廢紙漿脫墨系統(tǒng)采用中性脫墨與堿性脫墨相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)

陳嘉翔

(華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州,510640)

廢紙漿脫墨系統(tǒng)采用中性脫墨與堿性脫墨相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)

陳嘉翔

(華南理工大學(xué)制漿造紙工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州,510640)

介紹了國外一些研究單位對中性脫墨和堿性脫墨結(jié)合應(yīng)用所進(jìn)行的研究,總結(jié)了中性脫墨與堿性脫墨相結(jié)合進(jìn)行脫墨的優(yōu)點(diǎn)。

廢紙脫墨;中性脫墨;堿性脫墨

1 含有膠版印刷紙的混合廢紙漿需要進(jìn)行堿性脫墨

許多研究指出,要降低溶解性廢物 (以 COD表示)含量,許多人重視采用中性脫墨。也有人指出,應(yīng)用適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?可以在中性條件下有效地對涂布雜志紙進(jìn)行脫墨,但是非涂布印刷紙 (如新聞紙)在中性條件下的脫墨效果比在堿性條件下的差。

也有研究認(rèn)為,漿料經(jīng)中性脫墨后再進(jìn)行漂白可以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)白度值[1]。也有報(bào)道,工業(yè)上進(jìn)行兩次中性脫墨 (兩次中性脫墨之間不用加化學(xué)品進(jìn)行分散)后,進(jìn)行過氧化氫漂白也能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)白度值。

法國造紙研究中心已經(jīng)研究了關(guān)于氫氧化鈉和過氧化氫對老化了的膠版印刷電話號碼薄紙的油墨脫離和碎片化的影響,其結(jié)果見圖 1和圖 2[2]。

從圖 1可以看出,用白度來鑒定油墨剝離是不合適的,因?yàn)樗榻鈺r(shí)用了氫氧化鈉后漿料會(huì)返黃,過氧化氫漂白時(shí)也用了氫氧化鈉。從圖 2可以看出,用殘余油墨粒子濃度 (ER IC)方法可以得到有關(guān)油墨量和分散的信息。油墨量愈高,ER IC值愈高;油墨分散愈高,ER I C也愈高。全漿和充分洗滌漿 (所有微細(xì)纖維、填料和分離了的細(xì)小油墨粒子都被除去,僅保留黏附在纖維上的油墨)的 ER I C測量對比較油墨碎片化和剝離是有幫助的。

由此可以得到以下結(jié)論：①過氧化氫對油墨剝離沒有影響;②碎解時(shí)加的氫氧化鈉促進(jìn)了油墨的剝離;

圖1 碎解化學(xué)品用量對漿料白度的影響

圖2 碎解化學(xué)品用量對印刷油墨剝離和碎片化的影響

此外,前浮選脫墨以后殘留油墨的剝離實(shí)驗(yàn)證明,用漂白化學(xué)品 (氫氧化鈉、硅酸鈉和過氧化氫)與漿搓揉可使后浮選后能得到最高白度的漿料。因此,堿性脫墨是對含膠版印刷紙,特別是對含有老化了的未涂布印刷紙的混合廢紙脫墨是非常必要的。

2 對含有苯胺凸版印刷紙的混合廢紙,其前浮選脫墨需要非堿性條件脫墨

對含有水基油墨印刷的混合廢紙進(jìn)行堿性脫墨將會(huì)導(dǎo)致最差的結(jié)果,因?yàn)閴A性脫墨要除去苯胺凸版印刷油墨是較困難的,這與油墨的組成有關(guān)。

水基苯胺印刷油墨是酸性油墨 (主要是丙烯酸),是水溶性的,與有機(jī)堿 (胺)中和時(shí)是可分散的。印刷以后,它們就變成了樹脂防腐劑 (bleed resistant),這是因?yàn)榘窊]發(fā)消散,或者是被新聞紙吸收掉。在堿性脫墨條件下,油墨黏結(jié)劑被溶解,很小的油墨粒子分散在漿料懸浮液中,要除去是非常困難的。

在前、后兩次浮選脫墨過程中,第一次是在酸性(pH值大約是 5)條件,但由于歐洲的廢紙中碳酸鈣含量很高,實(shí)際的 pH值應(yīng)當(dāng)為 7。

在中性條件下碎解和進(jìn)行前浮選脫墨的優(yōu)點(diǎn)如下：

(1)油墨的分散少

廢紙碎解在非堿性條件下完成時(shí),油墨分散較少。圖 3指出了在中性條件下碎解時(shí),粒徑大于 1.3 μm的油墨粒子數(shù)量較多,在堿性條件下碎解時(shí),粒徑小于 1.3μm的油墨粒子較多。

由于堿性條件下碎解,油墨粒子碎片化較高(見表 1),相應(yīng)地漿料白度就較低 (不管是否使用過氧化氫),ER IC值就較高。

(2)中性條件下碎解時(shí)產(chǎn)生的陰離子垃圾少

上述實(shí)驗(yàn)中,碎解后漿料的陽離子需求量,中性條件是 1 mmol/kg,堿性條件是 30 mmol/kg,其中的差別主要是從機(jī)械漿來的溶解物。

圖3 苯胺凸版印刷新聞紙 (日報(bào))在中性和堿性條件下碎解后油墨粒子大小的比較

表1 苯胺凸版印刷新聞紙碎解后的光學(xué)性質(zhì)

膠版印刷的新聞紙和苯胺凸版印刷的新聞紙中性和堿性碎解后陽離子需求量的比較見表 2。

表2 膠版和苯胺凸版印刷和未印刷新聞紙碎解后陽離子需求量的比較 mmol/kg

(3)油墨再沉積少

前面敘述的油墨剝離測定方法也可用于油墨再沉積的計(jì)算。表 3指出了在堿性和中性條件碎解后下,充分洗滌漿的白度和 ER IC值。不管碎解時(shí)是否用了過氧化氫,堿性條件下碎解的充分洗滌漿白度都較低,ER IC值都較高,這是由于除去所有細(xì)小粒子后,油墨粒子仍保留在漿料纖維的表面。

表3 苯胺凸版印刷新聞紙碎解漿充分洗滌后的光學(xué)性質(zhì)

與堿性條件下碎解相比,中性條件下碎解油墨保留了較大的油墨粒子,提高了脫墨效率,產(chǎn)生的陰離子垃圾較少,油墨再沉積在漿料纖維表面的幾率也降低了。

3 法國造紙研究中心進(jìn)行的非堿性和堿性兩次脫墨流程[2]

法國造紙研究中心進(jìn)行的非堿性和堿性兩次脫墨流程見圖 4。

圖4 法國造紙研究中心進(jìn)行的前、后兩次脫墨流程

圖 4中的兩次脫墨,第一次是在廢紙分散前,在非堿性條件下除去苯胺油墨;第二次是在苯胺油墨除去以后,在堿性條件下剝離和除去常用的油墨。

混合廢紙?jiān)谖⑺嵝曰蛑行詶l件下碎解。第一次浮選 (即前浮選)脫墨是在非堿性條件下,主要除去靠機(jī)械作用或表面活性劑作用已經(jīng)剝離了的油墨,不用堿性藥劑是要避免苯胺油墨黏結(jié)劑的溶解,并使大量的黏結(jié)劑在第一次浮選時(shí)除去。濃縮后,再進(jìn)行堿處理、過氧化氫漂白和一些機(jī)械處理是為了剝離常用的油墨。第二次浮選是在同樣的常規(guī)堿性條件下完成的。篩選和凈化是在第一次非堿性階段實(shí)施,不用機(jī)械處理,通常采用熱分散。

在兩次浮選脫墨中使用的化學(xué)品如下：

(1)在中性介質(zhì)中碎解時(shí)也要加酸,以降低pH值。

(2)在通常的脫墨與漂白時(shí),在堿性處理開始時(shí)要用的化學(xué)品是氫氧化鈉、硅酸鈉、過氧化氫、螯合劑和脂肪酸皂。

法國造紙研究中心采用了非堿性和堿性脫墨、水封閉循環(huán)系統(tǒng)完成了中試車間試驗(yàn)。在這些條件下,處理 6 h后,混合廢紙 (30%苯胺凸版印刷新聞紙 +30%膠版印刷新聞紙 +40%雜志紙)白度達(dá)到了62%,混合廢紙的苯胺凸版印刷紙含量 90%時(shí),白度也能達(dá)到 58%。第一次浮選是在 pH值為 6時(shí)碎解,用了 1%的亞硫酸鹽,第二次是在堿性條件下浮選,加了 0.9%的過氧化氫。

中性和堿性兩次浮選的中試過程及結(jié)果見圖 5。

從圖 5可以看出,英國苯胺凸版印刷新聞紙經(jīng)中性和堿性兩次脫墨后漿的白度最高為 62.0%,得率 86%。這說明中性-堿性兩次浮選脫墨效果還是較好的。辦公廢紙經(jīng)中性和堿性脫墨后的白度更高,見圖 6。

4 結(jié) 論

膠版印刷廢紙的脫墨需要在堿性條件下有效地剝離油墨,水基苯胺凸版印刷新聞紙的脫墨需要在非堿性條件下進(jìn)行,以避免油墨粒子被分散成太小的粒子。先中性條件后堿性條件的脫墨系統(tǒng)適合于含有苯胺凸版印刷和膠版印刷的所有廢紙的脫墨,脫墨漿白度較單用堿性條件時(shí)高。

[1] Bast-kemmerer J.Deinking in the future[C]//6thPTSDeinking Symposium.Mǚnchen,1994.

[2] Gall and G,Vernac Y,Carre B.The Advantages of Combining Neutral and Alkaline Deinking[C]//3rdResearch Forum on Recycling,Proceedings,1995.

(責(zé)任編輯：趙旸宇)

The Advantages of Combining Neutral and Alkaline Deinking in Waste Paper Deinking System

CHEN Jia-xiang
(State Key Lab of Pulp&Paper Engineering,South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong Province,510640)
(E-mail：lcjxchen@scut.edu.cn)

A two-stage deinking precess(first loop in neutral condition and second loop in alkaline condition)has been studied abroad.The results show that this process is efficient for deinking all paper grades,mixtures containing flexo,the data presented show that with this process the brightness obtained is higher than that with any other alkaline deinking process.

waste paper deinking;neutral deinking;alkaline deinking

TS744

A

0254-508X(2011)04-0064-03

陳嘉翔先生,教授;主要從事制漿理論與技術(shù)的研究工作。

2010-12-15