（林产化学加工工程专业论文）中性化学法废纸脱墨研究.pdf

摘要 本论文主要针对碱性脱墨的缺点和弊端，探索研究了一种适应废旧新闻纸脱墨 的新的工艺方法一中性脱墨。主要选用了多种具有不同功能的表面活性剂，采用 洗涤法脱墨路线。通过各种表面活性剂的单独和复配作用，考察表面活性剂的复配 能力和在中性条件下的脱墨作用，选择出适应本次实验的最佳的中性脱墨剂。探讨 中性脱墨过程的最佳工艺条件，讨论各实验因素对脱墨效果的影响。通过漂白实验、 与碱性对比实验和检测实验，考察中性脱墨浆的各种性能，以探讨中性脱墨实验的 适用性和应用性。研究结果表明： ( 1 ) 通过表面活性剂、机械和加热的作用，可以实现中性条件下的脱墨。 ( 2 ) 表面活性剂的复配在中性脱墨过程中起到很大的作用。非离子表面活性 剂的复配能力较强。一般来说，随着脱墨剂中应用的表面活性剂种类的增多，对浆 中油墨粒子的脱除作用增多，脱墨效果增强。 ( 3 ) 在本次实验范围内，对中性脱墨剂的工艺条件的确定，可依据不同的实 际情况，进行合理选择。 ( 4 ) 中性脱墨简化了脱墨工艺过程，需加入的化学试剂种类较少，成本降低； 脱墨废水c o d 值较低，对环境的污染负荷较少，降低废水处理成本；中性脱墨浆具 有良好的漂白能力；能接近或达到碱性脱墨的成纸白度。 关键词废纸脱墨中性脱墨表面活性荆 a b s t r a c t a i m i n g a tt h ed i s a d v a n t a g eo fa l k a l i n ed e i n k i n g ，t h i sa r t i c l ed i s c u s s e dt h ed e i n k i n g o fr e c y c l e dn e w s p a p e ru n d e rn e u t r a lc o n d i t i o n t i f f se x p e r i m e n tu s e ds o m es u r f a c t a n t s t h a th a v ed i f f e r e n tf u n c t i o nt od e i n kb yw a s h i n g w er e v i e w e dt h ec o m p l e xa n dd e i n k i n g c a p a b i l i t yo f s o m e s u r f a e t a n t sr e a d e r n e u t r a lc o n d i t i o nb yt h ea c t i o no f s i n g l eo rc o m p l e x s u r f a c t a n t s ，a n dc h o o s et h eo p t i m u m t e c h n i c so f n e u 廿a ld e i n k i n gf o rt h i se x p e r i m e n t t h e o p t i m u m t e c h n i c so f n e u t r a l d e i n l d n g a n dt h ee f f e c to f e x p e r i m e n tf a c t o ro n d e i n k i n g w i t s a l s oi n v e s t i g a t e d 。t h i sp a p e rs t u d i e dt h ec a p a c i t yo fn e u r a ld e i n k i n gp u l pt h r o u g h ， b l e a c h i n ge x p e r i m e n t , t h ec o m p a r ew i t ha l k a l i n ed e i n k i n g ，a n dd e t e c te x p e r i m e n t ，t o r e s e a r c hi n t ot h ea p p l i c a b i l i t yo fn e u t r a ld e i n k i n ge x p e r i m e n t t h er e s u l t ss h o w e da s f o l l o w s ： ( 1 ) t h en e u t r a ld e i n k i n gc a nb er e a l i z e db y t h ea c t i o no f s t t f f a c t a n t , m e c h a n i s m a n d h e a t i n g ( 2 ) t h ec o m p l e x o f s u r f a c t a n th a sa ne f f e c to nn e u t r a ld e i n k i n g t h e c o m p l e x c a p a b i l i t yo f n o n i o n i cs u r f a c t a n ti sb e t t e r u s u a l l ys p e a k i n g ，t h es p e c i e so fs u r f h c t a n ti s m o r e t h ef u n c t i o no f t h e d e i n k i n ga g e n t t ot a k eo f f t h ei n k p a r t i c l ei sb e t t e r ( 3 ) i nt h i se x p e r i m e n t , w ec a nc h o o s ear e a s o n a b l en e u t r a ld e i n k i n gt e c h n i c sb a s e o n t h e f a c t ( 4 ) t h en e u t r a ld e i n k i n gm a k e t h e d e i n k i n g t e c h n i c sf l o we a s i e r , t h ec h e m i c a l r e a g e n t st h a tn e e d e di sf e w e r ；t h ec o s ti sr e d u c e d , t h ec o d o fw a s t ew a t e ri sl o w e r , t h e c o s tt od e a lw i t ht h ew a s t ew a t e ri sd e c m a s g da n db ef r i e n d l yt ot h ee n v i r o n m e n t ；t h e n e u l r a l d e i n k i n gp u l ph a sb e t t e rc a p a b l eo fb l e a c h i n g ，c a nb ec l o s eo rr e a c ht ot h e b r i g h t n e s so f a l k a l i n ed e i n k i n gp u l p ， k e y w o r d s ：w a s t e p a p e rd e i n k i n g n e u t r a ld e i n k i n gs u r f a c t a n t 童堡垡兰鎏瘗堑鍪墨鍪塞 一 l文献综述 1 1 研究背景 1 1 1 废纸闼收的意义 2 l 整纪是绿惫琢僳毽纪，是可持续发展蓬荛。l 毳死年来，夔蕊入翻琢傈意识 的加强，世界锫国加强了对森林资源的保护，使世界范围内造纸原料短缺的问题 同趋尖锐。人们在发展造纸工业的同时不断开发和寻找着造纸利用的新原料和新 方法。遭予资滋窝嚣装载压力，久翻开媲恕裹羝霾浚褥螽，逐激在造纸工数熬凝 料结构中增加二次纤维的眈例。来源于人类社会的废纸已成为造纸工业的重要原 料。 一般懿逡绥过程是采用天然懿疆穆终缍嚣秘，羯：本耪、擎类等，逶过貔理 及化学的方法制成纸浆，然后抄造成纸张。这种传统的制浆过程滞消耗大量的髓 源、化学药品、水以及生产设备，更不利的是会造成严重的环境污染，使后处理 过疆零要缀大豹投资费蠲“3 。透魏，快速发震的造纸王盈愈采惑受到嚣籽、环骤 和资金等因素的制约，而废纸的回收利麟可大大减缓谴种局面。 回收利用废纸与采用原生资源相比，减少了天然纤维原料资源的消耗，可节 约翅水5 0 ，节约能源6 0 7 0 ，节约建没投资约2 3 ；废纸生产过程中不露饕 青蟊蒸煮用的诧学试剂和助荆，减少了化学药品用量，从而使大气污染减少6 0 诱 7 0 ，生物耗氧蹩减少4 0 ，污水中悬浮物减少2 5 ，固体垃圾减少7 0 ，减少了 废赛物对环境嬲污染；此外，与用檀物燃原料制戏的纸浆相比，剿爝废纸劁成嬲 再生浆具有不遴鳙度高、绎缝组织均匀：髓满足生产多数纸张的旗鲞要求、逶糟 性广等优点；在生产中，回收废纸可大大减少项目投资，降低生产成本和运行费 用，提惠经济效益和竞争能力。因此，激月回收废纸制浆造纸具荫十分重要的意 义“1 。 1 1 2 世界废纸回收利用情况 当今全球都十分重援废纸匏露收帮裂爝，戳减少纾维嚣求量。毯赛各重从扩 大利用进口废羝、强他国内废纸回收利用、社会舆论和经济政策镣各个方面德进 加大废纸利用，在欧洲就有人将废纸原料市场称为“新的造纸森林”。1 。在全懒 晁薄嚣内，瘦纸的隧收率翻攀蔫率逐年增长，处理废纸豹技术不敝教逶帮完善， 嗣泼纸浆稍减的纸帮纸板斡产量和晶释也逐年增蕊。1 9 9 5 年世癸纸浆总产量为 东北林业大举硕士学位论文 2 9 1 亿t ，其中疲纸浆占3 4 ；2 0 0 1 年全球纸搴纸板总产量达3 1 8 亿t ，其中睃 纸隧收整1 4 6 亿t ，废纸霉收率为4 5 8 9 。3 ；2 0 0 2 年，全球纸和纸板息产爨为 3 3 1 亿t ，滚纸涵竣蕊量为1 5 5 亿t ，菠纸强浚率达到4 6 ，8 棼“1 。据有关专家预 测”，在2 l 氆纪，全毽赛蒙浆总产羹与壤帮纸援产量懿差距凌越来越大，慈额辩 分将主要由二次纤维来补充。到2 l 越级末，= ：二次纾维将占造纸纤维原料熟7 0 左 右，髓前有些国家和地区已经达到或超过这个水平。现在，许多经济发达国家( 如： 美豳、德国) 都己立法支持废纸回用技术和开发研究工作，并规定了某些纸种中二 次纤维的法定含量。废纸回收再利用愈加引起， 。们的注意。2 0 0 2 年世界各大洲废 纸回收、进出口及消费的具体情况43 ，见淡i - i 和图卜l 所示。 裘1 1 2 0 0 2 年世界各大洲废纸回收、进出翻艇消费量简要统计( 单位：万t ) 地区回收量 进翻爨出口量消费量 “i p 一+ 一。 敬测4 8 7 9 3 9 9 0 81 2 2 8 54 6 4 1 6 锺潮4 8 0 7 ，0 1 5 5 4 s 3 2 7 4 6 0 3 4 。2 大浮瓣2 0 2 6 t 13 8 01 6 5 7 j e 美洲6 8 4 32 5 5 4 1 0 8 2 03 8 5 8 7 拉丁美洲7 3 5 21 7 5 48 i 9 0 2 5 非洲 1 5 4 8 1 8 85 3 1 6 8 3 世界台计1 5 4 6 3 ，22 9 9 7 1 2 6 8 9 3 1 5 7 7 1 0 附记 2 0 0 2 年世界废纸耗用量约为当年妻既殿纸板生产量的4 8 。 圈1 _ 12 0 0 2 年世界各太洲废纸回收比例 目前，世界各涸，无论是资源丰富的发达濑象，还是资源匮乏的发展中国家， 郝十分鬟巍废纸戆嚣较巅矮，力图避一步鼹离发纸匏霹牧搴霹翻露率。表卜2 为 2 0 0 2 年骜鏊家废绥霾狡翻耀毽况跚。 2 生丝些堂鲨堕堑些墨塑堑一 表卜22 0 0 2 年一些国家( 地区) 废纸回收、利用和贸易情况 国家回收量万t回收率 利用率进口量万t 出口量万t 一 一一一一一一一 美国4 3 5 5 1 4 9 4 4 1 53 7 】 1 0 3 7 7 日本 2 0 0 3 66 5 45 96 1 4 41 8 9 7 德国t 3 7 0 0 7 2 26 5 01 8 20 3 4 9 2 韩国5 9 9 8 7 3 57 4 61 3 896 4 英国5 9 3 5 4 7 77 4 24 2 1 3 6 7 法国5 5 8 8 5 1 35 8 21 1 7 3 1 0 5 6 中国台湾2 8 5 3 6 1 68 8 01 0 1 4 0 1 1 3 我国废纸回收利用情况 我国是一个木材纤维资源十分匮乏的国家。世界的森林平均覆盖率为3 1 ， 而我国森林覆盖率仅为1 3 9 左右。废纸回用具有节省原生纤维资源、减少环境 污染，降低能耗等优点，特别是在我国造纸木材资源短缺的情况下，充分合理利 用废纸原料将显得更加重要，已成为我国造纸工业解决纤维原料困难的一项重要 措施”3 。 1 1 3 1 我国废纸回收现状 改革开放以来，随着我国国内原料结构的调整、造纸产量的提高以及造纸工 业的加速发展，废纸用量己越来越大，已从1 9 9 5 年的8 1 0 万吨增加到2 0 0 1 年的 1 6 3 8 万吨，5 年翻了一番。2 0 0 2 年我国废纸浆用量已占造纸用浆总量的4 7 ，然 而我国国内废纸的回收率还不到3 3 ，距世界先进国家和地区的平均水平尚有较 大差距“1 。 由于国内废纸原料非木材纤维含量较高，在纸张生产中难以提高产品质量， 因此，国内不得不大量进口一些木材纤维含量较高、质量较好、利用价值高的废 纸用于国内纸张生产。据统计”1 “，我国的废纸进口量8 5 年为3 万t 左右，9 0 年 为4 2 万t ，9 5 年为9 0 1 万t ，2 0 0 0 年进口废纸3 7 1 3 6 万t ；2 0 0 2 年我国废纸 进口量已增至6 8 7 2 6 万t ；2 0 0 3 年1 g 月份进口废纸量已达6 8 6 8 6 万t ，比2 0 0 2 年同期增长2 6 1 8 ，一跃成为世界废纸进口大国，且这一趋势还在逐年提高。表 卜3 列举了1 9 9 5 2 0 0 2 年来我国废纸回收、利用和进口情况“”。 我国进口废纸来源主要集中在美国、中国香港、日本、荷兰、德国、比利时 等少数几个国家和地区，其中最多的来源于美国，约占全国进口总量的7 0 ；来 源于欧洲和香港地区的废纸量约占2 5 ；2 0 0 1 年以来，日本废纸也开始大量进入 3 一奎i ! 楚些奎兰堡生堂焦鲨奎 一 一 中国1 。 表i - 31 9 9 5 和2 0 0 2 年我国废纸回收、使用疑进口情况 疲纸装总理量疲绒袋联用率泼纸霜牧量 菠纸回收率凌缎进日量 年震 ( 万t ) ( )( 万t ) ( )( 万t ) 废纸利用后带来的节省授赘、降低成本等方面的好处，更给废纸的回收利用 创造了巨大的推动力。中国造纸工业“十五”计划提出，臻求废纸利用比重从2 0 0 0 年熬4 1 提高到2 0 1 0 年4 8 ，2 0 1 5 年达至g5 5 ，其中国产菠纸利用泌震2 0 1 5 年达 虱4 3 。预计赘2 0 1 5 年，我圈纸籍纸板生产蘑将达6 0 0 0 万吨至6 5 0 0 万吨，其年 耗纸浆总量为5 4 6 0 万吨至5 9 2 0 万吨。届时，木浆产量为1 7 8 0 万吨，占3 0 ，而 废纸浆产量将达3 1 4 0 万吨，占5 3 。这意昧着在今后l o 年中，废纸浆的产量将 舔一番”“。 1 ，1 3 2 我国废纸利用情况 我国对废纸的利用和处理，在上世纪7 0 年嫂是通过简单的蒸煮、巯解、打浆、 洗涤蜃麓于轸造或粒移卫生纸鬓低挡藉羝投。至l2 0 毽毙8 0 年代废纸静回收率已 达2 5 左右，少数厂家亦能生产脱墨浆。谶入2 0 世纪9 0 年代后，一嫂大、中型 造纸企业，先后从国外引进了德括生产线崧内的脱墨设备和技术，并对废纸脱墨 裁黧凌纸黢鍪莰餐遗稽了锋露瞧改进与蓟赣，镬我晷废纸稳两楚毽羧零帮疆簧装 配水平得以全面发展”“。 近年来，国内造纸机械机构对废纸处理设备的开发研究做了大爨工作。我们 已开发生产了嚣产戆浮遥规、麓浓瘩力簿装疆及穗关懿囊纸处理设冬懿系歹4 褒绥 脱墨荆，所生产的纸张品种也从低档纸转向新闻纸等中离档的纸种。2 0 0 0 2 0 0 2 年，我国从美国k b c 、奥地利a n d r i t z 等国外公司引进4 0 多套疲纸处理生产线， 年处爨量超过5 0 0 万t 。强喜萋凌纸处理滚稷鼹设置己从繁圈魏增翔型效錾薅、三 4 中性化学法废纸脱墨研究 回路，浮选与热分散都已增加到两道，漂白从一段变为两段，力求达到用低级废 纸生产高档纸和纸板的需求“。 国内一些较大型的纸板生产企业，如上海宏文纸业、福建青州造纸厂、安徽 芜湖东方板纸厂等，利用进口废纸( 废瓦楞纸箱等) 和引进的脱墨设备与技术， 生产出高档产品：以广州造纸有限公司、中华纸业有限公司和南平造纸厂为代表 的企业，分别从国外引进脱墨生产线或主体设备，采用浮选一洗涤综合法，处理旧 报纸和旧杂志纸：宁波中华纸业股份有限公司则使用废纸再生浆作为芯浆和底层 浆，生产涂布白纸板；福州第二造纸厂、南宁新阳造纸厂等中小型企业，利用国 内设备和技术处理旧报纸和旧纸板，生产卫生纸和低档白纸板，均取得了较好效 益“7 。表1 - 4 列举了我国部分新闻纸脱墨生产线的规模“。 表卜4 国内部分新闻纸脱墨生产线规模 国内的设备厂家和化学品生产、研究单位，通过合作攻关，在设备性能、化 学品质的研究方面也取得了很好效果。如：杭州轻工研究所与浙江新市造纸厂合 作开发了小型废纸处理工艺及废纸脱墨系统；辽阳造纸机械厂和福建轻工机械厂 研究的废纸处理装备已形成配套系列，成功地投入生产；山东的一些造纸机械厂 也生产了不同类型的脱墨设备，已有厂家购进使用；还有福建造纸所、杭州化工 研究所、天津科技大学、武汉现代工业技术研究院等单位研究开发的各类脱墨剂， 也得到了用户的认可“”1 。 废纸的回收利用，提高二次纤维的品质是一个解决造纸纤维原料国际性的重 大课题，是当今世界造纸工业发展的总趋势。目前的种种情况表明，废纸回收利 用在我国是势在必行和举足轻重的，将会越来越受到重视。针对我国的实际情况， 东北林业火学硕士学位论文 我们需要增强意识，加强措施，提高国内废纸回收率，促进国内各地废纸回收利 用平衡，深入研究废纸脱墨技术，开发出具有实用新型的废纸脱墨设备及脱墨剂。 所以，对于今后废纸的利用不仅在数量上要有大幅度增长，而且在质量、品种和 处理技术上也要有一个新的提高，才能满足造纸工业发展的需求。 1 2 废纸脱墨技术及研究进展 1 2 1 碱性脱墨 近年来，造纸工业大量使用废纸作为纤维原料，废纸脱墨十分普遍。碱性条 件下脱墨是传统的脱墨工艺，也是全世界范围内正在普遍使用的废纸脱墨方法。 即在脱墨过程中，在水力碎浆机中加入皂化剂、分散剂、吸收剂等无机或有机成 分，使印刷油墨在物理和化学方法的共同作用下，从纤维表面分离出来，并根据 油墨粒子的大小和状态，选用不同的后处理方法使之从浆料中除去。在碱性脱墨 过程中，常用的化学试剂及它们所起的作用“2 ”1 ，列于表卜5 中。 表卜5 碱性脱墨中化学试剂的主要作用 化学试剂 作用 氢氧化钠 调节浆料的p h 值，使废纸纤维润胀，皂化和水解油墨中的粘结剂， 从而使油墨粒子、填料等从纤维表面游离出来；且可以使施胶纸张中 的松香皂化，便于纤维分散 硅酸钠 络合剂，结合多价离子并吸附在胶体颗粒表面；分散剂，促进油墨分 散，并防止油墨颗粒重新沉积丁纤维表面；缓冲剂，使得p h 保持在 要求范围内 过氧化氢 对在碱性条件f 含机浆废纸产生的发色基团起脱色作用；漂白作用； 裂解油墨中醇酸粘结剂的交联分子键，有助于油墨从废纸上脱离 螯合剂 与金属离子反应，防止过氧化氢的分解，如：e d t a 、d t p a 表面活性剂 分散、捕集、润湿、乳化等作用，促使油墨与纤维完全分离 现在比较成熟的碱性脱墨方法就是在传统的废纸碎解、除杂、筛选、漂白、 洗涤之外，在第一次浮选脱墨之后，再增加一段工艺，高浓( 如3 0 ) 、高温下搓 揉分散油墨颗粒，将其碎解为小颗粒，再通过浮选除去。中国广州纸厂e 9 , 2 0 、南 平纸厂”、石岘纸厂”“、齐齐哈尔纸厂等由于生产规模较大，其引进的脱墨工艺 流程中都有高浓高温搓揉分散和二次浮选工序”。 6 ! 堡些堂兰鏖堑些墨婴壅 一一 传统的碱法脱墨技术已经成熟，早已实现工业化。但由于常规脱墨在强碱性 条件下进行，需要使用多种脱墨药品，使脱墨过程排出的污水呈碱性，并含有大 量的残余药品，这些药品中尤其是残余c l _ i 硅酸钠对阳离子絮凝剂的效果有很强的 破坏作用，所以碱性脱墨污水很难处理，回用水质量不佳。此外，n a o h 会从废纸 浆中抽提出木素和其它有色物质，特别是在处理含有机械浆的废纸时，易引起纸 页的返黄和发黑，同时会使废水的c o d 值增高，故此法仍存在p h 值较高，有环境 污染，易产生“碱性发黑”现象等缺点”“。 1 2 2 酶法脱墨 酶是一种由氨基酸构成其主体的蛋白质。目前，用于脱墨研究的酶制剂有脂 肪酶、果胶酶、淀粉酶、半纤维素酶和木素降解酶，其中主要使用纤维素酶和半 纤维素酶。通过选择性地改变酶的组成、用量、反应时间、添加剂及p h 值，可更 有效地把较大的、片状的、结合牢固的油墨粒子变成较小的、非片状的粒子，以 有利于油墨粒子和纤维的分离”5 2 “。 对于酶法脱墨机理的研究，多数研究者认为主要是通过酶的生物催化作用， 减少微细纤维，使纤维表面光滑，有利于油墨粒子从纤维上脱除；还有研究者认 为生物酶能够有选择地作用于油墨与纤维之间的交界面，促进纤维的润胀，使纤 维和油墨之间的连接减弱，再通过适当的机械处理，使油墨粒子能比较完全地从 纤维表面脱离”。 酶脱墨技术早期的研制是以瑞典、日本及美国为主导，早在1 9 9 3 年8 月，美 国e d t 公司首次进行了应用试验，并获得了成功。目前，该技术已在北美、欧洲 等地广泛采用。j e f f e r i s e s 等人发现纤维素酶在较高的p h 值条件下，能促进调 色剂、静电印刷纸和激光印刷纸的分离。1 9 9 7 年j m j o b b i n s 和n e f r a n k s 在 前人的基础上研究了混合办公废纸的酶脱墨，酶则是纤维素酶和半纤维酶的混合， 并采用了r h o n e p o u l e n c 提出的中性废纸脱墨流程。半工业化的生产规模实验表 明：采用酶和表面活性剂混合加入水力碎浆机的方法对混合办公废纸有明显的脱 墨效果m “。 近年来，我国对酶脱墨技术的研究也一直较为活跃。山东大学微生物技术国家 重点实验室与山东省诸城市造纸股份有限公司台作，成功制备生物酶脱墨剂，并 在废纸脱墨生产线上进行试验，生产出合格的胶印新闻纸；国内一些科研单位， 如：华南理工大学”8 。2 9 3 广西大学造纸研究所”“1 、南京林业大学。“”3 等都曾开 展过对酶脱墨的研究工作，并取得一定的研究成果；杭州格林费尔生化技术有限 7 东北林业大学硕士学位论文 公司开发的酶脱墨剂已在山东太阳纸业、河北迁安华丰纸业投入使用。 与传统的碱性脱墨相比，酶法脱墨作为一种清洁生产工艺，己具有明显的优 势。酶法脱墨在离解和脱墨阶段不需添加n a o h 等化学助剂，可以防止纸浆的返黄， 降低生产成本，减轻环境污染( 就脱墨废水的污染负荷而言，酶法脱墨废水的c o d 和b o d 含量不到化学脱墨废水的1 3 ) ；此外，废纸在较佳的条件下进行酶脱墨和 化学脱墨处理，酶脱墨率高于化学脱墨，自度高，尘埃度低，残余油墨量低，而 且酶脱墨浆更容易漂白；且在同等条件下，酶脱墨浆的滤水性比化学脱墨浆好， 所得到的酶脱墨浆的裂断长、耐折度和保水值均高于化学脱墨浆“4 。“3 。 前期的实验室研究和工业化规模实验已证实，酶法脱墨是一种效果好、经济 可行的废纸脱墨方法，是一种具有良好应用前景的生物技术脱墨方法。酶法脱墨 技术的逐步成熟与应用，不但会带来一定的经济效益，对造纸工业环境保护与废 纸再生浆清洁生产的实现具有重要的意义。它在制浆造纸领域有着巨大的潜力和 广阔的发展前景。 1 2 3 中性和碱性相结合的方法陋4 t “，3 6 ，”1 这一脱墨方法是由法国纸业技术中一t l , ( c e n t r et e c h n i q u e d up a p e r ) g g a l l a n d 等人提出来的，主要为了解决水性苯胺油墨的脱墨问题。 通常水性苯胺油墨用丙烯酸或丙烯酸盐共聚物作为粘接剂，由于水性苯胺油墨 印刷时不需要有机溶剂，对环境污染少，同时印刷版洗涤也方便，近年来在印刷 业中得到了广泛的应用。但由于这种油墨是水基( 即亲水性) 的，在常规的碱性 脱墨条件下，油墨的粘合剂被溶解，细小的油墨颗粒即扩散到纸浆悬浮液中而变 得很难被除去，从而导致纸浆白度的下降。 c t p 在试验工厂中对含苯胺油墨的化合物采用了不同的脱墨过程处理，并进行 比较，得出结论：新的能生产出高质量脱墨浆的脱墨车间，一般包括几个脱墨流 程和几个浮选阶段。最重要的过程是将非碱性条件下的制浆脱墨过程和碱性条件 下的过氧化物漂白和浮选结合起来完成的。这2 过程尤其适用于含有水质油墨的 混合物( 如凸版新闻纸) 脱墨。其中，水质油墨可以在第一阶段的非碱性条件下 通过浮选法脱除，然后在碱性条件下处理( 过氧化物漂白) ，来分离油质油墨，再 进行浮选脱除油墨。在这个工艺流程中，由于在中性或酸性条件下碎浆，避免了 水性油墨中连接料的溶解，不至于使油墨粒子分散得更小，故大部分油墨可在这 一阶段被浮选除去。随后进行的碱性条件下的脱墨则有利于油性油墨的除去。这 种处理过程避免了对凸版油墨的过分碎解，减少了阴离子废料的大量沉积，可以 8 中牲季乏攀法废纸黠墨臻究 - p “一一一一一 大大提高水性油墨的脱爨效率。 因此，对于含不同种炎油墨的废纸混台物进行处理时，可以袋用中性和碱性脱 攫工艺稳臻鬃静方法，戬敬善混合液缎翡脱墨效纂。 1 2 4 超声波脱墨法i “，” 4 叫 有些废缎静漓墨是一秘寒光泽聚合秘，有些凌缀采爨薮辨、紫努菝射羧溪纯 油墨，还有的废纸用清漆过量印刷。这些废纸的油罄用传统的脱燧方法不翁脱除 干净，油墨脱除效果差。黼超声波脱爨可以有效地将这种废纸脱墨。 超声波即频率大予1 6 k h z 的声波。超声波聪墨撬理基于声波传过物质时，物 膜分子将会程声波传播方向上发生缀向振动。如慕这种作用发生程液体中，周期 性的压力变化将导致液体中发生空穴现象，或形成赢径约为0 1 o 2 m m 的细小气 泡。当气泡爨到超声波的佟用时，它可以不断吸收越声波产生数憩量，从两馕其 大，、发生波动藏平均直经增大。当气泡增大时，它可戳鼠超声波中吸收最大熊鲎， 并迅速增大，继而爆破。破裂的气泡将能量传递绘附近的介质，比如二次纤维。 媳个能量产嫩麴作用：使油墨粒子松融，并从纾维表面移开；还可使油墨粒予鲁 行嫜解。 运用超声波处理1 0 0 激光打印纸，其研究结果袭明，频率分别为2 2 k h z 、3 4 k r z 和5 4 k h z 的超声波可以对不周粒径范融酗粒子产生 乍用，这就为工业应用超声波 鼙独对激竞努毽l 纸避褥黢鍪，或者蔫采浚善潺台褒纸懿吝魏魏爱捷镶了可畿； w j i a m 等研究了超声波处理含有静电复印纸的办公混合废纸油墨脱除情况，结 果表明，超声被处理能够裂解油墨粒子，降低油墨颗粒的尺寸，裂解后的油凝粒 予采薄浮选憨方法较易黢涂。 日本k y o l o 大学科技人员研究了超生波处理对废纸纤维浆料质嫠的影响，结果 袭明，此法能提高纤维的鬃软性和松脬度，处理后纤维的保水值较高，打浆性能 较好，超声波簸理蓐纾缝浆秘副褥豹手抄纸页与泰筑怒声处理参爨对比，纸炎熬 密度、抗张指数和白度较商。超声波脱整法的工业化应用有待予避一步研究。 1 2 5 废纸与机械浆混合磨浆脱墨业5 1 “，4 列 传统豹疲纸税墨滚程中漓墨粒子麓大，l 、霹摹元搽作的脱墨效警翡影璃穰大。滋 此希望能够减小油墨粒子，使所需要的操作单元减少，并取得最大的脱墨效粜。 在这方面，高螺旋压榨分散脱墨组合装爨用于分散、减小油墨尺寸是很有效的。 为魏，熬拿大魑j 2 克大学裁浆磅究中心，磷变了绞粥橇禳浆厂戮有设备生产含蠢 网用废纸纤维的新闻纸浆的新工艺一废纸与机械浆混合磨浆。 9 壅i ；茎兰茎兰鍪主望望鲨塞 这种工艺，深用常压、无化学药品，擞磨处理废纸或与c t m p 混合后用盘磨处 理，不需要传统的脱墨设备。剥用该工艺在c t 船中掺入高达5 的i 弱报纸或静魄 复鼙纸瘗浆，缭繁表饔，注爨穗子分散在袋中，离跟鼹良蕊察到。麓2 h 。o t 漂爨 未缀常规筛选、洗涤的这种新型机械浆，白度可达到6 0 i s 0 或略商，而且该工艺 可照著降低磨浆能耗。 l 。2 。6附黎麟整法强毛2 毛“ 由于静电复印所用的显像剂与传统的印刷所用的矿物油性油墨不同，它使用的 是糖混有碳黑驰热塑性塑胶，般为苯_ 乙烯与嚣烯酸鹣类橱器麴_ 共蒙物。这静 显豫潮其有承不溶性蔼盈对碱不起皂仡俘褥，莉两传统的脱墨方法并不能起到好 的脱攫效果。 q u i c k 和h o d g s o n 针对显像糊的高温软化特性以及在一晕申有机溶刹中的可溶嬲 往，捷出了醛聚激篓法。繇蓠先对离解豹浆在4 骺豹浓浚帮7 0 e 下瘸l 。5 锸的十， 碳伯醇及泡状聚举乙烯进行漫泡，使剥离下来的显像荆吸附凝聚成较大的球形颗 粒，蒋通过长缝压力筛和离心除渣器除去。d a r i i n g t o n 采用附聚法她理激光打印 纸魏羚毫复窜纸，缝粟发褒，该方法霹藏功戆麓豫藏类混合疫羝静泊墨，脆鼙纾 维的自度和尘埃殿与废纸中的未印刷纤维相近。 1 ，2 7 蒸汽爆破脱墨法“扎“踟 b c ( b l a c kc l a w s o n ) 和r e c o u p e 回收技术开发公司融开发应用了种废纸蒸汽 爆破法制浆的技术，适用于废报纸、混合办公废纸和旧纸箱等废纸的脱墨。该法 的过裎是将一定浓度( 约为5 0 ) 的纸浆送入蒸汽爆破褥中，通过往复式活塞将 其愿壤成塞状嵇糕，该塞袄物连续送入高压釜，经过蒸汽处理霞其濂度衣压力达 到一定范围内，处理时间约为i 5 6 m i n ( 条件视废纸种类和品质丽定) 。处理后， 物料通过一个喷料阀喷出，使聪力降至常态。通过饱和蒸汽闵击之爝，凌纸已分 簿成纤维帮能够浚涤峦去酶涌麓粒子( c = d 黧鬟洼a 2 8 2 c 1 d 3 ( a = 6 0 b = 6 。 优化条件a 2b 2c 1d 3 c = 5 0 m jn d = 4 ) 从表4 3 的正交实验结果及极差分析袋中，。可以看船，在使用脱墨剂1 2 5 进 行中性脱墨实验的过程中，脱黢剂的用量对脱墨实验的影响程度是最大的，其次 势别为熟纯时趣、浆浓、湿度。黢墨裁在整个中性残墨过程中，莛饕穰重要豹捧 厣，麟墨剂 2 5 中各组分所超的主要作用霄：润湿、乳化、渗透、洗涤等。脱器 剂用燃的多少真接说明脱墨剂与油墨粒子接触和作用的情况，故脱爨剂的加入量 直接影碗到油墨粒子豹驻除馕溅，鄹直接影嬲劐脱墨效鬃。 皇墼堡堂鎏霪錾鍪墨堕篓 一一 表4 - 3 脱墨剂1 2 5 正嶷实验结果表疑极差分析表 弱素a 浆滚b 疆凄e 熬纯嚣闽d 耱墨劐 ，。 岛度 实验守 ( )( ) ( r o i n ) ( ) il 11 i5 2 3 i 2i2 22 s 2 + s 2 3i3 335 3 2 l 42l 235 2 6 8 52 23l5 2 。9 2 623 l25 3 1 0 73l3 25 2 7 1 832i35 2 9 4 9332l5 1 8 8 i1 5 8 1 41 5 7 7 01 5 8 3 5 1 5 7 1 l i i1 5 8 7 01 5 8 4 81 5 7 1 8 1 5 8 4 3总和为4 7 4 3 7 鞋l1 5 7 。5 31 5 8 1 91 5 8 8 41 5 8 8 3 i 35 2 7 15 2 ，5 75 2 7 85 2 3 7 h 35 2 9 05 2 8 35 2 3 95 2 8 1 疆3s 2 l5 2 7 35 2 9 55 2 。9 4 r j o 3 90 2 60 5 60 5 7 因索优化方案 d e a b 整要性a 2 8 2 c 3 0 3 ( a = 6 0 ，b ：6 ， 优化方案 a 2b 2c 3d 3 c = 7 0 m i n 。d = 4 ) 4 3 。3 正交实验各因索对白度的影响 根据脱墨剂2 3 1 i 和脱掇剂1 2 5 的正交实验极茇分析结果，分别绘制各因素与 彝浚嚣关系囊浅图，班探讨歪交实验中餐邃素对麓爨效果毂影确。 4 。3 3 1 浆浓对白度的影晌 从图4 一l 中可以看出，脱墨剂2 3 1 l 的脱墨效果强于脱墨剂1 2 5 。在分别使用 腮警裁2 3 l 稳羧墨裁1 2 5 送行中蛙黢鬟实验熬过程中，浆浓对魏趱效栗豹影穗趋 势大体上是楣黼的。在正交实验范围内，随着浆浓的增加，脱鍪厝成纸自度逐渐 3 5 衷乾栎照大学颈圭学位论文 上升，后又回降。这说明在较高的浓度条件下，通过机械和摩擦的作用，增加了 表蠹活性剡秘演墨粒孑鲍接触凡事，鸯裂于表露滋蠖赛更好域渗透至l 纸浆麓纤维 中，从而有利于油墨粒子从纾维和浆料中的脱除。但由于捏合过程需要机械搅拌， 而当浆浓达到8 时，整个脱墨浆的体系较浓，机械搅拌阻力增大，使脱墨剂与油 墨粒子闯的襁互 乍用不均匀，从焉影响到整个脱爨效果，导致成纸自度下降。 所以，对于两种髓辫荆，均选择6 为最适宜的中性税墨浆浓度。 5 3 譬鹊 孳 划5 2 一 皿5 2 i r 弋 0 一 i 一 、 4681 0 浆浓( ) 密4 一 浆滚与自整瞧美系 4 3 3 2 濑度对白度的影响 正交实验中，反应濑度与自度的关系直观图，见图4 2 。 ，、5 3 量辩 孳 刨5 2 伍5 2 、 _ r “。7 。簟一一 05 0s 0 7 08 0 温度 蚕4 - 2 漾废与白凄盼芝系 一一 + 脱墨剂2 3 1 1 【+ 脱墨剂1 2 5 1 ，。_。一 i + 残蒌裁2 3 1 li i 二! 壁璧煦堕； 图4 - 2 描述了反应濑度与白度的关系。从中可以看出，使用脱墨剂2 3 1 1 和脱 掇剂1 2 5 进行脱墨实验的过程中，脱缀剂2 3 1 1 的脱墨效果强于脱墨剂1 2 5 。温度 黠蹇度影鹃臻有不运，毽落薅趋势楚穗嗣熬：蓬羲爰应涅麦懿秀毫，自凌逐海增 大，但当溢度超过6 0 。c 时，白度开始阐降。这是由于6 0 正接近脱墨荆的浊点， 中性化学法废纸脱墨研究 脱墨剂在此温度下发挥作用最佳。温度过高，远离脱墨剂的浊点，脱墨剂的作用 下降，使得成纸白度下降。且温度过高，油墨粒子过度分散，易重新被纤维吸附， 并增加了纤维的损伤。 所以，对于两种脱墨剂，均选择6 0 c 为最合适的脱墨反应温度。 4 3 3 3 熟化时间对白度的影响 合5 3 姜5 3 刨5 2 正5 2 f ， l 一 i 一 4 05 06 07 08 0 熟化时间( m i n ) l + 脱墨 u 2 3 “ + 脱墨剂1 2 5 图4 3 熟化时i 司与自度的关系 图4 3 描述了熟化时间与白度的关系。从图中可以看出，使用脱墨剂2 3 1 1 与 脱墨剂1 2 5 进行脱墨实验过程中，脱墨剂2 3 1 1 的脱墨效果强于脱墨剂1 2 5 ，且脱 墨过程中的熟化时间对脱墨效果的影响趋势大不相同。熟化时间适当，使得化学 药品有足够的时间与纸浆中的油墨粒子作用，有利于油墨从纤维上的剥离。但作 用时间过长，易使分散的油墨粒子重新聚集在纤维表面，使得浆中的残墨点数增 大，不利于油墨粒予和纸浆纤维的洗涤疗离，从而影响到成纸的白度。 对于脱墨剂2 3 1 1 用于中性脱墨的实验中，5 0 m i n 是适宜的熟化温度；而对于 脱墨剂1 2 5 来说，7 0 m i n 是适宜的熟化温度。 4 3 3 4 脱墨剂用量对白度的影响 含5 3 娶5 3 。5 2