废纸脱墨技术与脱墨化学品

废纸脱墨技术与脱墨化学品

胡红华(湖北省化工研究设计院,武汉430073)

摘　要　介绍了废纸脱墨的方法和脱墨过程中所用的化学品以及由湖北省化工研究设计院研制成功的HD I-1高效废纸脱墨剂。

关键词　废纸　洗涤　浮选　脱墨

1　前言

废纸脱墨制再生浆是解决纸纤维来源的一个好方法,该法可节省大量制浆原料,降低能耗,节省投资,降低纸张制造成本,减少污染,保护环境,对造纸工业具有十分重要的意义。

近年来,由于人类所面临的森林资源的日益贫乏和生存环境的日益恶化以及对纸的品种、数量的要求越来越大,对纸的质量要求越来越高,因而极大地刺激了废纸脱墨技术的发展。

2　脱墨方法和脱墨化学品

废纸脱墨的方法常用的有洗涤法和浮选法。

洗涤法是将纸浆重复地稀释和浓缩,在脱墨化学品的作用下,油墨、填料及一些细小纤维随洗涤水被过滤洗去。洗涤法简单工艺流程是:废纸→碎解→加药脱墨→疏解→洗涤→纸浆。在洗涤法中要求油墨粒子必须足够小,含分散油墨的水能大部分经筛孔从纸浆中滤掉。洗涤法纸浆损失较大,耗水、耗能大,废水处理复杂,不适于水资源缺乏的地区,但由于洗涤脱墨设备简单,投资少,一般的小厂如果用水量限制不大,都采用此法生产。

浮选法是将碎解、净化后的纸浆浓度冲稀至018%～112%,送入浮选槽中,于浆料中加入脱墨化学品和少量起泡剂,然后向浮选槽中曝气,使油墨粒子粘在气泡上浮在液面由吸盘吸掉或刮板刮去。浮选法脱墨工艺流程一般包括:废纸→预筛选→高浓水力碎浆机→高浓压力筛→浮选脱墨机→锥形除砂器→圆网浓缩机→高浓漂白机→造纸车间。浮选法可去除的油墨颗粒比洗涤法去除的油墨颗粒大得多,纤维得率高,废水处理较方便,但浮选设备复杂,投资大,技术难度也大,是近几年才从国外引进的废纸脱墨技术。

国内大部分企业采用浮选和洗涤结合的工艺,经过两道工艺处理,可以相互弥补不足,再生浆的白度较高。在这种浮选和洗涤串联的方法中浮选通常放在前段。表1是两种方法的一般性比较。

　表1洗涤法和浮选法技术比较

项 目洗涤法浮选法

纸浆质量高低

纤维得率低高(≥78%)

用水量大小

废水处理负荷大负荷小

填料除去大小

设 备简单复杂

技 术易难

每一种废纸脱墨工艺流程都是通过一系列设备和脱墨化学品来除去再生纤维以外的有害物质,以满足对造纸纤维的要求。

废纸脱墨过程中使用的化学品主要有碱剂、漂白剂、螯合剂、表面活性剂、浮选捕集剂等。

碱剂常用的有氢氧化钠、硅酸钠。加入氢氧化钠可促使纤维膨胀、油墨介质乳化与纤维脱离并分散,碱的皂化作用还可除去废纸中的松香胶料。硅酸钠可以稳定、分散、防止已分离的油墨再凝集或吸附到纤维上,同时也能皂化油类物质。

漂白剂有过氧化氢、次氯酸钠、次亚硫酸钠和二氧化硫脲等,可以起到漂白纸浆、提高纸张白度的作用。

螯合剂通常使用ED TA和D T PA,防止由于金属离子的存在而引起双氧水失效,并能防止设备和管道结垢,少量的螯合剂还有利于提高再生纤维的白度。

对于浮选脱墨还需加入浮选捕集剂,一般是用脂肪酸,使用效果较好的有油酸和妥尔油脂肪酸等,它能够使油墨粒子呈疏水性并稳定泡沫,使油墨粒子絮凝和附着在气泡上浮在液面而被除去。

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在脱墨过程中使用的表面活性剂就是通常所说的脱墨剂,针对不同的脱墨方法和废纸品种(新闻纸、书刊纸、画报纸、涂布纸等)往往需选用不同的表面活性剂,才能有效地脱除油墨。一般在洗涤法中需要脱墨剂具有较好的乳化和分散的功能,而在浮选法中则需要有较好的发泡和凝集的功能。在商品脱墨剂中,用得最多的是阴离子型表面活性剂的复配物,少数是非离子型表面活性剂的复配物,用量一般在013%～110%(对绝干废纸)。在洗涤脱墨中通常使用的表面活性剂有烷基磺酸盐、硫酸烷基酯等,有资料介绍,以正辛醇为起始剂与环氧丙烷、环氧乙烷在碱催化作用下嵌段共聚而得到的聚醚型非离子表面活性剂用于洗涤脱墨有非常好的脱墨效果。在浮选脱墨中通常使用的表面活性剂有烷基聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚(n EO=6)、Α2烯基磺酸盐、环氧丙烷和环氧乙烷嵌段共聚物等。

选择不同的起始剂可得到不同性质的聚醚,环氧乙烷、环氧丙烷的连接顺序不同,加合数不同,其表面活性亦不相同,此外起始剂用量、催化剂用量及反应温度等均可影响聚醚的分子量。湖北省化工研究设计院针对浮选脱墨研制成功的HD I21高效废纸脱墨剂就是以自行设计合成的聚醚与季铵盐反应得到聚醚季铵盐阳离子表面活性剂,再以此为基础复配而成。HD I21高效废纸脱墨剂在废纸疏解过程中能使油墨从废纸纤维中有效地剥离出来,在浮选过程中能产生适量泡沫和有效地收集油墨,其脱墨性能优良,浮选增白效果显著,约13个白度单位,能提供高白度、低油墨残留量的高质量再生纸浆。

3　结束语

我国是一个造纸大国(仅次于美国和日本),但木材资源奇缺,造纸原料以草浆为主,而草类纤维造纸在蒸煮中产生的黑液对环境污染很大,因此回收废纸,利用二次纤维在我国造纸工业中占有越来越重要的地位。由于国内回收的废纸满足不了市场需求,废纸进口量也在逐年增加,1997年废纸进口161182万t, 1998年废纸进口191147万t,比1997年增加18132%,因此,深入研究废纸脱墨技术,开发新型表面活性剂应用于废纸脱墨具有深远的意义。

参考文献

1　顾良荧1日用化工产品及原料制造与应用大全1北京:化学工业出版社:788～793

2　王雄波1旧报纸的脱墨工艺1中国造纸,1994(2):29～35

3　译文1国外废纸脱墨技术1天津造纸,1994(3):32～38

(收稿日期:1999-06-25)

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1999年第4期胡红华:废纸脱墨技术与脱墨化学品