廢紙漿脫墨系統采用中性脫墨與堿性脫墨相結合的優點

陳嘉翔

(華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室,廣東廣州,510640)

廢紙漿脫墨系統采用中性脫墨與堿性脫墨相結合的優點

陳嘉翔

(華南理工大學制漿造紙工程國家重點實驗室,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合應用所進行的研究,總結了中性脫墨與堿性脫墨相結合進行脫墨的優點。

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,應用適當的表面活性劑,可以在中性條件下有效地對涂布雜志紙進行脫墨,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。

也有研究認為,漿料經中性脫墨后再進行漂白可以達到預期的目標白度值[1]。也有報道,工業上進行兩次中性脫墨 (兩次中性脫墨之間不用加化學品進行分散)后,進行過氧化氫漂白也能達到預期的目標白度值。

法國造紙研究中心已經研究了關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,因為碎解時用了氫氧化鈉后漿料會返黃,過氧化氫漂白時也用了氫氧化鈉。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 (所有微細纖維、填料和分離了的細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論：①過氧化氫對油墨剝離沒有影響;②碎解時加的氫氧化鈉促進了油墨的剝離;

圖1 碎解化學品用量對漿料白度的影響

圖2 碎解化學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驗證明,用漂白化學品 (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行堿性脫墨將會導致最差的結果,因為堿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。

水基苯胺印刷油墨是酸性油墨 (主要是丙烯酸),是水溶性的,與有機堿 (胺)中和時是可分散的。印刷以后,它們就變成了樹脂防腐劑 (bleed resistant),這是因為胺揮發消散,或者是被新聞紙吸收掉。在堿性脫墨條件下,油墨黏結劑被溶解,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,實際的 pH值應當為 7。

在中性條件下碎解和進行前浮選脫墨的優點如下：

(1)油墨的分散少

廢紙碎解在非堿性條件下完成時,油墨分散較少。圖 3指出了在中性條件下碎解時,粒徑大于 1.3 μm的油墨粒子數量較多,在堿性條件下碎解時,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)中性條件下碎解時產生的陰離子垃圾少

上述實驗中,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械漿來的溶解物。

圖3 苯胺凸版印刷新聞紙 (日報)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性質

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性質

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行的非堿性和堿性兩次脫墨流程[2]

法國造紙研究中心進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。

混合廢紙在微酸性或中性條件下碎解。第一次浮選 (即前浮選)脫墨是在非堿性條件下,主要除去靠機械作用或表面活性劑作用已經剝離了的油墨,不用堿性藥劑是要避免苯胺油墨黏結劑的溶解,并使大量的黏結劑在第一次浮選時除去。濃縮后,再進行堿處理、過氧化氫漂白和一些機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堿性條件下完成的。篩選和凈化是在第一次非堿性階段實施,不用機械處理,通常采用熱分散。

在兩次浮選脫墨中使用的化學品如下：

(1)在中性介質中碎解時也要加酸,以降低pH值。

(2)在通常的脫墨與漂白時,在堿性處理開始時要用的化學品是氫氧化鈉、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、水封閉循環系統完成了中試車間試驗。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)白度達到了62%,混合廢紙的苯胺凸版印刷紙含量 90%時,白度也能達到 58%。第一次浮選是在 pH值為 6時碎解,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果見圖 5。

從圖 5可以看出,英國苯胺凸版印刷新聞紙經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。辦公廢紙經中性和堿性脫墨后的白度更高,見圖 6。

4 結 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的研究工作。

2010-12-15