4-废纸制浆技术与理论-脱墨

（4）复合体向液面的移动
• 空气泡-油墨颗粒复合体稳定性的影响因素：
➢液体的表面张力、纸浆浓度、悬浮液的扰动、油墨颗粒大小以及来自 外部的湍动。
➢最重要的是接触角：高度憎水性的油墨颗粒生成较大的接触角，使得
空气泡容易与油墨颗粒吸附。
➢增加纸浆的浓度会增加复合体与纤维碰撞而造成复合体的分裂。还会
使空气泡较大从而降低油墨的去除效率。
浮选法 Floatation Process
➢ 利用纤维、填料及油墨等组成的可湿性不同而进行分离。 ➢ 要求油墨粒子的大小范围在10～100μm，最好具有一定的疏水性，
以利于气泡捕集。
脱墨过程原理图
浮选-概述
纤维、填料、油墨
• 浮选原理
➢利用各种不同颗粒（或物质）表面物理化学特性的不同对它们进行分离的一种 方法，即：利用油墨粒子表面疏水性将其分离和去除。疏水性的固体颗粒在遇 到水时，会将水分子排开而粘附在气泡的表面，并跟随气泡一起浮到浆面上， 聚集在泡沫层中，随着泡沫一起被清除。
产生剧烈的振动和相互摩擦，使油墨粒子松弛，还可使其碎解。 • 超声脱墨浆白度较高，游离度↓，强度↑
5.酶法脱墨（Enzymatic deinking） ➢ 利用酶处理废纸，主要使用纤维素酶、半纤维素酶(木聚糖酶和甘露聚
糖酶)等，也有和表面活性剂配合使用的，并结合浮选法、洗涤法。 ➢ 酶对纤维素纤维的部分水解影响因素： ❖酶用量 ❖pH值，5.5或6-8 ❖温度，45-55℃ ❖时间，20-30min或1-2h ❖浆浓，高浓
（1）油墨与纤维的分离
• 目的：
➢油墨和纤维分离并防止油墨颗粒再沉降在纤维上。
• 浮选药剂：
➢收集剂、气泡剂、pH调节剂、油墨颗粒大小控制剂、分散剂等。
• 影响因素：
➢碎浆机的类型、碎浆条件、碎浆化学、油墨性质以及在浮选前 的预处理（例：高浓揉搓和热分散以及化学性处理酶的加入）。
➢碎浆以后的调色剂颗粒经常会与纤维粘附在一起或包覆在纤维 之内，这种毛状油墨颗粒在浮选时较难被除去，而矿物质的油 基新闻纸油墨则比较容易与纤维分离。
缺点：用水量大，纤维流失率高。
• 浮选法
优点：纤维流失少，化学药品和用水量少，污染少； 缺点：白度较洗涤法低，设备费用较高，能力耗大。
三、废纸再生新技术介绍
1.浓浆揉搓处理（浮选前）
采用揉搓机（Kneader）进行机械处理。利用相互摩擦和揉搓。
• 废纸经碎解、粗筛并浓缩至浆浓30%以上，揉搓； • 两根转速不同的转轴及轴上的螺旋桨； • 通过摩擦和揉搓使油墨粒子降至20-60um，以利其后浮选。
➢在这一方法中，憎水性颗粒பைடு நூலகம்用表面活性剂而从亲水性转变成憎水性的颗粒吸 附在纸浆悬浮液中的空气泡上，向上浮动再与纸浆分离。
❖ 油墨颗粒是由连结料（树脂）和颜料连在一起的颗粒，这种油墨 颗粒的比重比纤维的比重小，亲油性强，它们会吸附在脱墨剂中 的捕集剂（如脂肪酸钙等）表面，并且被表面活性剂的亲油端吸 附而附着在空气泡表面，随着空气泡快速上升到液面。
内容
一、脱墨原理 二、脱墨方法 三、其他废纸再生方法
回顾：制浆的基本流程
原料 采贮
二 次 纤 维
备料 碎浆
磨浆
浸渍（蒸煮） 和磨浆
蒸煮
洗涤
筛选 净化
废液回收
贮浆备用 漂白
抄浆出售
不脱墨 脱墨
筛选净化 筛选净化
漂白
BDIP
废纸脱墨（Waste Paper Deinking）
脱墨过程三步骤： • 疏解分离纤维； • 使油墨从纤维上分离； • 把脱除的油墨粒子从浆中除去。
（5）空气泡-油墨颗粒复合体的去除
• 分离的油墨是否与纸浆重新结 合，取决于复合体至泡沫去除 系统的游动距离以及扰动程度。
• 浮沫的去除通常通过含有油墨 的泡沫溢流来实现，有时则借 助于一个回转的机械刮料器或 真空吸泡装置。
浮选法与洗涤法的比较
• 洗涤法
优点：纸浆的白度高，灰分含量低，脱墨操作方便，工艺稳 定，电耗较低，投资少；
（2）油墨颗粒与空气泡的相互作用
• 油墨颗粒必须位于喷气管的
一定半径之内，即：捕捉半 径。
• 扁平形状的颗粒较易与空气 泡碰撞。
油墨颗粒与空气泡碰撞的状况
（3）油墨颗粒与空气泡复合体的形成
颗粒吸附空气泡的机理
• 颗粒与空气泡之间的液体层必须 被置换而形成颗粒、空气泡和液 体之间的新的平衡。
• 作用于空气泡-颗粒复合体的水 流动力生成张力、剪切力、离心 力等，从而使一些直径小于 10um的颗粒永远没有和空气碰 撞接触的机会，因为水流动力很 快将它们带走。
• 其工艺流程如下： ➢ 废纸→除去重杂质→切碎→润湿至水分50%→Stake Tech蒸煮器→除渣→筛选→洗涤→良浆。 • 蒸汽压力2.75MPa，温度230℃，废纸从前到后通过蒸煮器的时间约5-6min，而后爆炸性地
减压，将废纸疏解。
4.超声波脱墨 • 超声波频率，空穴作用引起液体周期性的压缩与膨胀，使纤维
油墨附聚处理
2.油墨附聚处理
❖Agglomeration ❖加入附聚剂，使油墨附聚成较大的球形颗粒，通过逢筛和除渣器除去。
附聚前后纤维和油墨形态的SEM观察
实验研究与分析（案例）
附聚-磁选技术用于混合办公废纸脱墨的实验研究
• 研究背景
➢含有大量激光/静电印刷废纸的混合办公废纸，通常具有较高的质量和白度，
❖ 纸浆中的胶粘物也会吸附油墨并附着在空气泡表面一起上浮至浆 液表面。
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空气泡
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浮选过程中油墨粒子的去除示意图
实现成功浮选脱墨的几个步骤
• （1）油墨和纤维的分离 • （2）油墨颗粒与空气泡的碰撞 • （3）空气泡-油墨颗粒复合体的形成 • （4）复合体上升到液面 • （5）空气泡-油墨颗粒复合体从浮选槽的去除 • （6）避免油墨与纸浆（或油墨与回用水）的重新混合
是造纸工业潜在的宝贵原料。但是在这类废纸的回用过程中，油墨颗粒因其大 小不等、厚薄不均、独特的扁片形状而难以被传统的洗涤或浮选方法除去，残
留在浆料中影响脱墨浆质量。激光/静电印刷所用的油墨（简称L/X油墨）主要 由PVC、碳黑和磁铁矿粉组成，这类油墨具有热塑性和磁性。
• 试验方法
➢ NaOH用量1.5％，Na2SiO3用量2％，浆浓15％，温度60℃，时间15min。 ➢ 水浴锅加热，搅拌。在某一温度下加入十八碳醇和磁铁粉，继续搅拌，使之与细
小油墨颗粒充分结合形成油墨附聚物。一段时间之后停止，加水稀释浆料至浓度 为1%，用湿式强磁选机将纤维与油墨附聚物分离。
附聚前后纤维和油墨形态的电子显微镜观察
3.汽蒸爆破法 ❖ 高温，不加或少加化学品 ❖ 可将油墨粒子分散成便于洗涤除去的小颗粒 ❖ 缺点是浆的白度和强度有所降低
• 上世纪80年代，加拿大Stake技术公司用蒸汽爆炸法处理阔叶木下脚料用于制浆取得了成功。 随后这一方法被用于开发二次纤维制浆。
脱墨原理： ❖ 脱墨化学品使废纸上油墨的表面张力降低，从而产生润湿、渗
透、乳化、分散等作用； ❖ 机械、化学和热协同作用。
洗涤、浮选废、纸净脱化墨、过筛程选中等单油墨粒子的大小分布及去除方法
元操作除去的油墨粒子的大小 范围是不同的。
脱墨方法
洗涤法 Washing Process
➢ 除去油墨粒子、浆中填料和细小纤维。 ➢ 要求油墨粒度<10μm，细致分散，并具有亲水性，保持在水相中。