影响废纸脱墨的相关因素

艾红英

（黑龙江省造纸工业研究所，牡丹江，157013）

影响废纸脱墨的相关因素

艾红英

（黑龙江省造纸工业研究所，牡丹江，157013）

对废纸脱墨原理、脱墨意义、脱墨方法、脱墨剂进行了概述，详细叙述了脱墨过程中影响废纸脱墨的因素和影响脱墨的印刷油墨的组成、类型及制备。

脱墨原理 脱墨意义 脱墨方法 脱墨剂 脱墨组成类型及制备 影响脱墨因素

随着世界纸和纸板的生产及需求量的与日俱增，环境日趋恶化，造纸原料紧张、能源短缺等问题加剧。如何充分利用资源，研究节约能源变废为宝的资源化技术，正在受到世界广泛关注。二次纤维已经成为造纸工业一种必不可少的纤维来源，那么，提高废纸浆利用率的关键问题在于二次纤维的回收利用即废纸脱墨。众所周知，废纸脱墨是一个非常复杂的过程，对于某种固定类型的废纸来说，较高质量的脱墨浆是与所使用的脱墨方法、脱墨工艺及脱墨化学药品用量息息相关的。而对于不同类型的废纸来说，其使用性能的好坏不仅与其本身的种类，还与其印刷过程有着紧密的联系。

1 废纸脱墨的基本原理

废纸脱墨，即通常所说的二次纤维的回用，是一个化学反应和物理反应相结合的过程，就是使用脱墨药剂降低废纸上的印刷油墨的表面张力，从而产生润湿，渗透，乳化，分散等多种作用，其综合效果使油墨从纸面上脱离下来。一般是通过脱墨化学品来破坏印刷油墨对纤维的黏附，在适当的湿度和机械力作用下，整个过程主要分为三步，即疏解分离纤维、油墨从纤维上分离、分离的油墨粒子从浆料中除去。

2 废纸脱墨的意义

可大量节约植物纤维资源，减少对森林的砍伐，保护生态环境。每利用一吨纸桨，可节约3～5m3木材。节约投资，降低成本。减轻环境污染，同时废纸浆的三废治理比化学浆容易，完全可以达到排放，故使用废纸对企业环保有极大的改善。节约能源，降低能耗。与化学法、机械法和化学机械法制浆相比，废纸制浆生产工艺流程较简单，能耗较低。

3 废纸脱墨方法

常规的脱墨工艺包括浮选法、洗涤法、浮选和洗涤相结合的方法以及短程法等。浮选法运用不同颗粒有不同的表面性能的机理进行脱墨；洗涤法利用水力进行分离，通过筛板或筛网对纸浆悬浮进行筛选，水夹带油粒而除去；浮选和洗涤相结合的方法综合浮选和洗涤两种方法的优点，现在被很多厂家采用；短程法用于处理油墨含量相对少的废纸，它只是在碎浆机中脱墨，疏解好的废纸浆放入贮浆池，而后按正常流程进行筛选、净化和洗涤。对浮选法来讲，油墨颗粒的粒径在20～40μm为最佳；对洗涤法来讲，油粒尺寸越小越好，且以小于5μm为最佳。

除此之外，还有其它多种脱墨方法。酶脱墨法大多数使用纤维素酶和半纤维素酶作为酶制剂。国外研究表明：中性纤维素酶比酸性条件效果好，纯碱性纤维素酶也可以获得较好的白度，而非接触性印刷废纸酶法脱墨中酶与表面活性剂共用，大大提高了脱墨效率。废纸与机械浆混合磨浆脱墨法，漂后白度可达60%ISO。附聚脱墨法用附聚剂将碎浆过程中剥离下来的片状调色剂聚集成400μm以上且密度较大的球形颗粒，然后筛选净化除去。超声波脱墨法利用大于16Hz在的超声波进行脱墨。此外，还有溶剂法脱墨、蒸汽爆破脱墨法、蒸汽爆破与磁性脱墨配合脱墨法等。

4 脱墨剂

脱墨剂所使用的表面活性剂有阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。阴离子型脱墨剂有钾皂、硫化油、直链烷基苯苯磺酸钠、脂肪醇硫酸钠、磺基琥珀酸二辛酯钠盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯钠盐等。非离子型脱墨剂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。不同类型的脱墨剂脱墨效果如下：阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂进行复配的脱墨剂＞非离子型表面活性剂脱墨剂＞阴离子型表面活性剂脱墨剂＞传统的NaOH 或 Na2SiO3。

浮选法中所用的化学助剂有NaOH、NaSiO3、表面活性剂、螯合剂、分散剂和防油墨再沉积剂等。洗涤剂多以非离子表面活剂为主，要求泡沫少。常用AEO-9、OP-10、JEC、TWEEN-80、磷酸双酯等。

洗涤法，脱墨剂可以直接加入碎浆机中。浮选法，脱墨剂可直接加入碎浆机中，也可在浮选槽的入口加入。最新研究表明，从浮选塔顶部以喷雾方式加入表面活性剂有利于建立稳定的泡沫层，获得更高的油墨去除率，可有效减少并且避免表面活性剂对纤维的吸附污染，同时也减少由于吸附引起的纤维和气泡表面变化的纤维损失和水损失。

另外，国内对多组分的表面活性剂在废纸中的应用作了多方面的研究，研制出了XQ型系列脱墨剂、HD型系列脱墨剂和FCS型五元复合型脱墨剂等多种脱墨剂，且脱墨效果良好。

5 油墨的组成、类型及制备

5.1 油墨的组成

印刷油墨与二次纤维回用息息相关。由于印刷油墨种类不同，可能会导致该类废纸的脱墨过程与其他废纸的脱墨有很大的不同。比如，油墨粒子去除的难易程度对应着脱墨流程的复杂程度等。

常见的印刷油墨应具有以下两个基本的成分：一是颜料或染料，使油墨具有颜色、不透明性以及油墨的流动性能；二是载色体，起着夹带颜料的作用，并把他们携带到纸页上，使其在纸面上凝固下来，载色体一般为植物油、矿物分馏液、树脂（天然或合成的），可溶性塑料或挥发性溶剂。印刷油墨还含有一些其他成分，如黏合剂、溶剂、催化剂、润湿剂等。

5.2 油墨的类型

根据印刷版型的不同，可分为柔性凸版印刷油墨、凹版印刷油墨和网孔版油墨及滚涂油墨等；

根据油墨主要组分不同，可分为纸张溶剂型油墨和水性油墨等；

根据印刷油墨材料不同，可分为纸张和其他纸制品油墨，塑料油墨以及金属油墨等；

根据油墨在印刷材料上固化方式不同，可分为热固性油墨和光固性油墨等。

5.3 油墨的制备

油墨的制备过程一般是将具有颜色功能的颜料粒子（如碳黑）均匀地分布在具有胶黏作用的分散剂（如松香脂、蓖麻油等）中，形成具有一定黏度性能的流体物质。印刷油墨主要由颜料与黏结料组成，此外还含有其他一些填料和附加料。其中颜料主要有无机颜料、有机颜料等，而分散相物质主要有油脂和树脂类物质，也可采用溶剂和水。制作油墨的颜料分散体一般为油脂和树脂类，油脂主要有植物油和矿物油，而树脂一般有天然树脂和合成树脂等。另外，油墨中还有一些附加料，一般是增塑剂、稀释剂和干燥剂等。

6 影响废纸脱墨的因素

6.1 油墨过度分散

在碎浆过程中应当通过碎浆条件和所加化学药品的变化来避免过度的分散，其理由有三：首先，较小的油墨粒子比较大的油墨粒子更易于重新沉积在纤维上，碎解水基油墨印刷的纸张时，去除所产生的非常小的油墨粒子是极其困难的，而且这些油墨粒子能够沉积在纤维壁的内侧；其次，脱墨浆中同样数量的非常小的油墨粒子对于2.5μm的油墨粒子对白度具有最坏的影响。作为脱墨的主要操作方法，浮选法比洗涤应用得更广泛，而且能够有效地去除较大的油墨颗粒；最后，脱墨废水的循环利用使得分散的小油墨颗粒重又回到脱墨过程中，导致了油墨的重新沉积和较低的纸浆白度。

6.2 碎浆pH值

降低碎浆pH值使之接近中性，可以减少油墨的分散。图象分析显示，提高氢氧化钠的浓度和pH值可以促进非常小的油墨粒子的形成，但是，在碱性条件下提高碎浆浓度，白度也可以得到提高。在中性批pH值下，较低碎浆浓度可以得到较高的纸浆白度。

6.3 碎浆设备

在碎浆过程中，油墨从纤维上脱除的速率和油墨再沉积的速率是最重要的。碎浆时，剪切力越小，油墨碎片和油墨再沉积的速度就越慢，同时在浮选时就有更多的油墨被除去。碎浆的主要目的是限制胶黏物、塑料和其它污染物的碎片化。目前辊筒式的脱墨制浆工艺正在研制当中。

6.4 废纸储存时间

随着废纸存放时间的廷长，连接性树脂使得油墨渐渐难以从纤维上被除去，导致脱墨比较困难。油墨由于发生了自氧化反应而降低了脱墨效率。

6.5 脱墨化学药品

据报导，除了传统的碎浆药品以外，加入2%的木素磺酸盐可以促进油墨并且限制了油墨的再沉积。在实际生产中，原料比ONP：OMG为70：30，利用氧化镁代替一些氢氧化钠能够导致略微较低的浮选脱墨效率，但是提高了经济效益，减少了阳离子和过氧化物的用量。

6.6 废纸储存温度

纸张在运输过程和在夏季储存时近50℃的温度及油墨的自氧化反应，都加重了对脱墨的不利影响。在加拿大、美国和欧洲已经广泛地研究了这种“夏季影响”。脱墨浆的白度较低主要是由于较高的温度引起了油墨对纤维素纤维的强烈吸附。氧化反应导致了一些油墨载色剂或者连接性树脂黏结到纤维上，而且加热也促进了油墨载色剂的蒸发，从而使得脱墨浆的白度较低。为了解决这些负面影响，至今有专家建议，在较短的碎浆时间和较高的碎浆温度下，加大碱性化学药品和脱墨剂的用量。

7 结束语

通过实验室和生产研究表明，最近几年来，脱墨技术从各个方面都取得了新的进展。随着废纸品种范围的日益扩大和现代化印刷技术的高速发展及各种新型油墨的出现，迫使人们在废纸处理技术上要不断改进、创新和提高。虽然目前脱墨技术还存在一些问题需要解决，但随着造纸技术的飞速发展，相信将来脱墨技术一定会在废纸脱墨方面成功应用，不但可以解决原料短缺、污染严重和能源紧张问题，而且会带来良好的经济效益，对造纸工业的发展、环境保护和清洁生产都具有重要的现实意义。

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2011－7－22

艾红英，（1975-）女，

学士，黑龙江省造纸工业研究所，工程师，

现任课题：废纸回收利用和脱墨剂

电话：13514540298

E-mail：hongying75429@163.com

单位：黑龙江省造纸工业研究所

通信地址：黑龙江省牡丹江市阳明区光华街5号41

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