程中发挥着重要的作用。其中混合办公废纸由于其油墨的特殊性，常规脱墨 剂难以将其脱除。本文研制了一种环保型脱墨剂用于混合办公废纸的脱墨。并探讨了不 同种类表面活性剂的脱墨效果及添加附聚剂、无机盐的脱墨机理，为脱墨的研究提供一 定的理论依据。 本文以混合办公废纸及表面活性剂为研究对象，探讨了单组分表面活性剂的脱墨效 果，优选出效果较好的几种表面活性剂进行复配并确定最佳配比，研究了粘附功对脱墨 的影响，以及表面活性剂的生物降解性能。 本文还研究了常见附聚剂及无机盐在脱墨过程中的影响，确定了最佳附聚剂及无机 盐的种类和用量。并进行了脱墨剂的制备，确定最佳脱墨工艺参数，并与市售及进口脱 墨剂进行比较。 研究结果表明：表面活性剂m a p 、z f c 、m a c 单独使用时效果最好，将其进行复 配实验发现，m a p ：m a c ：z f c = l ：1 ：l 时达到较好的脱墨效果。当粘附功在8 0 m m m 左右 时，脱墨效果较好，因此可将粘附功作为选择脱墨用表面活性剂的依据。实验表明z f c 、 m a c 、脚三种表面活性剂均能在短时间内达到良好的降解效果，因此本文用其复配 的脱墨剂具有环保性能。 j d 一1 作为附聚剂，在较低温度下即可发生完全附聚，当j d 一1 用量为o 2 5 时， 搅拌强度为4 0 0 r m i n 时达到良好的脱墨效果，白度达到9 6 i s o ，此时的尘埃度为 4 6 4 5 舢砰g 。 无机盐的添加可改变脱墨体系z e t a 电位，白度、尘埃度和吸光度。实验用四种无机 盐对脱墨浆白度和尘埃度的影响依次是c a c l 2 2 ( s 0 4 ) 3 尿素 m g c l 2 。且在c a c l 2 用量 为1 5 时尘埃度达到理想值，为4 2 4 删一儋，白度达9 5 6 i s o 。 当自制脱墨剂g a 的有效固含量为9 5 ，用量为o 4 ，最佳工艺参数：碎浆时间 3 0 m i n ，碎浆温度5 0 ，n a o h 用量为1 0 ，n a 2 s i 0 3 用量为3 o ，h 2 0 2 用量为1 0 时脱墨效果较好，与市售及进口脱墨剂相比，白度有所提高，尘埃度明显降低，其中白 度达到9 6 4 9 i s o ，残余油墨为3 9 6 m m 2 g ，成本方面，g a 比市售脱墨剂价格更为低 廉，可见自制脱墨剂g a 是一种相对效果较好的脱墨剂。 关键词：混合办公废纸；脱墨；表面活性剂；复配：附聚；无机盐 a b s t r a c t t h er e s o u r c et 0m a k ep a p e ri s 幽u r i i l k i n gi i l c r e 嬲i n 酉y 觚dt 1 1 e 戗l v i m n e n t a lp r o t e c t i o n b e c o m 鹤m o f e 锄dm o r ei m p o r t 锄t l e 他f 0 他l er y c l i i l go fw 嬲t cp a p 盯h 鹪删w j dm o 他 a n 咖i o 邮i l lt l l ep a p l c ri n d l 蚓时t h er e c y c l e df i b e 懵ha _ v eb e c o m e 锄i i i l p o r t a n t 佗s 伽r i n p a p e rm a l ( i n g i i lo r d e rt 0i m p r o v em eq l l a l 埘o fr e c y c l e d 助粥，t l l es i l r f j 诎锄吣p l a yak e y r o l ei i lm ed 争i i l l d i 玛p r o c 懿s c o n v 饥t i o n a ld e i i l l ( i n ga g 豇l ti sd i 伍c u l tt 0r 廿n o v a ln 地i i l ki n m i x e do 伍c ew a s t ep a p e rb e c a u s eo fi t ss p e c i a ln a n 鹏，趾眺m e n t - 衔锄d l ya g e n tf o r d e i i l l 【i n gm i x e do 佑c ew 嬲t ep a p e ri sd e v e l o p e di l l 吐l i s 硎d e 1 1 1 ee 虢c to fd i f 断饥tt y p 铭o f 趴l r 】f a i 瞰m t si si n v e s t i g a t e d ，龇l dt h ed e i m 曲gm e c h a i l i s ms t u d yo fa g 酉o m e f m i o na g e n t 觚d i n o 唱a l l i cs a l t si sd i s c u s s e d ，w l l i c hp r o v i d es o m en l c o r c t i c a lb 嬲i s f o r l es t l j d yo fi n ：k 咖1 0 v i n g i i l l i sp 印e r m i x o do 伍c ew 嬲t ep 印盯龇l ds m f - a c ea c t i v ea g 肌ti sr 骼e a r c h e d t h e e 行c c to fs i l l 哲ec o r n p o m n to fs 嘲锄ti sd i s c 邺s e d ，姐ds c v e r a l so f9 0 0 de 虢c to fs u r f a c t 锄t i sc h o o s o d 锄dm i x e d t h e nd e t e n n i n e dt h eb e s tr a t i o i ta l s os t u d i e dt h ee f f c e fo fa d h e s i o n w o r ka n di t sb i o d e g r a d a t i o n 1 1 圮r e s u l t ss h o wm a tm a c ，z f c ，m a pw o r kb e s tw h 胁邯e da l o n e t oc o n d u c tm 锄 f o u i l dm a tm a p ：m a c ：z f c = 1 ：1 ：1r e a c h e db e 仕e rd e i n l 【i n gr e s u l t s w h e i lm ea d h e s i o nw o r k i si i l8 0 i l t m mo rs 0 ，t l l ed e i n l ( i n ge 腩c ti sb 甜s oi tc 锄u s e 嬲觚b 勰i so nt h ec h o o s eo f d e i n k i n gs 1 晌戍锄t s m a c ，z f c ，m a p ，t l l et l 玳ek i n d so fs u 嘲c ea c t i v ea g e n t sc 锄d e 伊a d e i l l as h o r tt i m et 0a c h i e v eg o o dr 懿u l t s j d l 弱a na g 哲o m e r a t i o na g e n t ，c a l la g 西o m e r a t ec o m p l e t e l ya tl o w e rt 锄p e r a t u ，w ，1 1 e n t l l ej d - 1d o s a g ei so 2 5 ，t h e s t i 币n gi n t e i l s 时i sr e a c h e d4 0 洲m 氓a9 0 0 dd e i i l l 【i n ge 仃融i s r e a c h e d n o w ，t l l ew h i t 懿si s9 6 i s o ，t h e l ld u s td e 黟i s4 6 4 5 m m 2 g a d d i n gi n o r g a l l i cs a l ti i l 廿l ed e - i i l l 【i n gs y s t e m _ i lc h 觚g et h ez e t ap o t e n t i a l ，w i l i t 饥懿s ， d u s td e g r e e 锄dm ea b s o r b 锄c e 1 1 1 ee 侬赋o ff o u rs a l t0 nm eb r i g l l 协骼sa l l dd u s 够i i ld e i n l 【i n g p u l pi sf o l l o w e d ：c a c l 2 a 1 2 ( s 0 4 ) 3 眦a m g c l 2 a n dw h 吼m ec a c l 2 锄。眦ti s l 5 ，i t g e t 廿l e1 0 w e s td e g r e eo f vd u s t y ，勰4 2 4m i 十g b r i g l l 仃l 懿su p t 09 5 6 i s o 啪l 饥m eg ad e i i l l 【i n g 孵殂te 仃t i v e l i dc o n t 咖i s9 5 ，d o s a g ei so 4 ，m eb e s t p r 0 懈sp 锄m e t 懿：p u l p t i i i l ei s3 0 i i l i 玛叫pt 锄p 唧札鹏i s5 0 ，n a o hd o s a g ci s1 o ， n a 2 s i 0 3 锄。啪ti s3 o ，h 2 0 2d o s a g ei s1 o ，ab e t t 盯d e i n l ( i n ge f 融i sr e c e i v e d c o m p 鲫e d w i lc o m m 盯d a l 觚di i l l p i 呲d e i i i i ( i n ga g e n t ，i t sw l l i t e n 鹪sh 嬲i n 飘；弱e d ，d l 塔th 弱d 他勰e d s i 鲥f i c a n t l y t h ew 1 1 i t e i l 骼sa c h i e v 懿9 6 4 9 i s o ，圮( 够i s3 9 6 删g a c c o r d i l l gt 0c 0 瓯m ep r i c eo fg a i sm u c hl o w 盯m 锄c 伽m e r d a ld e i n l 【i n ga g e n t ，t l l e s c l f = i 1 1 l 【i n ga g e n tg a i sar e l a t i v e l y9 0 0 de 侬斌o f d e i n l 【i n ga g e n t 一k 对w o r d s ：m i 】【e do 伍c ew 鹤t ep a p e r ；d e i l l k i n g ；鲫晌嘲m t s ；c 0 m p o u n d ；a g 舀o m 训0 n ； i i l 0 删cs a l t 目录 目录 摘要i a b s 仃a c t 。i i e jj 录i 第一章绪论l 1 1 混合办公废纸( m o w ) 脱墨的特殊性1 1 1 1 混合办公废纸的印刷方式1 1 1 2 混合办公废纸的油墨种类3 1 2 新型油墨的脱除方法4 1 2 1 酶法脱墨4 1 2 2 超声波脱墨5 1 2 3 溶剂法脱墨6 1 2 4 附聚脱墨法6 1 2 5 磁性脱墨6 1 2 6 中性脱墨6 1 2 7 蒸汽爆破法脱墨7 1 2 8 高分子聚凝脱墨7 1 2 9 高压电场法脱墨法7 1 3 表面活性剂在混合办公废纸脱墨中的应用。7 1 3 1 表面活性剂的结构及作用机理。8 1 3 2 表面活性剂的种类8 1 3 3 表面活性剂的作用8 1 4 环保型表面活性剂9 1 4 1 环保型表面活性剂的分类及性能9 1 4 2 环保型表面活性剂的降解9 1 5 本论文研究的意义及内容l o 第二章表面活性剂的脱墨l l 2 1 脱墨机理1 l 2 1 1 油墨剥离机理l l 2 1 2 浮选机理。1 l 2 2 实验原料和仪器设备1 2 2 2 1 实验原料1 2 2 2 2 实验设备1 3 2 3 实验方法13 2 3 1 备料1 3 2 3 2 浸泡13 2 3 3 水力碎浆13 目录 2 3 4 浮选。1 3 2 3 5 抄片。1 4 2 3 6 脱墨剂的降解实验。1 4 2 4 脱墨性能评价。1 4 2 4 1 白度法1 4 2 4 2 脱墨得率。1 5 2 4 3 图像分析法15 2 4 4 表面张力的测定15 2 5 结果与讨论1 5 2 5 1 单组分表面活性剂的脱墨1 5 2 5 2 多组分表面活性剂复配脱墨。1 7 2 5 3 表面活性剂降解2 1 2 6 本章小结2 3 第三章附聚脱墨实验2 5 3 1 实验原料2 5 3 1 1 新型油墨2 5 3 1 2 化学品2 5 3 2 实验设备2 5 3 3 实验方法2 6 3 3 1 油墨附聚实验2 6 3 3 2 混合办公废纸附聚实验2 6 3 4 实验结果及讨论2 6 3 4 1 附聚机理2 6 3 4 2 温度对附聚的影响一2 8 3 4 3 附聚剂最佳用量的确定。2 9 3 4 4 附聚时间的影响3 1 3 4 5 搅拌强度的影响3 l 3 5 本章小结3 2 第四章无机盐对脱墨效果的影响。3 3 4 1 实验原料及设备。3 3 4 1 1 实验原料。3 3 4 1 2 实验设备：3 3 4 2 实验方法3 3 4 3 结果与讨论3 3 4 3 1 无机盐脱墨过程中的作用机理3 3 4 3 2 无机盐化合物对脱墨分散体系z e t a 电位的影响3 4 4 3 3 无机盐对脱墨浆尘埃度和白度的影响3 5 目录 4 3 4 不同种类无机盐对吸光率的影响3 7 4 4 本章小结3 7 第五章 自制脱墨剂的制备及工艺参数研究。3 9 5 1 实验原料及设备3 9 5 1 1 实验原料3 9 5 1 2 实验设备3 9 5 2 实验方法。3 9 5 2 1 脱墨剂的制备。3 9 5 2 2 脱墨实验3 9 5 3 实验结果及讨论4 0 5 3 1 脱墨剂固含量的确定4 0 5 3 2 脱墨剂的最佳用量4 0 5 3 3 脱墨最佳工艺4 l 5 4 自制脱墨剂g a 与市售脱墨剂对比4 4 5 5 本章小结4 5 第六章结论4 7 致 射4 8 参考文献4 9 附录： 作者在攻读硕士学位期间发表的论文一5 3 n i 第一章绪论 第一章绪论 随着世界环境日益恶化，人们的环保意识也不断加强，为了保护环境，减少城市固 体废物处理负荷( 废纸约占l 3 ) ，降低森林原木的砍伐，保持生态平衡，废纸回收利用越 来越引起人们的重视，二次纤维回用可以给造纸企业带来了诸多好处，如节约投资、降 低成本、减少污染、改善质量等很多好处。废纸经过人们消费之后，其主要纤维部分并 没有发生变化，仍然可以回收利用制成再生纤维造纸，因此废纸是造纸工业十分重要的 纤维资源，由于具有经济和环保上的优势，加上应用技术的不断改进和日趋成熟，废纸 的利用率迅速提高，废纸制浆生产线的产量已达到日产1 0 0 0 吨的规模。因此废纸作为 再生资源很早就被发达国家所重视，有人把废纸称为“城市中的森林，不少国家通过 政府或地方当局的立法，强制造纸企业使用一定比例的废纸资源，将其作为一项使造纸 工业可持续发展和实现环境保护的措施。所以扩大废纸回收量是解决造纸工业纤维来源 的重要途径。目前，世界各国都把废纸回收利用作为一项重要的工作来抓，包括扩大进 口废纸和强化国内废纸回收利用，从社会舆论和经济政策等方面促进加大废纸回收利 用。在废纸的利用中，有大约1 5 为脱墨浆，用于生产新闻纸、卫生纸和文化用纸，而 且随着办公自动化的发展，办公废纸的数量越来越多，混合办公废纸将成为大量高质量 纤维的重要来源。它具有纤维长，品质好，价格低廉的优点，是较好的潜在再生纤维资 源。混合办公废纸回收主要问题是非接触式印刷废纸占有较高的比例，同时废纸中难脱 墨成分也在不断增加。这些难脱墨废纸主要是指激光打印纸和静电复印纸等，它们在办 公废纸中的比例高达7 0 8 0 ，是混合办公废纸的主要成分，也是影响脱墨浆质量的 关键。静电复印或激光打印废纸上的油墨属于热塑基( h e 衄o p l 枷c - b 舔e d ) 油墨或热熔性 油墨，是混合办公室废纸回收的主要污物。这类废纸经水力碎浆机处理后，油墨颗粒分 散成薄片状结构，传统的化学脱墨法对这种新型油墨的脱除并不十分有效，并且由于使 用大量化学品，需花费高额的废水处理费来满足环保要求，因此研究高效的办公废纸用 脱墨剂很有实际意义【l 羽。 1 1 混合办公废纸m o 、们脱墨的特殊性 混合办公废纸主要包括激光打印纸和静电复印纸。国外通常是一部分漂白硫酸盐针 叶木浆掺以部分漂白阔叶木浆作为原料；国内除了使用化学针叶木浆外，也有加入少量 漂白化学竹浆和草浆。混合办公废纸是高质量纤维原料的主要来源，其经充分脱墨后可 用于生产卫生纸、高档新闻纸及文化用纸。油墨脱除的难易与纤维种类、印刷方式、油 墨组成等有关。某些纸种，如油基油墨印刷的新闻纸可以用常规脱墨方法处理而非接 触印刷纸的油墨是很难脱除的。混合办公废纸之所以脱墨困难，就是因为它采用特殊的 印刷方式和油墨类型【4 - 8 】。 1 1 1 混合办公废纸的印刷方式 油墨按照印刷方法可以分为接触性印刷油墨和非接触性印刷油墨。接触性印刷油墨 是由色料、连结料和助剂按照一定比例混合，经反复研磨、轧制而成的稳定均匀分散体 江南大学硕士学位论文 系。非接触印刷是指不施以任何冲击力就能在承印物上形成文字或图像的印刷方式。根 据成像原理和方法的不同，可分为电子成像、磁性成像、电离射线成像等。其中，静电 复印机和激光打印机属于电子成像。非接触性油墨包括复印和激光打印油墨，是粉状固 体小颗粒，以热塑性树脂为主，加入烯烃、颜料、电荷控制剂和流动化剂等物质。当油 墨加热至熔融后，再加压力以使其固定在纸上【2 9 】。 1 1 1 1 静电印刷 静电印刷是一种间接的印刷方法，潜在的图像和文字先在一带有光电导体的表面上 成形，再传递到纸上，带电荷的表面收到光反射下来的图文后被复制下来。之后此光线 反射下的印刷范围的表面电荷消失，但文字图像部分仍保留着部分电荷。此表面暴露在 相反电荷的微粒上，形成可见的文字图像，将文字图像传递到纸页上。其中微粒起着油 墨的作用。一般微粒是干燥型的，有时也含有少量硬脂酸锌作为干燥物的润湿剂。静电 复印纸的上墨过程通常分为四个步骤：首先影像( h i l a g e ) 传送至充满静电荷的金属圆鼓表 面，导像面( p h o t o c o n d u c t i v es l 】r f a c e ) ，接着显像剂( t o n 哪也传送至导像面显示影像，然 后纸送至圆鼓，利用静电荷转移显像剂成像，最后纸进入固定区固定显像剂【1 0 1 。 1 1 1 2 油墨喷射印刷 喷墨打印是近期开发出来的一种低噪声印刷技术，其基本工作原理是：在喷墨头中， 墨水和喷头合为一体。在打印时，当电信号作用于喷墨头的发热电阻时，迅速产生热量， 使附近的墨水汽化，产生真空气泡，随着气泡的增大，墨水从喷嘴喷出印到纸上，同时 毛细管作用，使喷嘴吸入更多墨水。这个过程反复进行，每秒可产生数千个气泡，可达 到较高的分辨率。按操作方式分为连续喷墨式和间歇喷墨式，按油墨形态有液态喷墨和 固态喷墨之分【2 ，1 1 - 1 2 1 。 1 1 1 3 激光印刷 激光印刷是利用激光光束形成图像的，首先将数据转换为数字信号，再用激光束在 硒鼓面上进行横向扫描，按点阵组成字符，使鼓面感光，构成负电荷字符潜影。当鼓面 经过墨粉时，曝光部分就吸附上墨粉，然后将墨粉转印到纸上，纸上的墨粉经过加热熔 化，形成永久性的字符和图像。激光打印机的打印过程大致如下：首先激光打印机接收 从电脑传过来的数字信号，进而将这些数字信号转换成打印机的指令，然后利用这些指 令控制激光光束。激光光束再通过折射作用到感光鼓上。同时，感光鼓转动并且牵动其 它的齿轮将纸张拖入另一个带电的线圈，让纸张表面也充满静电，当感光鼓继续转动时， 光电匣就会和碳粉匣接触，让碳粉匣产生与感光鼓相反的电场，利用异性相吸的原理； 碳粉被感光鼓上带有异性电的区域所吸引，碳场就会粘在感光鼓相应的位置上，接着纸 张通过感光鼓，利用加之于纸张上的电压比感光鼓强的方式，纸张会将感光鼓上的碳场 吸引过来，附着在纸张上。最后，另外一组滚轮将纸张拉过去，然后加热把碳场中的蜡 融化固定在纸上，就完成了整个打印过程【1 3 1 5 】。 2 第一章绪论 1 1 2 混合办公废纸的油墨种类 由于办公自动化程度日益提高和普及，新型印刷技术的问世，油墨和调墨油的种类 也日益增加，当今的混合办公废纸中，使用紫外光固油墨、激光印刷油墨、苯胺印刷油 墨等新型油墨已占相当数量，该油墨比以往印刷油墨牢固、耐磨、耐水、耐酸碱，故常 规的碱法脱墨工艺对其不起作用。这些油墨是造成混合办公废纸脱墨困难的主要原因。 1 1 2 1 水性苯胺油墨 水性苯胺油墨印刷时不用有机溶剂，对环境污染少，安全，印刷板洗涤方便，近年 来在印刷业中得到广泛应用。该油墨主要是以丙烯酸丙烯酸盐共聚物作为粘结料。但这 种油墨在常规浮选法中不能除去，是因为经过水力碎浆机后，油墨颗粒变得十分细小 ( o 2 o 3 u m ) 。正由于油墨颗粒很小且是亲水性的，因此不能为通常使用的捕集剂所集 聚，导致继续悬浮在水中，油墨颗粒的存在导致废纸浆的白度降低。在浮选水性油墨时， 使用阳离子表面活性剂可以取得较好的脱墨效果。另外，由于水性苯胺油墨的粘结用树 脂，它在较高p h 值条件下具有分散功能，因此将碎浆机处理废纸时的p h 值由9 1 0 降至7 8 可提高脱墨效果【1 5 1 引。 1 1 2 2 激光印刷油墨 目前，办公废纸中最常见的的是激光印刷废纸，其印刷过程是借助热熔的方法将油 墨印在纸上的。该调色油墨常用的粘结剂是苯乙烯一丙烯酸类树脂。激光印刷油墨中的 粘结料也是不被水力碎浆机中加的氢氧化钠所皂化的，因而当纤维在碱性条件下润胀一 时，部分调色油墨会成片地从纤维上剥离，但仍有相当部分的油墨颗粒粘附在纤维上。 这样，经过水力碎浆机碎解后，形成的扁平状油墨颗粒，有的因为过大而难以通过浮选 法除去，而有的又过小难以为除渣器和筛选除去。 1 1 2 3 紫外光固化油墨 紫外光固化油墨主要由颜料、光固化连接料、光敏剂和辅助剂等组成。在紫外线光 照作用下，油墨中的光敏物质分子分解成高活化的原子或原子团。这些原子团使含有不 饱和键的有机化合物诱导产生一系列的光引发链反应，最终达到交联聚合固化干燥的目 的。不饱和树脂在光固化条件下的交联反应使油墨在纤维表面形成一层不可渗透的薄 膜，从而给脱墨带来了困难。当这种废纸在碱性条件下疏解时，碱对这种光固化油墨膜 的皂化作用不大，当纤维润胀后，疏解作用会使油墨膜成片脱落，据测定，这些油墨片 在疏解后其密度可达1 2 5g ，c m 2 1 3 5g 锄? ，导致他们难以被除渣器除去【l l 1 9 翊。 1 1 2 5 光泽漆 光泽漆主要是由改性醇酸树脂、酚醛树脂和聚胺酯等组成，经过紫外光固化或交联 后在纤维上面形成了一层坚固的薄膜。光泽漆同样不易受水力碎浆机及碱性条件的影 响，在疏解过程中呈薄膜状、易变形、难断裂，会堵塞除渣器的排渣口和压力筛的筛孔 缝，影响生产。 3 江南大学硕士学位论文 总之，非接触印刷油墨通常包括颜料和低分子量热塑性聚合物。尽管也常使用彩色 颜料，所用的聚合物通常是低分子量苯乙烯甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯丙烯酸酯、苯乙 烯丁二烯共聚物和聚酯。有时将蜡掺入油墨以改善它们的固着效果。对这些聚合物的主 要要求是：( 1 ) 溶点在1 2 0 至2 0 0 之间；( 2 ) 耐温，具有较好的稳定性；( 3 ) 在1 5 0 左右 时，必须呈熔融状态；( 4 ) 它们的玻璃化转移温度( 软化点) 必须在6 5 和7 5 之间【1 5 2 3 2 5 1 。 1 2 新型油墨的脱除方法 混合办公废纸不同于传统印刷废纸，近年来，国内外造纸工作者对混合办公废纸脱 墨进行了大量深入的研究，考察了碎浆条件、温度、脱墨剂、脱墨设备等对脱墨效果的 影响。在发展废纸脱墨新技术方面，国内外也进行了大量尝试，并取得了一定进展，例 如高温高浓碎解和低浓碎解、蒸汽爆破脱墨技术、电场法、低温蒸煮脱墨技术和中性脱 墨技术等。这些脱墨技术部分已经工业化，但大多还处于中试研究阶段。针对混合办公 废纸而发展的脱墨新技术还包括超声波脱墨、酶法脱墨、溶剂法脱墨和磁性法脱墨等， 都具有较大的发展潜力。 1 2 1 酶法脱墨 生物酶法是比较有效的脱墨方法之一。生物酶的加入可以明显改善混合办公废纸的 脱墨效果，在较低的酶用量下就可以使脱墨浆的残余油墨含量大大下降。用于办公废纸 酶法脱墨的生物酶主要有半纤维素酶( h 锄i e e l l u l 弱e ) 、纤维素酶( e e l l u l 鹬e ) 、脂肪酶 ( “p 弱e ) 、漆酶( l a c c 嬲e ) 和淀粉酶( a m y l 硒e ) 等1 1 3 】。尤其是纤维素酶，已被广泛用于混 合办公废纸的脱墨。关于酶法脱墨的机理，目前存在着二种观点【1 7 】：e m ( s o s n 认为，油 墨与纤维间的结合点具有较大的应力，酶先作用于这些区域，使纤维和油墨之间的连接 变松弛，从而使油墨易于脱除；z y e e r 等人认为，由于剪切力的作用，使油墨在纤维上 突起，然后酶作用于这些突起部位，使油墨与纤维分离。同时，酶作用于纤维表面的细 纤维，使纤维表面变得光滑，在机械力作用下油墨易于分离。混合办公废纸常用淀粉作 为表面施胶剂，因此将纤维素酶与淀粉酶混合，亦取得了较好的脱墨效果。酶处理有助 于破裂油墨颗粒和除去油墨粒子，与传统的生产工艺技术相比，生物酶脱墨技术具有以 下优点：( 1 ) 化学药品用量相对较少；( 2 ) 工艺简单；( 3 ) 成纸的性能好，滤水性好，泡沫少， 抗张强度、白度增加；( 4 ) 能量消耗较低，一定程度上提高了纸浆得率；( 5 ) 对环境无污 染【1 2 御7 】。 大量研究表明：酶与表面活性剂进行生物脱墨是一项有利于环境且有助于提高效能 的新工艺，可成功地用于办公废纸的脱墨，以生产高级印刷书写纸等高档产品【1 9 】。 f 础用碱性纤维素酶处理复印纸和激光打印纸，结果表明，酶脱墨浆白度比对照样品 有较大提高，残余油墨( 尘埃度) 比对照减少9 4 。研究还显示，多组分纤维素酶系统 中，单组分酶对不含磨木浆的非接触印刷纸的脱墨起主要作用；h e i s e 等人报道了酶对 非接触印刷纸脱墨的生产试验结果。少量酶与表面活性剂共同使用，使得脱墨效率大大 提高。纸浆的滤水性能和强度也在一定程度上有所改善，酶脱墨废水的耗氧量和毒性也 比对照废水要低【11 划。 4 第一章绪论 李宗全、于红等人曾研究了纤维素酶、木聚糖酶及淀粉酶在混合办公废纸脱墨中的 协同作用，实验结果表明两种单一组分的内切酶与木聚糖酶以及a 淀粉酶的协同作用 可以明显改善脱墨效果，与化学脱墨浆相比，脱墨浆的尘埃度大大下降，并且两者的物 理强度相差不大。淀粉酶可用于对混合办公废纸进行脱墨。利用n o v 0 趵m 鹳公司提供的 淀粉酶对办公废纸进行脱墨工艺的优化，结果表明：在适宜的条件下，淀粉酶可使混合 办公废纸的脱墨率达到9 3 【2 川。 陈鹏，林鹿等人利用脂肪酶用于m o w 的脱墨，讨论其最优脱墨工艺条件，分析其 脱墨效率，研究发现脂肪酶l i p 嬲ef b mp o r c i n ep 锄c r e 勰的脱墨效率为9 1 1 3 ，成纸白 度为8 3 0 8 l s o l 2 4 】；脂肪酶l i p a s e 舶mc 锄d i d am 9 0 s a 的脱墨效率为8 6 o ，成纸白度 为8 0 2 2 i s o 。漆酶具有催化氧化酚类化合物的能力，可以直接降解办公废纸中苯胺类 印刷油墨及酚醛树脂等连接料，起到脱墨的目的。尤纪雪等人经过实验得出漆酶脱墨最 佳工艺条件是：浆浓1 0 ，浮选时间l o m i n ，p h 值4 5 ，温度4 0 ，反应时间4 0 m i n ， 酶用量9 i u g ；在此条件下浆料白度为8 5 9 s b d ，油墨脱除率达到7 2 0 4 。再经碱抽 提后，脱墨浆的白度和油墨脱除率分别达到9 1 9 s b d 和9 3 0 3 。在此基础上又探讨 了漆酶和淀粉酶混合脱墨的最佳配比，并把生物法脱墨与化学法脱墨的效果进行了比 较。研究结果表明，漆酶与淀粉酶混合脱墨的最佳配比为4 0 ：6 0 ；与化学法脱墨相比， 混合酶脱墨后浆料的自度和油墨脱除率分别提高7 1 个百分点和1 4 2 【1 2 3 2 - 3 3 】。 1 2 2 超声波脱墨 超声波是指频率大于1 6 l ( h z 的声波。超声波脱墨机理是声波传过物质时，物质分子 会在声波传播方向上发生振动。如果这种作用发生在液体中，周期性的压力变化将导致 液体中发生空穴现象，或形成直径约为0 1 o 。2 i 姗的小气泡。当气泡受到超声波的作 用时，可以吸收因超声波持续压缩和膨胀周期而产生的能量，从而导致其大小发生波动。 当气泡增大时，其体积增大，但有个临界状态。在这种状态下，它可以从超声波中吸收 能量，并迅速增大，继而爆破。这个能量产生的作用可以使油墨粒子从纤维表面移开； 还可使其自行碎解。 n o 咖锄等人报导了使用超声波脱除激光印刷废纸油墨，其结果表明：超声波处理废 纸浆，可使二次纤维的油墨颗粒脱落，同时大颗粒可以碎解成小颗粒。激光印刷废纸中 含有的大量的新型油墨颗粒，利用超声波处理可使它们从二次纤维上脱落并被碎解成小 颗粒，然后采用适当的方法将它们除去【3 4 】。 s c o t t 和g e r b e r 用超声波对静电复印纸进行了脱墨实验，先采用5 0 0 w 压电传感器产 生的超声波，考察了超声波循环次数、强度、p h 值、浆浓等因素对苯乙烯丙烯酸酯油 墨和苯乙烯一丁二烯油墨脱除效果的影响，通过实验证实了超声波能量可以将油墨颗粒 大小降低至可用常规法除去的水平【3 5 枷】。 与水力碎浆脱墨相比，超声波脱墨的废纸浆强度较好，白度较高。超声波的作用使 纤维的细化程度增加，纸浆强度性能改善，游离度降低，而能耗略低。现在废纸回收已 不再将激光打印纸与普通的办公费纸进行分离，用超声波脱墨技术将成为一项最有效的 措施。 s 江南大学硕士学位论文 目前有种新的脱墨趋势是采用溶剂法结合超声波处理办公废纸，由于溶剂的作用可 以破坏碳粉与树脂型连接料间的结合，再经过超声波处理的作用，将油墨粒子进一步打 碎，然后在浮选和洗涤过程中除去，可以大大提高混合办公废纸的脱墨效果【1 5 4 1 郴l 。 1 2 3 溶剂法脱墨 溶剂法脱墨是利用溶剂代替水将废纸中的石蜡、油墨、树脂等溶解除去。即只用溶 剂不用水，或用少量水。当脱除激光打印和静电复印油墨时，可用加热后的松节油溶解 固定激光油墨，冷却后通过筛选、除渣将这些固定物除去。 1 9 9 5 年加拿大安大略省公司发明了一种新的溶剂脱墨法，主要是用丁氧基乙醇的水 溶液进行实验，因为丁氧基乙醇的水溶液在p h 值1 1 时是良好的脱脂剂。它能将废纸中 的激光打印油墨、静电复印油墨、胶粘剂等从废纸中有效地分离出去【1 1 凋。 日本w 弱e d a 大学研究指出，调色剂是一种固体微粒，由许多亚微米级的颜料组成。 开始时这些颜料像“锚”一样溶解在纤维中，脱墨时树脂不能被碱所皂化，利用煤油可 以提高混合办公废纸的调色油墨去除效率，就像将“锚从纤维中“拔出来 一样【2 7 彤删。 。1 2 4 附聚脱墨法 附聚脱墨法是用附聚剂将碎浆过程中剥离下来的片状调色剂聚集成4 0 0 岬以上，密 度较大的球形颗粒，然后经筛选、净化除去。d 砌i i l 酉o n 采用附聚法处理静电复印纸和 激光打印纸，结果发现，附聚可以有效的脱除此类油墨，使脱墨浆的白度明显提高，尘 埃度明显降低【1 5 4 7 4 引。 1 2 5 磁性脱墨 静电印刷和激光印刷所用的油墨由碳黑、磁铁矿粉和热塑性树脂( 通常为p v c ) 组成， 这类油墨具有磁性，将其碎解后，可以借助磁铁的吸引作用将油墨与纤维分离开来。在 脱墨浆体系中，磁性颗粒受到磁场对它的吸引力( f 1 ) 和液体对它的拖拽力( f 2 ) ，而非磁性 的纤维只受流体对它的拖拽力f 2 ，因此可以根据受力大小的不同将其与油墨颗粒分开。 广西大学的吴琴研究了混合办公废纸附聚一磁性法脱墨工艺过程，以十八醇作为附 聚剂，添加了磁铁矿微粉用来改善油墨附聚物的磁化率，结果表明：作为油墨微粒附聚 剂的十八醇能显著的提高混合办公废纸脱墨效率；添加具有强磁性的磁铁矿微粉可以明 显改善油墨附聚物的磁化率，从而提高混合办公废纸的脱墨效率。而且附聚一磁性脱墨 法具有更高的纤维得率和更低的废水污染负荷【1 5 4 7 删。 1 2 6 中性脱墨 中性脱墨是近年来新出现的一种新型脱墨技术，即在不加碱的情况下进行脱墨。该 方法克服了传统脱墨存在的缺点，对于难脱墨废纸有较好的效果。中性脱墨不仅提高了 脱墨效率，降低了废水处理成本，还减小了对环境的污染。公维光利用自制的中性脱墨 剂对静电复印纸和激光打印纸的中性脱墨工艺进行了研究，证实对混合办公用纸进行中 性脱墨，能够取得较好的效果。因此中性脱墨不失为处理混合办公废纸的一种较好的脱 墨方法【2 删。 6 第一章绪论 1 2 7 蒸汽爆破法脱墨 j r m 踟饶对比了蒸汽爆破法和常规脱墨法处理混合办公废纸的脱墨效果。蒸汽爆破 法处理后纸浆的白度略低于常规脱墨法纸浆的白度。虽然爆破法纸浆的白度较低，但油 墨的粒径在5 2 5 岬之间，用洗涤法即可除去。r h m 鲫、l 他s s a u l t 等人认为，蒸汽爆破 法的高温能够软化墨粒并使之凝聚成较大的颗粒，而且调色剂一般都含有f c 3 0 4 ，对磁 敏感，采用蒸汽爆破碎浆和磁吸附分离相结合的办法对混合办公废纸进行了脱墨研究， 发现这是一种快速脱除调色剂油墨的方法，纤维总收率为6 0 8 5 【2 ”o 】。实验曾对比 研究了未处理( 经过碎浆) 、蒸汽爆破法和蒸汽爆破磁性处理三种方法处理混合办公 废纸油墨实验结果的残余油墨量，结果表明，蒸汽爆破磁性处理所得浆的各种粒径的 残余油墨量远远低于另外两种法，脱墨效果较为明显。 1 2 8 高分子聚凝脱墨 高分子凝聚时，首先是使悬浮的颗粒充分稳定分散，加人凝聚剂后，凝聚剂选择性 地吸附在一部分颗粒表面并形成絮团，进而与另一部分处于稳定分散的颗粒分离。其脱 墨的关键在于选择合适的凝聚剂。高分子凝聚是极其复杂的物理化学过程，其基本原理 是“架桥 机理。凝聚剂多为聚合物分子，是高分子量的长链大分子，并含有能与表面 相互作用的化学基团。当一个聚合物分子与一个颗粒相互碰撞时，聚合物分子中的某些 基团就会吸附在颗粒表面上，而其余部分则伸向溶液。如果另一个具有吸附空位的颗粒 接触到聚合物分子的外伸部分，就会发生同样的附着。这样两个颗粒借助于聚合物分子 形成聚集体。如果未碰到第二个颗粒，该聚合分子的外伸部分可能吸附到原先被吸附颗 粒的其它位置上，此时聚合分子不再起桥连作用。当然，凝聚剂的用量也不宜过多，当 凝聚剂添加过量时，颗粒表面由于已没有吸附空位而使聚合物失去了架桥作用。同时由 于高分子吸附膜的空间位阻效应使颗粒间互相排斥，颗粒又重新处于稳定分散的状态。 同样，强烈或长时间的机械作用也使聚团散开，聚合物分子的外伸部分反过来又吸附到 原吸附颗粒表面的其它空位上，从而使颗粒又重新分散，起不到聚凝的作用【1 5 卜5 3 1 。 1 2 9 高压电场法脱墨法 高压电场法是一种