废纸浆脱墨系统采用中性脱墨与碱性脱墨相结合的优点

陈嘉翔

(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640)

废纸浆脱墨系统采用中性脱墨与碱性脱墨相结合的优点

陈嘉翔

(华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室,广东广州,510640)

介绍了国外一些研究单位对中性脱墨和碱性脱墨结合应用所进行的研究,总结了中性脱墨与碱性脱墨相结合进行脱墨的优点。

废纸脱墨;中性脱墨;碱性脱墨

1 含有胶版印刷纸的混合废纸浆需要进行碱性脱墨

许多研究指出,要降低溶解性废物 (以 COD表示)含量,许多人重视采用中性脱墨。也有人指出,应用适当的表面活性剂,可以在中性条件下有效地对涂布杂志纸进行脱墨,但是非涂布印刷纸 (如新闻纸)在中性条件下的脱墨效果比在碱性条件下的差。

也有研究认为,浆料经中性脱墨后再进行漂白可以达到预期的目标白度值[1]。也有报道,工业上进行两次中性脱墨 (两次中性脱墨之间不用加化学品进行分散)后,进行过氧化氢漂白也能达到预期的目标白度值。

法国造纸研究中心已经研究了关于氢氧化钠和过氧化氢对老化了的胶版印刷电话号码薄纸的油墨脱离和碎片化的影响,其结果见图 1和图 2[2]。

从图 1可以看出,用白度来鉴定油墨剥离是不合适的,因为碎解时用了氢氧化钠后浆料会返黄,过氧化氢漂白时也用了氢氧化钠。从图 2可以看出,用残余油墨粒子浓度 (ER IC)方法可以得到有关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。全浆和充分洗涤浆 (所有微细纤维、填料和分离了的细小油墨粒子都被除去,仅保留黏附在纤维上的油墨)的 ER I C测量对比较油墨碎片化和剥离是有帮助的。

由此可以得到以下结论：①过氧化氢对油墨剥离没有影响;②碎解时加的氢氧化钠促进了油墨的剥离;

图1 碎解化学品用量对浆料白度的影响

图2 碎解化学品用量对印刷油墨剥离和碎片化的影响

此外,前浮选脱墨以后残留油墨的剥离实验证明,用漂白化学品 (氢氧化钠、硅酸钠和过氧化氢)与浆搓揉可使后浮选后能得到最高白度的浆料。因此,碱性脱墨是对含胶版印刷纸,特别是对含有老化了的未涂布印刷纸的混合废纸脱墨是非常必要的。

2 对含有苯胺凸版印刷纸的混合废纸,其前浮选脱墨需要非碱性条件脱墨

对含有水基油墨印刷的混合废纸进行碱性脱墨将会导致最差的结果,因为碱性脱墨要除去苯胺凸版印刷油墨是较困难的,这与油墨的组成有关。

水基苯胺印刷油墨是酸性油墨 (主要是丙烯酸),是水溶性的,与有机碱 (胺)中和时是可分散的。印刷以后,它们就变成了树脂防腐剂 (bleed resistant),这是因为胺挥发消散,或者是被新闻纸吸收掉。在碱性脱墨条件下,油墨黏结剂被溶解,很小的油墨粒子分散在浆料悬浮液中,要除去是非常困难的。

在前、后两次浮选脱墨过程中,第一次是在酸性(pH值大约是 5)条件,但由于欧洲的废纸中碳酸钙含量很高,实际的 pH值应当为 7。

在中性条件下碎解和进行前浮选脱墨的优点如下：

(1)油墨的分散少

废纸碎解在非碱性条件下完成时,油墨分散较少。图 3指出了在中性条件下碎解时,粒径大于 1.3 μm的油墨粒子数量较多,在碱性条件下碎解时,粒径小于 1.3μm的油墨粒子较多。

由于碱性条件下碎解,油墨粒子碎片化较高(见表 1),相应地浆料白度就较低 (不管是否使用过氧化氢),ER IC值就较高。

(2)中性条件下碎解时产生的阴离子垃圾少

上述实验中,碎解后浆料的阳离子需求量,中性条件是 1 mmol/kg,碱性条件是 30 mmol/kg,其中的差别主要是从机械浆来的溶解物。

图3 苯胺凸版印刷新闻纸 (日报)在中性和碱性条件下碎解后油墨粒子大小的比较

表1 苯胺凸版印刷新闻纸碎解后的光学性质

胶版印刷的新闻纸和苯胺凸版印刷的新闻纸中性和碱性碎解后阳离子需求量的比较见表 2。

表2 胶版和苯胺凸版印刷和未印刷新闻纸碎解后阳离子需求量的比较 mmol/kg

(3)油墨再沉积少

前面叙述的油墨剥离测定方法也可用于油墨再沉积的计算。表 3指出了在碱性和中性条件碎解后下,充分洗涤浆的白度和 ER IC值。不管碎解时是否用了过氧化氢,碱性条件下碎解的充分洗涤浆白度都较低,ER IC值都较高,这是由于除去所有细小粒子后,油墨粒子仍保留在浆料纤维的表面。

表3 苯胺凸版印刷新闻纸碎解浆充分洗涤后的光学性质

与碱性条件下碎解相比,中性条件下碎解油墨保留了较大的油墨粒子,提高了脱墨效率,产生的阴离子垃圾较少,油墨再沉积在浆料纤维表面的几率也降低了。

3 法国造纸研究中心进行的非碱性和碱性两次脱墨流程[2]

法国造纸研究中心进行的非碱性和碱性两次脱墨流程见图 4。

图4 法国造纸研究中心进行的前、后两次脱墨流程

图 4中的两次脱墨,第一次是在废纸分散前,在非碱性条件下除去苯胺油墨;第二次是在苯胺油墨除去以后,在碱性条件下剥离和除去常用的油墨。

混合废纸在微酸性或中性条件下碎解。第一次浮选 (即前浮选)脱墨是在非碱性条件下,主要除去靠机械作用或表面活性剂作用已经剥离了的油墨,不用碱性药剂是要避免苯胺油墨黏结剂的溶解,并使大量的黏结剂在第一次浮选时除去。浓缩后,再进行碱处理、过氧化氢漂白和一些机械处理是为了剥离常用的油墨。第二次浮选是在同样的常规碱性条件下完成的。筛选和净化是在第一次非碱性阶段实施,不用机械处理,通常采用热分散。

在两次浮选脱墨中使用的化学品如下：

(1)在中性介质中碎解时也要加酸,以降低pH值。

(2)在通常的脱墨与漂白时,在碱性处理开始时要用的化学品是氢氧化钠、硅酸钠、过氧化氢、螯合剂和脂肪酸皂。

法国造纸研究中心采用了非碱性和碱性脱墨、水封闭循环系统完成了中试车间试验。在这些条件下,处理 6 h后,混合废纸 (30%苯胺凸版印刷新闻纸 +30%胶版印刷新闻纸 +40%杂志纸)白度达到了62%,混合废纸的苯胺凸版印刷纸含量 90%时,白度也能达到 58%。第一次浮选是在 pH值为 6时碎解,用了 1%的亚硫酸盐,第二次是在碱性条件下浮选,加了 0.9%的过氧化氢。

中性和碱性两次浮选的中试过程及结果见图 5。

从图 5可以看出,英国苯胺凸版印刷新闻纸经中性和碱性两次脱墨后浆的白度最高为 62.0%,得率 86%。这说明中性-碱性两次浮选脱墨效果还是较好的。办公废纸经中性和碱性脱墨后的白度更高,见图 6。

4 结 论

胶版印刷废纸的脱墨需要在碱性条件下有效地剥离油墨,水基苯胺凸版印刷新闻纸的脱墨需要在非碱性条件下进行,以避免油墨粒子被分散成太小的粒子。先中性条件后碱性条件的脱墨系统适合于含有苯胺凸版印刷和胶版印刷的所有废纸的脱墨,脱墨浆白度较单用碱性条件时高。

[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.

(责任编辑：赵旸宇)

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

陈嘉翔先生,教授;主要从事制浆理论与技术的研究工作。

2010-12-15