回收纸再生的脱墨技术发展趋势及方法

 20世纪50年代,美国的一家造纸广首次利用浮选脱墨方法除去回收纸再生纤维浆料中的打印油墨和其他有害物质,但当时用于生产纸产品的浮选槽生产能力很小,每天的生产能力只有10t。从那以后,为了生产一种新的浆种--脱墨浆(DIP),废纸脱墨技术及相关脱墨设备发展迅速,脱墨浆的生产能力和质量取得了突飞
猛进的发展。

  当今废纸需求量的日益增加,使低品质的家用混合废纸和办公室混合废纸也成为广泛收集和回收使用的主要废纸来源;废纸品种范围的日益扩大,回用数量增加之快使收集到的废纸质量日趋低下,而社会的进步又要求使用低品质的废纸生产高品质的纸张;现代化印刷技术的高速发展及与此相适应的各种新型油墨如紫外光固化油墨、激光打印油墨和静电复印油墨、水性印刷油墨等,在组成和性质上与传统油墨有了较大的差别,所有这些,要求和迫使人们在废纸处理技术上不断改进、创新和提高。国内外在此方面进行了大量研究,已有许多新的进展。

  (1)酶法脱墨
     传统废纸脱程是采用化学法,需要大量碱、硅酸钠和工业皂等,主要原理是纸上的油墨在强碱和分散剂的作用下被乳化而得到分离。随着印刷技术的高速发展,废纸种类发生了很大的变化,激光和复印废纸所占的比例越束越多;此外印刷油墨配方也在不断改变,给废纸的脱墨带来了很多困难。许多工厂只好通过加强机械打碎的方法,使大颗粒油墨破碎成小的.然后通过浮选除去。增加机械作用势必增加能耗,并在一定程度上降低了纤维平均长度和损害成纸强度。另外还会使浆的打浆度提高,不利于成形脱水。


     1991年,韩国学者首次报道应用纤维素酶及木浆糖酶将油墨有效地从旧新闻纸浆中脱除。此后各国学者纷纷开展此项研究,许多关于酶法脱墨的专利已申报或已获得批准。与传统的化学法脱墨相比,酶法脱墨具盲明显的优势:可以降低能耗.减轻环境污染,脱墨效率高于化学脱墨;所得的酶脱墨浆物理强度好,白度高,尘埃度低,残余油墨量少,滤水性能好。实验室研究和工业化规模试验己证实酶法脱墨是一种效果好、经济可行的废纸脱墨方法。


     目前,用于废纸脱墨的酶有脂肪酶、酯酶、果胶酶、淀粉酶、半纤维素酶、纤维素酶和木素降解酶,其中使用较多的是纤维素酶和半纤维素酶。关于酶法脱墨的机理,目前还不完全清楚。尽管酶脱墨机理存在多种解释,但不管怎样,每种解释都与纤维组成、油墨种类、印刷方式有关;而且酶处理可降低油墨颗粒的尺寸,通过选择性地改变酶的组成、用量、反应时间、添加剂及pH值,可更有效地把较大的、片状的、结合牢固的油墨粒子变成较小的、非片状的粒子。与常规的碱性脱墨相比,酶脱墨产生的废水COD较少,因此废水处理系统的负荷较低。一般来讲,酶脱墨废水的COD要比化学脱墨废水低约20%~30%。


   (2)超声波法脱墨
  超声波就是频率大于16 kHz的声波。使用一种液体哨声超声
波发生器,产生频率为20~60 kHz的超声波。结果表明:它在脱
墨和提高纸张性能(抗张强度,耐破度.伸长率)方面都取得了令
人满意的效果。超声波法脱墨机理是基于物质分子将会在声波传播方向上发生纵向振动。如果这种作用发生在液体中,那么局期性的压力变化将导致液体巾发生空穴作用,或形成直径约为0.1--0.2mm的细小气泡。当气泡受到超声波的作用时,它可以不断吸收因超声波持续的压缩和膨胀周期而产生的能量,从而使气泡大小发生渡动或平均直径增大。气泡的体积增大实际上有个临界状态,在这个状态下,它可以从超声波中吸收最大能量,并迅速增大,继而爆破。当这些气泡爆破或破裂时(在几乎不到1ps的时间内),它内部的温度可以达到5500c。由于体积很小,这种热消失得非常快,在任何时间内,液体仍保持与环境接近一致的温度。破裂的气泡将能量传递给它附近的介质。比如二次纤维,这个能量产生以下两种作用:使油墨粒子松弛,并从纤维表面移开;还可使油墨粒子自行碎解。

  该法优点:①步用或不用化学药品,降低成本,减轻废水污
染;②对高光泽油墨去除率高,脱墨效果好;③DIP的耐破因、
裂断长、伸长率、白度等指标有明显提高,而撕裂因子却不会有任何减少。


     (3)附聚法脱墨
     附聚法脱墨虽然也是化学处理结合机械作用而使油墨与纤维分离,但与传统方法不同,它不是碎解、分散油墨,使其尺寸变小,而是将油墨颗粒聚集成400m以上、密度较大的球形颗粒,增大其尺寸和相对密度,然后通过离心清洗结合筛选的方法除去。在疏解分离纤维时,加入约1%(对纤维)的附聚剂(一种能分散于水中的碳氢油),使被剥离的油墨聚集成粒径为1~10mm的颗粒。颗粒中起纽带作用的附聚剂,通过液体桥,将油墨颗粒吸附在其周围。过程的温度和pH值对该法去除油墨的效果影响较小,并且处理时间较短,一般不超过l 5min,不需添加其他化学品去皂化和分散油墨。该法油墨的去除率可达95%~97%。但是,高度施胶及阳离子淀粉的存在将严重影响其脱除油墨的效果。


     (4)蒸汽爆破法脱墨
     蒸汽爆破法用于废纸回收已有30多年历史,但以前均因间歇操作而受到制约。美国Recoupe回收技术公司为此开发了新蒸汽爆破技术。该项技术的过程是将废纸以50%的浓度投入蒸汽爆破器,通过往复式活塞将其压缩成塞状物料,然后连续送入高压釜;经过蒸汽处理,使其温度达到230℃,压力达到1.177~2.796MPa,处理数分钟;再通过一个小型喷放阀放浆爆破,使废纸解离成纤维,同时将油墨分散。经这样处理后,油墨颗粒能被碎至很小(<75m),再经净化、筛选、洗涤等制得脱墨浆。据称,蒸汽爆破法脱墨工艺能更有效地回收低档废纸,而且该项技术能解决一些废纸回收中的难处理问题,如塑料热熔物、蜡、松香以及传真纸和复印纸等,它对分散难的材料(如激光、静电印刷油墨)十分有效。该项技术具有工艺简单、操作费用低、投资省、节能和环保的优点。

  (5)溶剂法脱墨
  溶剂法脱墨即只用溶剂不用水,或用少量水。当脱除激光打印
纸和静电复印纸的油墨时,可用加热后的松节油溶解固定激光油墨的塑料结构,冷却以后这些固定物会硬化并通过筛选、除渣除去。日本、美国已有工厂用三氯乙烯和乙烷作为溶剂进行废纸脱墨,溶剂回收率分别为99%、90%。

     1995年加拿大安大略省Manvuin公司发明了一种新的溶剂脱墨法。这种脱墨法用的是丁氧基乙醇(Butoxyethanol)的水溶液,其作用原理基于丁氧基乙醇的水溶液在pH值为11时是良好的脱脂剂。它能将废纸中的静电复印油墨、激光打印油墨、涂塑油墨和胶黏剂等从废纸中分离出去。当丁氧基乙醇水溶液加热到49℃以上时,溶液分为相对密度为0.94和0.99的上下两层。相对密度小于0.94的塑料和胶黏剂等物质浮在水溶液的表面,相对密度在0.94和0.99之问的油墨、塑料和炭黑则存在于两层界面之间,相对密度大于0.99的纤维沉降到溶液的底层。结果表明,这一方法可用于旧报纸、旧杂志纸、混合办公废纸的脱墨。

  (6)酶超声波协同脱墨
  酶处理不仅可以减少废纸回收过程中的化学药品消耗,而且还能加速油墨粒子的脱除。但由于受生化反应特点限制,酶处理往往需要比较长的时间。超声波(频率在2×10Hz以上)能在液体中引起周期性的压缩和膨胀,使纤维产生剧烈振动和相互摩擦,并能提高纤维素酶的活性,从而加速油墨粒子的脱除。国内研究表明,酶与超声波协同作用,对彩色胶印新闻纸脱墨的效率有一定的提高,处理后浆的白度比空白试样提高5%(IsO)。虽然酶和超声波昀处理会在一定程度上降低纤维粗度和纤维长度,但对纸张的强度影响很小。研究发现,超声波的主要作用是提高了酶对纤维表面碳求化台物的水解速度,因而有利于油墨的脱除。

   我公司生产的PL12-00型实验室水力碎浆机可完成各种化学、生物法的纸浆脱墨实验。PL13-00型实验室浮选脱墨机可完成各种机械物理的纸浆脱墨实验。

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| 发布时间:2015.08.16    来源:咸阳泰思特试验设备有限公司    查看次数: