第4章-脱墨化学.ppt

第4章脱墨化学 脱墨的目的是在去除杂质 净化纸浆的同时 尽可能生产出白度高的纸浆 油墨脱除的难易程度主要与印刷油墨的种类 印刷方式和纸张纤维种类有关 在脱墨过程中若油墨颗粒分离效果不佳 含有较大的油墨颗粒 直径大于40 m 时 能通过人的肉眼观察到纸上显出的黑点 较小的油墨颗粒则降低纸张的白度 增加了需要漂白的可能性 废纸脱墨有两个基本步骤 第一步是油墨从纤维上脱落 这一步是在水力碎浆机内进行的 第二步是油墨颗粒与纤维相互分离 传统的油墨颗粒与纤维分离方法有两类 一类是采用浮选法 洗涤法或浮选洗涤相结合的方法除去 另一类是通过筛选和离心净化的方式除去 浮选法是利用润湿性不同来分离 对直径为10 100rm的油墨颗粒去除效果较好 洗涤法是用水洗使杂质通过孔道而除去 能有效地去除直径小于10 m的油墨颗粒 筛选是通过颗粒的大小 几何形状和挺度不同来分离油墨颗粒 可有效地去除直径大于1000 m的杂质 离心净化则主要是根据相对密度的不同来分离 可有效去除直径为100 1000um的油墨颗粒 有些高效除渣器可以除去直径小于l00um油墨颗粒 4 1油墨的组成及印刷特性为得到合格 精美的印刷品 印刷油墨必须能够连续 均匀 定量 有选择 可控制地从墨斗向墨辊及印刷承印物上转移 并且有大量复制印刷品的特性 影响印刷油墨适性的四大性能主要是油墨的流变性 干燥性 光学特性和墨膜特性 油墨的成分 特别是连结料成分 决定了油墨干燥性和墨膜特性 4 1 1油墨的组成按照印刷方法可以将油墨分为接触性印刷油墨和非接触性印刷油墨 接触性印刷油墨就是通常意义上的油墨 是由色料 分散相 连结料 连续相 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系 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添加剂 当油墨加热至熔融后 再加压力以使其固定在纸上 该油墨比一般印刷油墨牢固 耐磨 耐水 耐酸碱 故碱法脱墨工艺对其不起作用 接触性油墨种类繁多 成分复杂 油墨不含色料为透明油墨 不含溶剂为无溶剂油墨 以水为溶剂的为水基油墨 水性油墨 以油为溶剂的为油基油墨 1 色料油墨中的有色物质称为色料 包括颜料和染料 其作用是使油墨具有色彩 在油墨中使用较多的是颜料 因此要求颜料必须具备有鲜艳的色彩 有较强的着色力 有一定的透明度和遮盖力 并具有适宜的吸油性 很好的分散性和耐抗性 染料一般溶于水 油或有机溶剂 而颜料则不溶于它们 颜料仅能使物体表面染色 而染料却能使物体全部染色 因此 油墨中大多使用颜料 有时也会颜料 染料并用 染料一般分为活性染料 直接染料 还原性染料 中性染料 碱性染料 阳离子染料 冰染料 硫化染料及食用染料 颜料分为有机颜料和无机颜料 有机颜料以分子结构区分有酞片颜料 酞蓄蓝或绿 偶氮颜料 耐晒黄 永久红 无机颜料包括炭黑 铭黄 铁蓝 钛白粉 锌钡白 金属颜料等 2 连结料连结料的作用是充当色料的载体 是使油墨中色料分散连结在一起的液体组分 能在干燥后使色料粘附在承印物上 它必须具备两种功能 印刷适印性连结料作为色料的载体 分散和携带着色料使油墨具有适当的流变特性 将色料均匀地从容器自印版再向承印物转移 固着性连结料应使油墨在转移过程中不干燥 而在承印物上能较快干燥成固态膜 使色料固着在承印物上 连结料主要包括 油类有机溶剂树脂及辅助材料 油类包括植物油 加工油和矿物油 植物油可根据分子不饱和程度分为干性植物油 桐油 亚麻仁油 半干性植物油 豆油 菜油 不干性植物油 蓖麻油 它们的主要成分是高级脂肪酸的甘油醋 甘油三酸酷 加工油包括脱水蓖麻油和聚合油 矿物油主要是来自石油的不同馏分 油墨中常用的有汽油 高沸点煤油和润滑油 油类连结料具有良好的附着力和一定的抗水性 但在碱性溶液中容易水解 皂化 其脱墨较为容易 连结料中有机溶剂是用于溶解树脂等成膜性物质的 因此自身的溶解性能 释放性能与挥发性能十分重要 连结料中有机溶剂含有芳烃类 苯 甲苯 二甲苯 醇类 乙醇 异丙醇 酮类 丙酮 丁酮 酉旨类 醋酸乙醋 醋酸丁醋 等 在有机溶剂型连结料中 树脂和有机溶剂的抗水性低 其在碱液中也易被除去 树脂是连结料的中心原料 其性能的好坏直接影响到墨膜的光泽 牢固 还影响印刷过程与适印性 油墨中常用的天然树脂有松香及其衍生物 沥青 虫胶等 合成树脂包括石油树脂 改性醇酸树脂 丙烯酸树脂 酚醛树脂 聚酞胺树脂 环氧树脂 聚氨醋树脂 聚苯乙烯树脂 橡胶树脂 纤维素及其衍生物 其中松香改性树脂用于配制快固着亮光油墨 醇酸树脂结膜光亮 耐磨 聚酞胺树脂俗称尼龙 用于配制柔性版油墨 石油沥青是结构复杂的多种聚合物的混合物 配制黑色轮转印报油墨的主要原料 在树脂型连结料中 石油沥青 松香改性树脂和醇酸树脂这三类的抗水性低 在碱液中易被除去 但聚酞胺树脂类耐碱 故碱法工艺对其不起作用 油墨中的辅助材料包括蜡和铝皂 蜡可以改变油墨的流变性 抗水性和印刷性能 蜡有多种 如植物蜡 加拿巴蜡 动物蜡 虫蜡 蜂蜡 矿物蜡 石蜡 地蜡 与合成蜡 聚乙烯蜡 聚四氟乙烯蜡 等 铝皂是连结料的凝胶剂 连结料轻度凝胶时表现为增稠状态 它的作用机理是与连结料中树脂的活性基团反应形成大分子基团或生成鳌合物 形成的网络包围了连结料的稀释部分 从而形成凝胶状态 3 油墨助剂助剂的作用是调节油墨的色调 私性 流动性 干燥性及印刷适应性 油墨助剂的种类很多 在油墨中含有一种或多种 才可使油墨具有各种特性以适应印刷的过程 增塑剂增塑剂为高沸点 低挥发性溶剂或低熔点固体 用以降低油墨中树脂的玻璃化温度 使其具有一定的柔韧性 常用的增塑剂有邻苯二甲酸二辛醋 或丁醋 癸二酸醋 磷酸三苯酉旨等 催干剂催干剂的作用是加快油墨的干燥速度 催于剂的组成主要是钻 锰 铅等金属的有机酸皂类 有溶剂型的和分散型的产品 典型的催干剂有高级脂肪酸的钻盐 锰盐及硼酸的铝 锰盐等 干燥抑制剂干燥抑制剂是油墨抗氧化剂 主要用于延缓油墨中催干性强的颜料如铬黄 铁蓝等在轧炼或存放时出现结膜现象 干燥抑制剂本身都是强还原剂 首先被氧化 即起到了正常氧化聚合的阻聚作用 增稠剂增稠剂用以提高油墨的粘度 使油墨凝胶化 具有一定触变性 防止颜料沉淀 常用的增稠剂为膨润土 烟雾硅 稀释剂稀释剂的作用是降低油墨的粘度 改变流动性 防止油墨过乳而引起拉毛 掉版等现象 其化学组成与油墨的种类有关 如油基油墨通常采用6号调墨油 溶剂型油墨采用甲苯 二甲苯 树脂型油墨采用低粘度的植物油 高沸点的煤油 水型油墨采用水 乙醇 异丙醇 减粘剂减粘剂用于降低油墨的赫着性 但不改变流动性 它是以精漂亚麻油 高沸点煤油为主体 加入凝胶剂 碳酸钻盐 低粘度醇酸树脂 石蜡等组成 调色剂调色剂包括提色剂和冲淡剂 提色剂是用来调节油墨色相的 如黑墨黑度不足 可加铁蓝或射光蓝等颜料以纠正其炭黑的偏棕色相 冲淡剂使用的目的是冲淡油墨的颜色 但不改变油墨原有的粘性 流动性及印刷适应性 油基油墨的冲淡剂是由氢氧化铝和干性油连结料一起混合轧炼成的透明浆状体 防结皮剂防结皮剂可防止氧化聚合干燥型油墨在使用时结皮 常用苯甲醚等 其他助剂分散剂 润湿剂使颜料在连结料中均匀分散 防止颜料颗粒凝集 沉淀 油溶型有卵磷脂 聚丙烯酸盐 水溶型有烷基硫酸醋钠 烷基芳基碳酸钠等阴离子表面活性剂 还有防霉剂 消泡剂 防污剂 反胶化剂 防针孔剂 香料等 4 1 2纸和印刷油墨的特性要解决好脱墨问题 不但要了解印刷油墨的组成 还必须了解不同印刷纸的纸张性能及油墨的分类 常用的印刷纸一般有非涂布纸和涂布纸 非涂布纸中有轻施胶纸和重施胶纸 油墨的分类方法有两种 一是根据印版的种类而分成平版 凸版 凹版 网版等油墨 二是根据油墨的干燥形式分为渗透干燥油墨 光催化干燥油墨 热干燥固化油墨 稀土催化固化油墨 根据纸种 油墨干燥形式不同将废纸大致分为以下几种 4 1 2 1非涂布纸使用渗透干燥性油墨印刷 该类废纸以旧报纸 旧书刊纸为代表 其原料一般为木浆类 轻施胶或不施胶 不涂布 报纸印刷油墨中树脂含量低 使用润滑油等矿物油作为溶剂 矿物油型连结料是以矿物油溶剂 溶解沥青或松香构成 主要用于渗透干燥型印报轮转油墨中 沥青是一种很复杂的化合物混合体 其主要戊分为树脂类物质和沥青质 多用于印报轮转油墨的连结料 相对于废纸脱墨 该类废纸一般易于分散 载体树脂易皂化 从而释放颜料 颜料可碎解成微小颗粒 一般采用浮选法和洗涤法均可达到理想的脱墨效果 在脱墨设计时 一般选择皂化用碱 渗透力 分散力较强的表面活性剂即可 目前国内外绝大多数新闻纸化学脱墨工厂采用碱性脱墨法和碱性脱墨剂 同时加入NaOH 硅酸钠和过氧化氢等化学品 加入过氧化氢以防止浆料的碱性变黑现象 硅酸钠作为脱墨稳定剂 4 1 2 2非涂布纸使用干燥式或代固化型油墨印刷该类废纸一般为旧书刊纸 旧账簿纸 这类纸张虽不经涂布 但施胶度相对较高 纤维吸墨性较差 胶印工艺中常使用润版液 以赋予胶印油墨一些特殊的性能 首先其连结料要具有抗水性能 过去胶版印刷过程用的连结料主要是亚麻油 其抗水性 干性及光泽度都很差 现在已由性能较好的树脂类连结料所代替 常用的树脂有松香改性酚醛树脂 醇酸树脂和聚氨酩醇酸树脂 除了树脂外 连结料中还有各种溶剂 如植物油或矿物油 在一些由丙烯酸类 醋酸类或丁酸纤维素 硝酸纤维和氯化橡胶等作连结料的油墨中 甚至要加入强溶剂来溶解这些树脂 但这会侵蚀印版或引起飞墨或拉丝 过去胶版印刷过程用的连结料主要是树脂类连结料 常用的树脂有松香改性酚醛树脂 醇酸树脂和聚氨酩醇酸树脂 除了树脂外 连结料中还有各种溶剂 如植物油或矿物油 在一些由丙烯酸类 醋酸类或丁酸纤维素 硝酸纤维和氯化橡胶等作连结料的油墨中 甚至要加入强溶剂来溶解这些树脂 但这会侵蚀印版或引起飞墨或拉丝 高施胶度纸在印刷过程中 油墨吸附在纸上 溶剂不能立即被纤维吸收 而是通过于燥或者代树脂固化在纸表面 树脂有一个化学固化过程 固化后油墨固着力非常牢固 脱墨相对较难 但树脂仍可被皂化 只是需要较高皂化温度和较高碱浓度 解离后油墨颗粒相对较大 加入强氧化剂 可帮助纤维和油墨分离 加入表面活性剂能提高纤维白度 非离子表面活性剂在蒸馏水中浮选胶印油墨时能获得最好的白度 这表明空气泡与油墨颗粒的连接不需要任何多价离子的存在 阴离子表面活性剂在没有多价离子存的条件下 其浮选效果较差 这主要是由于没有多价离子在油墨颗粒和空气泡之间发挥架桥作用 如浮选在酸性条件下进行 阳离子表面活性剂能提高浮选后纸浆白度 原因在于多价阳离子起着空气泡和油墨颗粒之间的搭桥作用 树脂载体一旦被皂化即释放出再生料 可采用浮选加洗涤法除去 一般脱墨较彻底 无墨点或极少墨点 脱墨设计时可采用高浓度碱皂化和高渗透表面活性剂剥离 并加入过氧化氢作为漂白和助脱剂 同时加入少量鳌合剂以稳定过氧化氢 4 1 2 3涂布纸使用多性能油墨印刷该类废纸一般为彩色画报纸 纸张是在原纸基础上经涂布高分子树脂和无机增白颜料及其涂布助剂加工而成的 印刷过程中 油墨不直接印在纤维上而是印在涂布层上 且印刷油墨中载体树脂和颜料种类较多 固化时多加入稀土或其他催化剂 印刷过程对印刷品要求较高 粘着力要强 使用时间长 因而其脱墨就困难 其载体树脂固化硬度高 不能轻易皂化而解离 涂料 颜料 助剂等混杂在一起 使脱墨复杂化 该类废纸脱墨一般采用机械与化学相结合的方法 即加强机械脱附作用同时添加分散能力较强的表面活性剂 使涂料 油墨与纤维剥离 然后再进一步分散 浮选 从而达到脱墨的目的 该类油墨颗粒一般直径较大 多需采用浮选工艺脱墨 脱墨剂亦应以表面活性剂为主 辅之以碱液 并加入抗再凝聚剂及鳌合剂 该类浆料一般情况下不如原纸 主要是涂料 白度高 再生浆料白度降低较多 但强度较好 故设计脱墨剂时应添加一部分漂白剂 漂白剂可采用过氧化氢 亦可采用还原性漂白剂 4 1 2 4涂布和非涂布纸使用新型油墨印刷由于办公自动化程度日益提高和普及 以及无压印刷 喷墨印刷 静电印刷等新型印刷技术的问世 油墨和调墨油使用的种类也日益增加 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 这些油墨是造成混合力 公废纸脱墨困难的主要原因 l 紫外光固油墨顾名思义 即在紫外光的照射下 在光敏剂的作用下发生光聚合反应而形成干燥墨膜的油墨 紫外光固油墨最大的特征是不使用溶剂 其主要由光固连结料 颜料 光敏剂和辅助剂组成 光固连结料的主要组分 光固树脂为不饱和树脂 例如丙烯酸型不饱和聚酷就是效果最好的主要连结料 具有很强的紫外光反应特性 在紫外线作用下油墨中的光敏物质分子分解成高活化的原子或高活化的原子团 高活化的原子和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 最终达到线性分子和交联剂反应固化成立体网状结构 从而将颜料一起固化在纸面上 紫外光固油墨选用的颜料大多为钛白粉 联苯胺黄 酞菁蓝 永久红 桃红 宝红 耐晒深红和炭黑等作为主要原料 油墨中常以蜡作为辅使用 以改善油墨的耐摩擦性能 降低粘性 对油墨用蜡的基本要求是高熔点和微结晶 油墨中常用微结晶蜡和聚乙烯蜡 另外还加入少量的叔胺类磷化氢的衍生物等作为辅助剂 光固化调墨油用来增加印刷后油墨的光泽度 调墨油由酚醛树脂改性的醇酸树脂 聚氨醋以及硝化纤维组成 该类树脂属热固性树脂 其固化膜耐碱 且不能被皂化 因此 脱墨剂只能使纤维润胀 通过疏解作用使油墨片状剥落 光固化和不饱和树脂的交联反应使油墨在纤维表面形成一层紧密的不可渗透的薄膜 从而给脱墨造成困难 当这种废纸在水力碎浆机的碱性条件下疏解时 碱对这种光固油墨膜作用不大 但当纤维在碱性条件下润胀时 疏解作用会使这些油墨膜成片脱落 据测定 这些油墨片在疏解后其密度可达到1 25 1 35g cm3 从而使已们可以被除渣器除去 加上这些油墨片本身的韧性 它们不一定破碎解并可在改变自身几何形状的情况下通过孔筛或缝筛 从而降低油墨的去除效率 其韧性的表面使它们难以被收集剂所吸附 2 激光印刷油墨常见的激光印刷是借热熔的方法将调色油墨印在纸张上的 激光调色油墨各组分组成大致如下 胶粘剂80 95 着色剂5 15 液化剂0 2 电荷控制剂0 5 洁净剂0 1 调色油墨含有颜料 例如炭黑 常用的胶粘剂是苯乙烯 丙烯酸类和聚酷类的树脂 激光印刷油墨中的胶粘剂不能为水力碎浆机中的氢氧化钠所皂化 因而当纤维在碱性条件下润胀时 调色油墨会成片地从纤维上脱落 但在显微镜下观察可以看到 仍会有相当部分的油墨颗粒私附在纤维上 经过水力碎浆机疏解后 这种扁平状的油墨有的过大而难以在浮选洗涤中除去 而有的又过小难以为除渣器和筛选除去 激光印刷的调墨油能为有机溶剂溶解 最常用的是环氧乙烷和氧化丙烯的共聚物 这类化学品可以溶解并使调色油墨润胀 从而改善它从纤维上脱落和机械捏合或分散效果 还有用凝聚化学剂来处理激光印刷油墨和经典印刷油墨 处理这类废纸的化学助剂是在油性表面活性剂中加入一种能降低调色油墨颗粒之间排斥力和玻璃化温度的化学品 3 水性印刷油墨标准的水性苯胺油墨组成为 颜料15 水70 丙烯酸聚合物10 胺及消泡剂等5 通常水性苯胺油墨用丙烯酸或丙烯酸盐共聚物作为胶粘剂 由于水性苯胺油墨印刷时不需要有机溶剂 对环境污染少 安全 同时印刷版洗涤也方便 在常规的浮选法中很难被除去 其主要原因有 经过水力碎浆机后 颗粒十分细小 0 2 0 5um 亲水性不能为通常使用的浮选捕集剂所集聚 从而继续悬浮于水中 白度降低6 10 ISO 4 静电印刷油墨静电印刷油墨并不属于常规的颜料 溶剂的配方方式 干法静电印刷由苯乙烯和丙烯酸盐共聚物混以颜料诸如炭黑制成 这种油墨漂白困难 会在纸上产生黑色斑点 5 光泽漆光泽漆主要对印刷品表面提供光泽并提供一个保护层 它主要由酚醛树脂 改性醇酸树脂和聚氨醋等组成 它同样会在纤维上形成一层坚固不易渗透的薄膜 不易受水力碎浆机碱性条件的影响并在疏解过程中成片脱落 由于这种片状物很容易变形 又不易断裂 故它们会堵塞除渣器的排渣口和筛孔 缝 给生产带来麻烦 4 2脱墨机理印刷油墨是由色料 分散相 连结料 连续相 及各种助剂组成的稳定均匀分散体系 通过印刷把油墨中的色料粒子粘附在纸张纤维上 而脱墨的原理则和印刷的原理恰恰相反 在于破坏这些粒子对纤维的粘附力 在适当的温度和机械作用下 将上述粘着油墨连结剂皂化 溶解 使油墨色料粒子从纤维上分离开来 其整个过程大致分为以下三个步骤 疏散分离纤维 使油墨从纤维上脱离 把脱离出来的油墨粒子从浆料中除去 4 2 1废纸的碎解和油墨分离废纸脱墨生产的第一道工序是在水力碎浆机内进行的 处理的目的是使废纸得到充分的碎解并促使油墨从纤维上脱离 要维持其他杂质具有足够的尺寸 以便在下一工序通过筛选和除渣将其有效除去 浆料浓度一般为5 15 为了降低油墨颗粒对纤维的粘附 还要加入表面活性剂等化学药品 这些化学药品的影响和机械剪切力的作用 不同直径的油墨颗粒脱离纤维进入液相之中 在废纸碎解阶段应保持较高的pH值 通常为pH8 10 如果废纸内不含机械木浆 其返黄程度较小 则pH值还可适当提高 高pH值是通过加入氢氧化钠和硅酸钠来实现的 加入氢氧化钠 一是使纤维发生润胀 有助于油墨从纤维上脱离 二是在高pH值范围内 印刷油墨中的某些连结料能被皂化和水解 因而促进了这些油墨的溶出 如果使用脂肪酸皂作为捕集剂的话 保持高pH值就显得非常重要了 硅酸钠是一种pH值的缓冲剂 同时它能结合多价离子并吸附在胶体颗粒的表面 硅酸钠促进印刷油墨的分散并防止油墨颗粒重新沉积于纤维表面 过氧化氢在碎浆时加人主要是作为漂白助剂使用 在较高温度和浓度条件下效果明显 高温会软化废纸中的塑性胶粘物 使得以后阶段要除去这些杂质变得异常困难 当胶版印刷油墨干涸和贮存相当长时间后 油墨中的醇酸胶粘剂分子产生交联 较难在一般的脱墨过程中除去 而过氧化氢能裂解这些交联的分子键 因此有助于将这些油墨从废纸中除去 铁 锰和铜等金属离子的存在会催化分解过氧化氢 因此还需加入有机鳌合剂 如EDTA DTPA和DTMPA 与金属离子反应 用以防止过氧化氢的分解 4 2 2洗涤法脱墨机理洗涤法脱墨工艺是一个水力分离的过程 其基本原理是板或筛网对纸浆悬浮液进行筛选 废纸中含有容易分散的油墨 如胶版印刷油墨和凸版印刷油墨适宜采用此工艺 洗涤法脱墨纸浆损失较大 耗水 耗能多 废水处理复杂 但洗涤脱墨设备简单 投资少 应当注意的是洗涤和脱水的区别 因为一般的脱水设备 如圆盘过滤机或网式压榨机 由于会形成较厚的纤维层 油墨颗粒很容易被截留在纤维层上 因此不能提供良好的洗涤作用 洗涤脱墨工艺需采用特殊的专业洗涤设备 4 2 3浮选法脱墨机理浮选法脱墨是根据纤维 填料和油墨等组成的可润湿性不同 运用不同颗粒具有不同的表面性能的机理来达到分离的目的 只有憎水性表面的油墨颗粒才可以浮选 而具有亲水性表面的纤维则会留在水中 该方法是将空气鼓入稀释的纤维 水悬浮液 浓度为0 8 1 3 中 油墨由于受到水的排斥力附聚到空气泡上 然后一起上浮至液体表面 含有油墨的泡沫由机械逆流或真空抽吸被除去 根据W Isler的观察 当空气泡直径小于0 lmm时 它们将吸附到纤维上 从而造成纤维的大量流失 因此浮选与一般的废水气浮澄清是不同的 废水气浮澄清是没有选择地整体固形物气浮 而浮选则是有选择地通过气浮去除纸浆悬浮液中的油墨颗粒 实验结果表明 只有空气泡的直径大于0 5mm时 空气泡才有足够的浮力推开纸浆悬浮液中由纤维组成的 弹性网 并浮至浮选槽的表面 空气泡直径大小和油墨颗粒大小之间的比例是影响浮选好坏的另一重要因素 一般来说 空气泡与油墨颗粒大小比例以5 1较为理想 废纸经过水力碎浆机处理后 从纤维上脱落的油墨颗粒通常为直径很小的胶体 以至于表面特性呈高度亲水性 很难通过浮选方法直接除去 为了能有效地去除油墨颗粒 浮选工艺中还需加捕集剂 将油墨捕集成较大的颗粒 直径在10 150 m之间 并给予这些聚团以憎水性的表面 捕集剂也必须能吸附在空气泡上 这样油墨聚团就能被容易地除去 如图4 4所示 目前 一道浮选已逐步为前 后两道浮选所取代 前 后浮选是根据位于热分散的前后位置而定 而两者的作用有很大的差别 前浮选废纸浆白度的增加值通常要超过10 ISO 而后浮选白度增加值则要少于2 ISO 后浮选不加化学品 主要起着清洁作用 除去残留的油墨颗粒和类似皂之类的残留化学品 前浮选pH7 5 9 5 而后浮选的pH值则是中性或酸性的 任何有机物由于pH值从碱性到中性或酸性的变化而沉淀出胶粘性杂质时 可以通过后浮选将它们除去 4 2 3 1憎水性油墨的浮选机理浮选脱墨的作用可以分为两个方面 流体力学的作用是产生湍流 将空气与浆料悬浮液均匀混合并在浆料中形成适宜的气泡 气泡吸附分散在浆料中的油墨颗粒并上浮至浆料的表面 除去吸附有油墨颗粒的气泡以达到分离油墨的目的 脱墨化学品的作用是控制油墨颗粒疏水特性 捕集剥落的油墨颗粒并形成稳定的气泡 浮选系统的pH值和某些离子的存在与表面活性剂一起在浮选过程中扮演重要的角色 憎水性油墨诸如胶版印刷 凸版印刷 凹版印刷油墨的浮选机理迄今已有不少学者提出了各种不同的观点 不同的脱墨机理对悬浮在浆料中油墨颗粒和形成的气泡有不同的描述 然而 不论哪种浮选机理都是基于表面活性剂为阴离子型 体系中有钙离子存在 如图4 5所示 从图中可以看到 悬浮在浆料中的油墨颗粒表面具有低负电荷 并表现出憎水特性 油墨颗粒表面被表面活性剂分子覆盖 表面活性剂分子的亲水部分向外指向水 悬浮液中的气泡也具有相同的情况 这样的颗粒具有亲水的特性 很容易分散在水中 图4 6为几种浮选脱墨机理 图4 6 a 认为 当肥皂分子与水中的钙离子或镁离子反应后 起着连接空气泡和油墨颗粒的收集剂的作用 图4 6 b 认为起主要作用的是脂肪酸沉淀而形成的憎水性钙皂絮片 空气泡和油墨颗粒则吸附在这些絮片上 图4 6 c 认为是钙皂小颗粒沉淀在油墨颗粒上形成一个覆盖层 从而使空气泡和油墨颗粒的不连接成为可能 三种机理都只涉及阴离子型表面活性剂在一定硬水中的浮选作用 1987年 R N Turvey对钙皂的脱墨浮选机理作了一些补充阐述 他认为 在碱性条件下 从纤维中抽提出来的一些天然表面活性剂物质在浮选脱墨时 会吸附在油墨颗粒上 使它们表面成为亲水性并阻碍它们的浮选 1993年 有人认为 可以假定所有的油墨颗粒表面均带有低负电荷的非离子特性 当油墨颗粒为疏水性 如胶版印刷 凸版印刷和轮转凹版印刷油墨 表面活性剂吸附到油墨颗粒表面时 离子化程度并不起重要的作用 表面活性剂的憎水性链的离子电荷与油墨颗粒表面电荷之间保持着一定的距离 距离大小与憎水性链的结构和长短有关 如图4 7所示 其结果是 原来是憎水性的油墨颗粒与空气泡一样成为亲水性 因为表面活性剂吸附到油墨颗粒表面后 其分子亲水性的一端伸入水中 离子化表面活性剂分子亲水性一端的电荷使油墨颗粒和份气泡产生相互排斥的作用 如图4 8所示 如果所用的是阴离子型表面活性剂 工业用水中的硬度物质生戎钙皂絮片 SoapFlakes 并在油墨颗粒和空气泡之间架起了桥梁 随后随着空气泡与油墨颗粒的接近 使覆盖油墨颗粒表面的一层水合物被破坏 从而实现了空气泡与油墨颗粒的连接 浮选泡沫的除去提高了脱墨浆的白度 此时水的硬度起着十分重要的作用 如果没有多价离子的存在 在碱性条件下使用阳离子型表面活性剂 油墨颗粒与空气泡之间的连接是不可能的 如图4 9所示 浮选中使用阳离子型表面活性剂 浮选后的浆料白度较低 范德瓦耳斯力和氢键的量子理论范德瓦耳斯力和氢键都是分子间相互作用 因此可以把它们都归纳到分子间相互作用这个范畴内 分子间相互作用分为两大类 第一类是弱相互作用 即范德瓦耳斯力 第二类是强相互作用 主要指两个分子间由于有电子给予和接受作用而形成电子给受络合物的相互作用 氢键为其中之一 非离子型表面活性剂在去离子水中浮选像胶印油墨这样的油墨时能获得较好的白度 如图4 10所示 这表明空气泡与油墨颗粒的连接不需要任何多价离子的存在 仅是依靠分子的极性基团的德瓦耳斯力和氢键力的作用 阴离子型表面活性剂在没有钙离子存在的情况下 其浮选效果较差 这主要是由于没有多价离子在油墨颗粒和空气泡之间发挥架桥的作用 阳离子型表面活性剂的作用 脱墨浆白度增加较少的原因是由于过多的多价阳离子存在影响了空气泡和油墨颗粒的接近 从图4 11可以看到 如浮选在酸性条件下进行 阳离子型表面活性剂的应用能增加浮选后浆料的白度 这主要是由于多价阴离子起着空气泡和油墨颗粒之间的搭桥作用 4 2 3 2亲水性油墨的浮选机理1993年 有人发现亲水性油墨的浮选机理和憎水性油墨是完全不同的 亲水性油墨颗粒表面电荷也是负电性 但它是亲水性的 因而和憎水性空气泡间的亲和性是很低的 为此必须通过表面活性剂的作用来改变它的属性 使用非离子型表面活性剂时 表面活性剂对油墨颗粒表面的吸附是可能的 但其作用并不明显 而阳离子型表面活性剂与油墨颗粒吸附得很好 这是因为阳离子型表面活性剂与油墨颗粒表面带有相反的电荷 阴离子型表面活性剂则因带有相同的电荷而与油墨颗粒互相排斥 如图4 12所示 如果油墨颗粒的表面是憎水性的 则空气泡和油墨颗粒之间的接近和吸附是十分有效的 如图4 13所示 在碱性条件下 在去离子水中 阳离子型表面活性剂的脱墨效果很好 浮选后的脱墨浆白度增加值最高 有人认为 这是由于浮选时油墨颗粒表面电荷与表面活性剂电荷的不同而使油墨颗粒表面憎水化 从而增进了油墨颗粒与空气泡的吸附 使用去离子水免除了干扰性离子的影响 与此相反 阴离子型表面活性剂的浮选效果就不好 其白度增加值是阳离子型表面活性剂的10 非离子型表面活性剂则是阳离子型的40 如图4 14所示 在工业用水中使用阳离子型表面活性剂与在去离了水中使用表活性剂的浮选结果相比 有硬度水的浮选后脱墨浆白度没有去离子水高 如图4 15所示 显然 这是由于钙离子的影响 至少有部分电荷相互交换 从而降低了吸附的可能性 对阴离子型表面活性剂来说情况相反 部分电荷的改变改进了阴离子型表面活性剂对油墨颗粒的吸附 白度值有了一些增加 实验也间接证明了这一观点 他们使用两种阴离子型表面活性剂 在水中加入氯化钙来改变水的硬度 实验结果表明 浮选后脱墨浆的白度随水的硬度增加而增加 到达最大值后逐渐下降 水硬度的最佳值与表面活性剂的类型有关 当然pH值会影响浮选效率 如图4 17所示 随着pH值的降低 非离子型和阴离子型表面活性剂的吸附状况被改进 脱墨浆白度增加值逐渐增加 这一现象也可以解释为 由于 电位趋近等电状态 相互间的排斥力已是不重要了 使用阳离子型表面活性剂实验并没有发现明显的变化 从上述分析浮选脱墨的机理中可以得到如下结论 在浮选憎水性油墨时含有一定硬度的水对阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的应用是合适的 阳离子型表面活性剂浮选憎水性油墨时则需要酸性的浮选条件 因为酸的负电荷离子起着正电荷离子对阴离子型表面活性剂相同的作用 在浮选亲水性油墨时为了使油墨颗粒表面呈现憎水性 表面活性剂电荷对表面活性剂吸附到油墨颗粒表面上去并使其表面憎水性变化起着十分重要的作用 空气泡与油墨颗粒的吸附方面 表面活性剂的电荷就显得不那么重要了 在浮选水性苯胺油墨时 有人认为阳离子型表面活性剂的应用应是一个比较合适的选择 实际上 憎水性油墨与亲水性油墨浮选后 后者脱墨浆白度要比前者低约15 这主要是由于水性苯胺油墨颗粒太小难以为浮选所除去的缘故 4 3脱墨剂及基本组成阳离子型脱墨化学品的作用原理 就是在废纸疏解过程中利用渗透 湿润使纤维和油墨类物质膨润 使固着在纤维上的油墨类物质松动 剥离 分散出来 为了在清洗过程或浮选过程中容易除去分离出来的油墨 可借助表面活性剂 表面活性剂具有降低表面张力 湿润渗透 氧化分散 发泡和絮凝捕集等效果 4 3 1脱墨剂分类 1 根据脱墨方法分类根据脱墨方法可分为洗涤法脱墨剂和浮选法脱墨剂 洗涤法脱墨剂需具有突出的分散功能 方能使油墨易于分散形成胶体而脱除 因此要加入浮选剂和鳌合剂 浮选法脱墨剂需具有适度起泡功能和油墨捕集功能 因此要加入分散剂 2 根据溶剂分类根据溶剂可分为水基型脱墨剂和乳液型脱墨剂 水基型脱墨剂又有碱性脱墨剂和酸性脱墨剂之分 碱性脱墨剂是最常用的脱墨剂 因在碱性介质中纤维不易破坏 且可有效地使油脂皂化 但NaOH Na2CO3等的主要作用是使油脂皂化 不能乳化油墨中的树脂 助剂及分散颜料 故需加入阴离子和非离子表面活性剂及分散剂等 脱墨剂用量为3 5 温度60 70 硅酸钠对过氧化氢在碱性介质中过快分解有抑制作用 本身也是有效的助剂 在一般的脱墨配方中常加入硅酸钠以代替一部分碱 酸性脱墨剂通常采用SO2 Cl2的水溶液等 加入阳离子表面活性剂进行乳化 酸性脱墨剂乳化作用较差 且不能对油脂进行皂化 并且对纤维的损伤较大 故一般不用 乳液型脱墨剂完全用有机溶剂脱墨在成本上十分昂贵 在工业上没有应用的价值 可将有机溶剂如甲苯 三氯乙烯等通过表面活性剂与水配成乳液 利用有机溶剂对油墨的较强的溶解能力而加速脱墨 但这种脱墨剂需回收溶剂 且对环境造成污染 故不宜大量应用 3 根据组成分类 碱性脱墨剂常用的成分有氢氧化钠 氢氧化钾 氢氧化铵 碳酸钠 碳酸钾及硅酸钠等 碱剂又称皂化剂 主要用来调节pH值 以便纤维产生润胀 使油墨粒子易于从纤维上分离下来 使油墨中的树脂产生皂化或水解 破坏油墨粒子的结构和油墨与纤维间的粘结作用 使纤维最终与油墨脱离粘结状态 碱类脱墨剂与钠皂或松香皂配合使用效果更好 硅酸钠是一种水溶性聚合物 可结合多价离子 它作为润湿剂可吸附在胶状颗粒的表面 降低液体的表面张力 提高印刷油墨的分散性 并防止油墨颗粒重新沉降到纤维上 硅酸钠通常与H2O2同用 以钝化金属离子 特别是钝化会使H2O2降解的过渡金属离子 它还起着缓冲剂的作用 使H2O2漂白能在比较理想的pH值下进行 在碎浆时加入硅酸钠可减少因NaOH的加入而使纸浆变黄的现象 与单纯使用NaOH相比 可使整个脱墨过程在较低的pH值下进行 酸性脱墨剂通常使用的酸性脱墨剂有二氧化硫 氯气 过氧化氢及草酸等 此种酸性脱墨剂目前较少应用 因酸类物质对油脂虽有分解作用 但不能皂化及乳化 脱墨效果差 现多作为漂白剂使用 其作用是在碱性条件下对有色物质进行脱色 胶质脱墨剂通常使用的胶质脱墨剂有二氧化硅 矾土 高岭土 水玻璃等 采用合成的胶质溶液如用硅酸钠与干酪素 白牛胶 阿拉伯胶 淀粉等化合物合成的胶质溶液 用碱溶液碳酸钠与氢氧化钠等的混合剂也能收到良好效果 磺酸盐类脱墨剂如烷基苯磺酸钠 ABS 为一种阴离子型表面活性剂 烷基苯磺酸钠在脱墨中发泡性好 有洗涤 皂化及渗透的性能 皂类脱墨剂钾皂和钠皂均为皂类脱墨剂 钾皂为阳离子型表面活性剂 对油墨中炭粒吸附力强 泡沫容易结成胶体块 堆积在器壁上或纸浆上引起炭粒干扰 目前多与其它脱墨剂配合使用 钠皂即肥皂 是在浮选脱墨工艺中最为常用的脱墨剂 钠皂是一种阴离子表面活性剂 这种化合物会在液体的交界面聚集 并降低水的表面张力 在碎浆机中加入钠皂 主要是利用其分散作用 钠皂的分散作用很大程度上取决于水的硬度 即使在软水系统中 分散效果也较强 最佳的运行效果是将一部分钠皂加入碎浆机中 一部分钠皂加入浮选装置中 若所有的钠皂只加在浮选处 则碎浆机处需要加入一些具有分散作用的表面活性物质 非离子型表面活性剂如聚苯乙烯基酚醚 TX 10 为一种黄色凝胶 在水中溶解时不发生电离作用 这种非离子型表面活性剂对酸 碱及盐类等溶液均稳定 它具有较高的泡沫力 对油墨有优良的洗涤 渗透 乳化及分散能力 酶脱墨剂酶是由肽链连在一起的氨基酸长链 它是一种生物催化剂 具有高效 专一 作用温和等特点 在酶法脱墨中 酶用来攻击油墨或者纤维 脂肪酶可以降解植物油基油墨 果胶酶 纤维素酶 半纤维素酶和木素降解酶可以改变纤维的表面性启或者油墨粒子之间的连接 这样在通过洗涤或者浮选就容易去除油墨 其他脱墨剂如磷酸盐 硼酸盐及偏磷酸盐等均具有良好的洗涤功效 4 3 2脱墨剂的组分及功能脱墨剂是由多种组分复配而成 它需有多种功能才能完成脱墨过程 脱墨剂中的每种组分都具有不同的功能 l 氢氧化钠在脱墨剂中加入氢氧化钠的主要作用有 调节pH值 以皂化或水解油墨树脂 对于含机械浆废纸来说 氢氧化钠加入量要适度 pH 9 5 11 0 以实现良好的油墨树脂的皂化和水解 使油墨从纤维上脱落下来 增强经过干燥的纸张的强度 对含机械浆的脱墨废纸来说尤其如此 这可能是由于纤维在碱性条件下润胀而增强了纤维间结合的结果 但是 氢氧化钠的加入会使含机械浆的废纸浆返黄或发黑 影响纸浆的白度 这种现象被称为 碱性发黑 AlkalineDarkening 这是由于浆料中的木素受pH值影响形成发色基团的结果 加入到含有机械浆废纸浆料中的氢氧化钠 既不能太低 也不能太高 这需要寻找一个平衡点 即对油墨中树脂有足够的皂化和水解作用 纤维变得足够柔韧 过氧化氢的有效性能得以保证的情况下 要尽可能减少有色物质的形成和避免使有害物质发生转化 图4 18是经水力碎解和浮选后 碱度对废纸浆料白度的影响 脱墨过程中使用了氢氧化钠 过氧化氢 鳌合物和硅酸钠 图4 18的曲线表明 在水力碎浆机内 当pH值从8 6提高至10 2时 浆料的白度呈缓慢上升趋势 当pH值超过10 2时 浆料的白度开始下降 这种白度受pH值影响的结果一直延续到浮选脱墨后 pH值对浮选后脱墨废纸浆料白度的影响如图4 19所示 从图中可见 pH值从8 5降至4 5 废纸浆料的白度明显提高 其机理目前仍不十分清楚 但可归纳为两个因素 胶体状的油墨颗粒和胶豁物由于pH值的改变而产生沉淀或凝聚 有色物质数量减少 对于不含机械浆废纸的浆料 由于不存在 碱性发黑 问题 因此水力碎浆机内可使用较高的pH值 如pH 11 此外 氢氧化钠的加入还会从废纸浆中抽提出木素和其他物质 特别是处理含机械浆废纸时 会使废水的COD增高 增加染负荷 为适应环境保护的要求 目前不少厂家正探索在中性条下进行脱墨 对于用激光印刷的油墨或类似的调色剂印刷的废纤因这些油墨与氢氧化钠不起化学反应 故有时用中性脱墨除杂的效果比用氢氧化钠好 2 过氧化氢在脱墨剂中经常加入一定量的过氧化氢 一般认为这是为了增加纸浆白度 过氧化氢并不是作为漂白剂加入的 增加纸浆白度的原理 有如下的一些观点 有人认为 在水力碎浆机中碎解废纸时 过氧化氢的加入主要是对在碱性条件含机械浆的废纸浆中产生的发色基团起脱色作用 因为油墨和杂质的存在 过氧化氢的其他漂白作用是不高的 也有人认为 在碎浆机中加入过氧化氢 比在浮选后加入漂白塔中 纸浆白度会更高一些 因为过氧化氢能破坏NaOH从纸浆中抽提出来的物质 而这些物质会使油墨粒子表面成为亲水性的而使其在浮选时不能豁附在空气泡上 所以 过氧化氢的加入有促进油墨脱除的效果 使纸浆白度提高 3 硅酸钠硅酸钠亦称水玻璃 在废纸脱墨工厂中经常使用的硅酸钠为1 405g cm3的聚合硅酸钠溶液 其中SiO2和NaOH的比例约为1 1 该溶液相当于11 NaOH的浓度 因此该溶液呈碱性 硅酸钠组分实际是许多络合聚硅酸钠阴离子的混合物 硅酸钠的作用被认为是与重金属离子形成胶体结构 因此它能稳定过氧化氢的作用环境 硅酸钠在脱墨中的另一作用是有助于油墨颗粒的分散 并防止分散后的油墨颗粒重新沉积到纤维表面 硅酸钠的防沉积作用在洗衣皂中广泛应用 因为能使脏污物或油状物乳化并防止它们再沉积在已被洗净的衣物上 硅酸钠还有润湿作用 它能降低溶液的表面张力 在浮选时硅酸钠能使油墨粒子变大 直至吸附到泡沫上 从而促进了浮选脱墨中油墨的去除 有关研究报告指出 在过氧化氢存在的条件下 硅酸钠的作用只有一半是发挥在降低金属离子的活性方面 硅酸钠溶液也是水力碎浆机内碱度的来源之一 由于硅酸钠可以游离出氢氧根 所以它也可以作为脱墨过程的缓冲剂 在调节水力碎浆机内化学品时 如增加硅酸钠用量 就要相应减少氢氧化钠的加入量 这还可以减少因氢氧化钠的加入而使纸浆变黄的现象 4 鳌合剂常用的鳌合剂是DTPA 二亚乙基三胺五乙酸钠 和EDTA 乙二胺四乙酸钠 鳌合剂的作用是与金属离子形成水溶性的络合物 DTPA和EDTA形成的络合酸盐能防止这些金属离子对过氧化氢的分解 从两种鳌合剂的化学结构分析 DTPA中的 五爪 结构表示鳌合能力要比 四爪 的EDTA强得多 DTPA鳌合金属离子的能力按下列次序排列 在脱墨过程中鳌合剂的加入点与过氧化氢加入点基本相同 也可比过氧化氢早一步加入 如浆池或分散机前 鳌合剂的用量由水力碎浆机中重金属离子含量决定 重金属来源于废纸和工厂用水 清水和白水 目前采用的鳌合剂还有NTA 亚氨基三乙酸钠 和HEDTA 羚乙基乙二胺三乙酸钠 鳌合剂不能完全代替硅酸钠 经常与硅酸钠同时使用 硫酸镁在原浆漂白中可作为非常有效的鳌合剂 但在脱墨浆中很少使用 因为镁的作用是阻止过氧化氢的分解 而不是降低金属离子的活性 在铁和铜离子存在的情况下 镁将丧失作用 并且在锰离子存在的情况下反而会对过氧化氢产生催化分解 据报道 硫酸镁和硅酸钠结合使用能降低金属离子的活性 鉴于水力碎浆机内加入过氧化氢的目的不是进行漂白 仅是平衡有色物质的形成并进行结构变性 因此硫酸镁在脱墨浆生产中的应用不广 4 3 3表面活性剂表面活性剂是脱墨剂中的关键成分 它具有润湿 渗透 乳化 分散 洗净及起泡等多种功能 表面活性剂种类繁多 性质也各有区别 分子结构都有着共同的特点 都由非极性的疏 憎 水基和极性的亲水基两部分构成 而且两种基团处于分子的两端 憎水性基团一般由长链脂肪族烃基和芳香基组成 具有疏水而亲油的特性 亲水性基团一般有酸基 硫酸基 氨基 磺酸基 环氧乙烷基等 具有亲水性 表面活性剂具有既亲油又亲水的两种性质 表面活性剂分类通常是按其亲水基团在水中是否电离 以及电离后的离子类型来分类 表面活性剂溶于水时 不能电离的称为非离子型表面活性剂 能电离的称为离子型表面活性剂 离子型表面活性剂又按其生成离子的类别分为阴离子型 阳离子型和两性离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂在水溶液中不电离 它的表面活性基团不带电荷但能发生水化作用 用于浮选脱墨的表面活性剂可以是阳离子型的 也可以是阴离子型的或非离子型的 而最常用的则是非离子型表面活性剂 因为它不受工业用水硬度的影响 当表面活性剂分子中的亲水基不变时 疏水基的分子量越大 表面活性剂的疏水性就越强 因此疏水性可用疏水基的分子量大小来表示 衡量表面活性剂亲水性的大小 可用亲水亲油平衡值 Hydrophile LipophileBalance 来表示 简称为HI B值 其计算方法为 HLB 100 5 亲水基分子量 表面活性剂分子量 仅用于非离子型 当HLB值高时 意味着表面活性剂分子中亲水部分的影响大于疏水部分 反之亦然 不同HLB值的表面活性剂具有不同的性能及用途 在脱墨应用中 取得的效果也不一样 表面活性剂的HLB值 比较表面活性剂分子中的亲水基团的亲水性和亲油基团的亲油性是一项衡量表面活性剂效率的重要指标 亲水基团的亲水性和亲油基团的亲油性可以有两种类型的简单的比较方法 一种方法是 表面活性剂的亲水性 亲水剂的亲水性 憎水基的憎水性另一种方法是用下式来表示其亲水性 表面活性剂的亲水性 亲水剂的亲水性 憎水基的憎水性我们已知 如果表面活性剂的亲水基团相同时 憎水基团碳链愈长 摩尔质量愈大 则憎水性愈强 因此憎水性可以用憎水基的摩尔质量来表示 对于亲水基 由于种类繁多 用摩尔质量来表示其亲水性不一定都合理 由于憎水基的憎水性和亲水基的亲水性在大多数情况下不能用同样的单位来衡量 所以表示表面活性剂的亲水性不用第一种相减的方法 而用第二种相比的方法来衡量 基于以上观点 格里芬 Griffin 提出了用HLB hydrophile lipophilebalance亲水亲油平衡 值来表示表面活性物质的亲水性 HLB值变动于1 40的范围内 经过大量研究和实验表明 最佳的浮选脱墨的HLB值为15左右 表面活性剂中的疏水基主要有 脂肪族烃基 如十二烷基 十六烷基 十八烯基等 芳香族烃基 如蔡基 苯基 苯酚基等 脂肪烃取代的芳香烃基 如十二烷基苯基 壬基苯酚基等 带有弱亲水性的烃基 如蓖麻油酸中只含有一个轻基 聚氧丙烯中含有醚键等 上述各疏水基疏水性大小大致可排列成 脂肪族烷基 脂肪族烯基 脂肪烃取代的芳香烃基 芳香烃基 带有弱亲水基的烃基 分子量的大小对表面活性剂性能的影响较显著 一般经验是 表面活性剂分子量较小的 润湿 渗透性能较好 分子量较大的 分散洗净作用较强 1 肥皂肥皂是一种阴离子型的表面活性剂 它是由一条碳氢长链和一个水溶性基团构成 亲水性基团趋向于水 同时疏水性的碳氢长链趋向排斥于水的方向 这种化合物会在液体的交界面聚集 并且降低水的表面张力 制造肥皂的反应式为 RC H NaOH RCOONa H2 天然脂肪和植物油含有各种类型的甘油三酸醋 将脂肪和植物油进行裂解可获得脂肪酸和丙三醇 脂肪酸由梭酸基团和碳氢链构成 如果脂肪酸具有一个或几个双键 即为不饱和脂肪酸 该双键能通过脂肪酸与氢气反应而消除 从动植物脂肪和油中获得的最常见的脂肪酸有 亚油酸18个碳原子 2个双键油酸18个碳原子 1个双键棕搁酸16个碳原子 无双键硬脂酸18个碳原子 无双键 脂肪酸或脂肪酸的混合物的特性 决定于其平均链长及双键数 酸值表示脂肪酸中游离脂肪酸的含量 凝固点是脂肪酸的结晶点 即脂肪酸产生凝固时的温度 脂肪酸的凝固点随着链长的增加以及饱和度的提高而升高 亚油酸的熔点是5 油酸是14 棕搁酸是63 硬脂酸是70 脂肪酸的钠皂是水溶的 由硬脂酸 氢化 制备的肥皂需要加温才能使它液化 2 合成表面活性剂合成表面活性剂的原料来源于脂肪衍生物或有机组分的矿物油 根据分子中的电荷 合成表面活性剂分为阴离子型 阳离子型和非离子型 最常用的阴离子型表面活性剂是烷基苯磺酸钠和十二烷基醚硫酸钠 最常用的非离子型表面活性剂有壬基酚聚氧乙烯醚 环氧乙烷环氧丙烷共聚物 EO PO共聚物 和脂肪醇聚氧乙烯醚 壬基酚聚氧乙烯醚由于在生物降解过程中会形成具有毒性的酚类化合物 近年来开始减少使用 阳离子型表面活性剂具有柔软和抗静电效果 最常用的阳离子型表面活性剂是十二烷基二甲基节基氯化钱 阳离子型表面活性剂不是常用的脱墨化学品 因为它会很容易地吸附在带负电荷的纤维表面 使得排渣量增加 3 乳液状表面活性剂通常使用的脂肪酸 例如硬脂酸在室温条件下是固体 因此在使用前要经过一定的熔融程序 将用于浮选脱墨的脂肪酸 脂肪酸衍生物 表面活性剂 水按照一定的配方制成乳液 以便于生产工厂用泵输送 使用乳液后人们发现 即使乳液中含有脂肪酸 在浮选脱墨时不用钙离子也能产生良好的浮选效果 即使在使用软水时也不会发生纸浆因泡沫而造成的流失 因此乳液可成功地在中性脱墨流程中应用 4 分散剂分散剂主要用于洗涤法脱墨工艺中 它在水力碎浆机中加入后 使经过疏解的纤维与分离的油墨颗粒能在纸浆悬浮液中继续保持着分散状态 分散剂通常由合成表面活性剂组成 例如壬基酚聚氧乙烯醚和直链的脂肪醇聚氧乙烯醚 用于短程法脱墨工艺的分散剂常为EO PO共聚物 乙二醇和脂肪醇聚氧乙烯醚的混合物 采用洗涤法脱墨工艺时 选用分散剂应注意以下事项 分散剂要能够有效地润湿废纸 有助于油墨从纤维上脱落 能促使油墨颗