影響廢紙脫墨的相關(guān)因素

艾紅英

（黑龍江省造紙工業(yè)研究所，牡丹江，157013）

影響廢紙脫墨的相關(guān)因素

艾紅英

（黑龍江省造紙工業(yè)研究所，牡丹江，157013）

對(duì)廢紙脫墨原理、脫墨意義、脫墨方法、脫墨劑進(jìn)行了概述，詳細(xì)敘述了脫墨過程中影響廢紙脫墨的因素和影響脫墨的印刷油墨的組成、類型及制備。

脫墨原理 脫墨意義 脫墨方法 脫墨劑 脫墨組成類型及制備 影響脫墨因素

隨著世界紙和紙板的生產(chǎn)及需求量的與日俱增，環(huán)境日趨惡化，造紙?jiān)暇o張、能源短缺等問題加劇。如何充分利用資源，研究節(jié)約能源變廢為寶的資源化技術(shù)，正在受到世界廣泛關(guān)注。二次纖維已經(jīng)成為造紙工業(yè)一種必不可少的纖維來(lái)源，那么，提高廢紙漿利用率的關(guān)鍵問題在于二次纖維的回收利用即廢紙脫墨。眾所周知，廢紙脫墨是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，對(duì)于某種固定類型的廢紙來(lái)說，較高質(zhì)量的脫墨漿是與所使用的脫墨方法、脫墨工藝及脫墨化學(xué)藥品用量息息相關(guān)的。而對(duì)于不同類型的廢紙來(lái)說，其使用性能的好壞不僅與其本身的種類，還與其印刷過程有著緊密的聯(lián)系。

1 廢紙脫墨的基本原理

廢紙脫墨，即通常所說的二次纖維的回用，是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)相結(jié)合的過程，就是使用脫墨藥劑降低廢紙上的印刷油墨的表面張力，從而產(chǎn)生潤(rùn)濕，滲透，乳化，分散等多種作用，其綜合效果使油墨從紙面上脫離下來(lái)。一般是通過脫墨化學(xué)品來(lái)破壞印刷油墨對(duì)纖維的黏附，在適當(dāng)?shù)臐穸群蜋C(jī)械力作用下，整個(gè)過程主要分為三步，即疏解分離纖維、油墨從纖維上分離、分離的油墨粒子從漿料中除去。

2 廢紙脫墨的意義

可大量節(jié)約植物纖維資源，減少對(duì)森林的砍伐，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。每利用一噸紙槳，可節(jié)約3～5m3木材。節(jié)約投資，降低成本。減輕環(huán)境污染，同時(shí)廢紙漿的三廢治理比化學(xué)漿容易，完全可以達(dá)到排放，故使用廢紙對(duì)企業(yè)環(huán)保有極大的改善。節(jié)約能源，降低能耗。與化學(xué)法、機(jī)械法和化學(xué)機(jī)械法制漿相比，廢紙制漿生產(chǎn)工藝流程較簡(jiǎn)單，能耗較低。

3 廢紙脫墨方法

常規(guī)的脫墨工藝包括浮選法、洗滌法、浮選和洗滌相結(jié)合的方法以及短程法等。浮選法運(yùn)用不同顆粒有不同的表面性能的機(jī)理進(jìn)行脫墨；洗滌法利用水力進(jìn)行分離，通過篩板或篩網(wǎng)對(duì)紙漿懸浮進(jìn)行篩選，水夾帶油粒而除去；浮選和洗滌相結(jié)合的方法綜合浮選和洗滌兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在被很多廠家采用；短程法用于處理油墨含量相對(duì)少的廢紙，它只是在碎漿機(jī)中脫墨，疏解好的廢紙漿放入貯漿池，而后按正常流程進(jìn)行篩選、凈化和洗滌。對(duì)浮選法來(lái)講，油墨顆粒的粒徑在20～40μm為最佳；對(duì)洗滌法來(lái)講，油粒尺寸越小越好，且以小于5μm為最佳。

除此之外，還有其它多種脫墨方法。酶脫墨法大多數(shù)使用纖維素酶和半纖維素酶作為酶制劑。國(guó)外研究表明：中性纖維素酶比酸性條件效果好，純堿性纖維素酶也可以獲得較好的白度，而非接觸性印刷廢紙酶法脫墨中酶與表面活性劑共用，大大提高了脫墨效率。廢紙與機(jī)械漿混合磨漿脫墨法，漂后白度可達(dá)60%ISO。附聚脫墨法用附聚劑將碎漿過程中剝離下來(lái)的片狀調(diào)色劑聚集成400μm以上且密度較大的球形顆粒，然后篩選凈化除去。超聲波脫墨法利用大于16Hz在的超聲波進(jìn)行脫墨。此外，還有溶劑法脫墨、蒸汽爆破脫墨法、蒸汽爆破與磁性脫墨配合脫墨法等。

4 脫墨劑

脫墨劑所使用的表面活性劑有陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。陰離子型脫墨劑有鉀皂、硫化油、直鏈烷基苯苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、磺基琥珀酸二辛酯鈉鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽等。非離子型脫墨劑有烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯等。不同類型的脫墨劑脫墨效果如下：陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑進(jìn)行復(fù)配的脫墨劑＞非離子型表面活性劑脫墨劑＞陰離子型表面活性劑脫墨劑＞傳統(tǒng)的NaOH 或 Na2SiO3。

浮選法中所用的化學(xué)助劑有NaOH、NaSiO3、表面活性劑、螯合劑、分散劑和防油墨再沉積劑等。洗滌劑多以非離子表面活劑為主，要求泡沫少。常用AEO-9、OP-10、JEC、TWEEN-80、磷酸雙酯等。

洗滌法，脫墨劑可以直接加入碎漿機(jī)中。浮選法，脫墨劑可直接加入碎漿機(jī)中，也可在浮選槽的入口加入。最新研究表明，從浮選塔頂部以噴霧方式加入表面活性劑有利于建立穩(wěn)定的泡沫層，獲得更高的油墨去除率，可有效減少并且避免表面活性劑對(duì)纖維的吸附污染，同時(shí)也減少由于吸附引起的纖維和氣泡表面變化的纖維損失和水損失。

另外，國(guó)內(nèi)對(duì)多組分的表面活性劑在廢紙中的應(yīng)用作了多方面的研究，研制出了XQ型系列脫墨劑、HD型系列脫墨劑和FCS型五元復(fù)合型脫墨劑等多種脫墨劑，且脫墨效果良好。

5 油墨的組成、類型及制備

5.1 油墨的組成

印刷油墨與二次纖維回用息息相關(guān)。由于印刷油墨種類不同，可能會(huì)導(dǎo)致該類廢紙的脫墨過程與其他廢紙的脫墨有很大的不同。比如，油墨粒子去除的難易程度對(duì)應(yīng)著脫墨流程的復(fù)雜程度等。

常見的印刷油墨應(yīng)具有以下兩個(gè)基本的成分：一是顏料或染料，使油墨具有顏色、不透明性以及油墨的流動(dòng)性能；二是載色體，起著夾帶顏料的作用，并把他們攜帶到紙頁(yè)上，使其在紙面上凝固下來(lái)，載色體一般為植物油、礦物分餾液、樹脂（天然或合成的），可溶性塑料或揮發(fā)性溶劑。印刷油墨還含有一些其他成分，如黏合劑、溶劑、催化劑、潤(rùn)濕劑等。

5.2 油墨的類型

根據(jù)印刷版型的不同，可分為柔性凸版印刷油墨、凹版印刷油墨和網(wǎng)孔版油墨及滾涂油墨等；

根據(jù)油墨主要組分不同，可分為紙張溶劑型油墨和水性油墨等；

根據(jù)印刷油墨材料不同，可分為紙張和其他紙制品油墨，塑料油墨以及金屬油墨等；

根據(jù)油墨在印刷材料上固化方式不同，可分為熱固性油墨和光固性油墨等。

5.3 油墨的制備

油墨的制備過程一般是將具有顏色功能的顏料粒子（如碳黑）均勻地分布在具有膠黏作用的分散劑（如松香脂、蓖麻油等）中，形成具有一定黏度性能的流體物質(zhì)。印刷油墨主要由顏料與黏結(jié)料組成，此外還含有其他一些填料和附加料。其中顏料主要有無(wú)機(jī)顏料、有機(jī)顏料等，而分散相物質(zhì)主要有油脂和樹脂類物質(zhì)，也可采用溶劑和水。制作油墨的顏料分散體一般為油脂和樹脂類，油脂主要有植物油和礦物油，而樹脂一般有天然樹脂和合成樹脂等。另外，油墨中還有一些附加料，一般是增塑劑、稀釋劑和干燥劑等。

6 影響廢紙脫墨的因素

6.1 油墨過度分散

在碎漿過程中應(yīng)當(dāng)通過碎漿條件和所加化學(xué)藥品的變化來(lái)避免過度的分散，其理由有三：首先，較小的油墨粒子比較大的油墨粒子更易于重新沉積在纖維上，碎解水基油墨印刷的紙張時(shí)，去除所產(chǎn)生的非常小的油墨粒子是極其困難的，而且這些油墨粒子能夠沉積在纖維壁的內(nèi)側(cè)；其次，脫墨漿中同樣數(shù)量的非常小的油墨粒子對(duì)于2.5μm的油墨粒子對(duì)白度具有最壞的影響。作為脫墨的主要操作方法，浮選法比洗滌應(yīng)用得更廣泛，而且能夠有效地去除較大的油墨顆粒；最后，脫墨廢水的循環(huán)利用使得分散的小油墨顆粒重又回到脫墨過程中，導(dǎo)致了油墨的重新沉積和較低的紙漿白度。

6.2 碎漿pH值

降低碎漿pH值使之接近中性，可以減少油墨的分散。圖象分析顯示，提高氫氧化鈉的濃度和pH值可以促進(jìn)非常小的油墨粒子的形成，但是，在堿性條件下提高碎漿濃度，白度也可以得到提高。在中性批pH值下，較低碎漿濃度可以得到較高的紙漿白度。

6.3 碎漿設(shè)備

在碎漿過程中，油墨從纖維上脫除的速率和油墨再沉積的速率是最重要的。碎漿時(shí)，剪切力越小，油墨碎片和油墨再沉積的速度就越慢，同時(shí)在浮選時(shí)就有更多的油墨被除去。碎漿的主要目的是限制膠黏物、塑料和其它污染物的碎片化。目前輥筒式的脫墨制漿工藝正在研制當(dāng)中。

6.4 廢紙儲(chǔ)存時(shí)間

隨著廢紙存放時(shí)間的廷長(zhǎng)，連接性樹脂使得油墨漸漸難以從纖維上被除去，導(dǎo)致脫墨比較困難。油墨由于發(fā)生了自氧化反應(yīng)而降低了脫墨效率。

6.5 脫墨化學(xué)藥品

據(jù)報(bào)導(dǎo)，除了傳統(tǒng)的碎漿藥品以外，加入2%的木素磺酸鹽可以促進(jìn)油墨并且限制了油墨的再沉積。在實(shí)際生產(chǎn)中，原料比ONP：OMG為70：30，利用氧化鎂代替一些氫氧化鈉能夠?qū)е侣晕⑤^低的浮選脫墨效率，但是提高了經(jīng)濟(jì)效益，減少了陽(yáng)離子和過氧化物的用量。

6.6 廢紙儲(chǔ)存溫度

紙張?jiān)谶\(yùn)輸過程和在夏季儲(chǔ)存時(shí)近50℃的溫度及油墨的自氧化反應(yīng)，都加重了對(duì)脫墨的不利影響。在加拿大、美國(guó)和歐洲已經(jīng)廣泛地研究了這種“夏季影響”。脫墨漿的白度較低主要是由于較高的溫度引起了油墨對(duì)纖維素纖維的強(qiáng)烈吸附。氧化反應(yīng)導(dǎo)致了一些油墨載色劑或者連接性樹脂黏結(jié)到纖維上，而且加熱也促進(jìn)了油墨載色劑的蒸發(fā)，從而使得脫墨漿的白度較低。為了解決這些負(fù)面影響，至今有專家建議，在較短的碎漿時(shí)間和較高的碎漿溫度下，加大堿性化學(xué)藥品和脫墨劑的用量。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)研究表明，最近幾年來(lái)，脫墨技術(shù)從各個(gè)方面都取得了新的進(jìn)展。隨著廢紙品種范圍的日益擴(kuò)大和現(xiàn)代化印刷技術(shù)的高速發(fā)展及各種新型油墨的出現(xiàn)，迫使人們?cè)趶U紙?zhí)幚砑夹g(shù)上要不斷改進(jìn)、創(chuàng)新和提高。雖然目前脫墨技術(shù)還存在一些問題需要解決，但隨著造紙技術(shù)的飛速發(fā)展，相信將來(lái)脫墨技術(shù)一定會(huì)在廢紙脫墨方面成功應(yīng)用，不但可以解決原料短缺、污染嚴(yán)重和能源緊張問題，而且會(huì)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)造紙工業(yè)的發(fā)展、環(huán)境保護(hù)和清潔生產(chǎn)都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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2011－7－22

艾紅英，（1975-）女，

學(xué)士，黑龍江省造紙工業(yè)研究所，工程師，

現(xiàn)任課題：廢紙回收利用和脫墨劑

電話：13514540298

E-mail：hongying75429@163.com

單位：黑龍江省造紙工業(yè)研究所

通信地址：黑龍江省牡丹江市陽(yáng)明區(qū)光華街5號(hào)41

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