高亞弟，韓 富

（北京工商大學(xué)食品學(xué)院，北京 100048）

廢紙回收利用作為二次纖維，它的經(jīng)濟意義將在世界上越來越受到重視。廢紙脫墨技術(shù)的研究和應(yīng)用工作的重要性也日益突出。近年來，我國在廢紙利用方面的進展雖然較快，但現(xiàn)有的廢紙脫墨技術(shù)與世界先進國家相比還是有一定的差距，建立在進口廢紙基礎(chǔ)上的大型紙廠，其設(shè)備及脫墨劑主要從國外進口。在這種情況下，就更加需要不斷總結(jié)，深入研究廢紙脫墨的技術(shù)，開發(fā)出具有實用價值的新型廢紙脫墨劑。

廢紙脫墨就是采用高效的脫墨劑和有效的脫墨設(shè)備，在適當(dāng)溫度和機械作用下破壞印刷油墨對纖維的吸附，將其與雜質(zhì)和廢紙漿進行分離。脫墨過程是一個比較復(fù)雜的物理和化學(xué)過程，一般包括三個步驟:1.疏解分離纖維:在機械作用和適當(dāng)?shù)臏囟认戮鶆蚍蛛x纖維，使成片油墨粒子分散開來，為均勻、穩(wěn)定地脫墨反應(yīng)創(chuàng)造條件；2.油墨粒子從纖維剝離:即利用脫墨劑將顏料粒子從纖維中分離出來，同時保證已游離的顏料粒子互不聚集且不再被纖維重新吸附；3.油墨粒子從纖維懸浮液中除去:從纖維上分離出來的油墨粒子必須通過浮選或洗滌方法及時清除。脫墨后的漿料經(jīng)過凈化、篩選、脫水、濃縮等工序后就可用于紙張的抄造。其中第二步油墨從纖維上脫落這一步至為關(guān)鍵，因為只有油墨粒子從纖維上脫落下來，才有可能在后續(xù)過程中實現(xiàn)其與纖維的分離。現(xiàn)有脫墨方法就是根據(jù)這一步所用脫墨劑的不同及油墨脫除機理的不同而命名。

現(xiàn)在世界上絕大多數(shù)工廠都采用堿法脫墨。堿法脫墨是在氫氧化鈉、過氧化氫、硅酸鈉、EDTA等無機化學(xué)品和以表面活性劑為主要成分的脫墨劑的化學(xué)作用下，并在機械作用的協(xié)作下使油墨從纖維上游離出來而除去。然而廢紙脫墨技術(shù)發(fā)展到今天，這種方法也遇到了新難題，例如在脫墨時必須加入大量的化學(xué)品，脫墨成本高，很難進一步降低生產(chǎn)成本；在廢紙中膠粘物日益增多的情況下，堿性操作環(huán)境使廢紙中膠粘物會過于分散和軟化，不利于膠粘物的去除；而今，激光打印油墨、靜電復(fù)印油墨、紫外光固化油墨等非接觸油墨的大量使用，使得在堿性條件下脫墨的優(yōu)勢喪失，脫墨效果差；由于NaOH的存在，會從廢紙漿中抽提出木素和其他有色物質(zhì)，使含機械木漿的廢紙變黃發(fā)黑，易產(chǎn)生“堿性發(fā)黑”現(xiàn)象，同時在高pH值下易引起纖維的進一步損傷，從而導(dǎo)致紙張強度的降低，同時會使廢水的COD值增高，污染環(huán)境，廢水處理費用高，有悖于節(jié)能降耗的生產(chǎn)原則。

堿性脫墨存在的環(huán)境污染和脫墨不良等弊病，促使人們紛紛改進現(xiàn)有工藝或另外尋求高效、污染負荷少的新型工藝，因此中性脫墨法等新型脫墨技術(shù)脫穎而出。

1.中性脫墨特點

中性脫墨不如氫氧化鈉等堿性物質(zhì)，只加入表面活性劑，依靠表面活性劑滲透到油墨與纖維的界面，削弱兩者之間的結(jié)合，再借助于機械作用使油墨和纖維分離，從而達到脫墨的目的。

1992年7月，法國供應(yīng)商Lamort和Kolb博士合作，首次將中性脫墨系統(tǒng)用于普通廢紙來生產(chǎn)印刷紙。Katahdin造紙公司將中性(脫墨)制漿技術(shù)進行了工業(yè)化應(yīng)用試驗，由于采用了中性脫墨，減少了其他化學(xué)品用量，較低的pH大大提高了水處理的處理效果，藥劑用量減少了約75%，處理后的水的澄清狀況得到了很大提高，使澄清處理工藝得到了簡化。經(jīng)過18個月的運行，證明采用中性脫墨和不加亞硫酸鹽操作，脫墨效果與堿法脫墨相同，Katahdin公司證實了新型中性脫墨技術(shù)的可行性。

中性脫墨是目前國際脫墨技術(shù)的開發(fā)趨勢。在20世紀(jì)90年代，混合辦公廢紙脫墨由堿法脫墨改為中性脫墨進行研究，中性脫墨可以有效地脫除各類廢紙中的油墨，它有堿性脫墨無可比擬的優(yōu)點。

與堿性脫墨相比，中性脫墨具有如下優(yōu)點:(l)減少化學(xué)藥品的用量，降低脫墨成本；(2)在處理含機械漿的廢紙時，不會發(fā)生“堿性變黑”的現(xiàn)象；(3)脫墨廢水中的COD含量低，廢水處理負荷?。?4)在中性條件下，油墨粒子更適于浮選與洗滌的要求，膠粘物不易分散，更容易除去；(5)只需少量或不需要pH值調(diào)節(jié)劑；(6)不需改動和添置設(shè)備。因此中性脫墨符合造紙工業(yè)發(fā)展中性抄紙的大趨勢。

2.脫墨工藝

經(jīng)過脫墨的第一步碎漿后，將纖維均勻分離，在具有一定的潤濕性和滲透性的表面活性劑作用下，使成片油墨粒子分散開來。接下來的第二步，就是熟化，將油墨粒子從纖維剝離，使纖維上的油墨從纖維上游離出來，并在廢紙漿懸浮液中呈分散狀態(tài)。第三步就是分離己剝離下來的油墨粒子與廢紙纖維。按照分離方法的不同也可將脫墨分成如下幾種脫墨方法:

(1)浮選法脫墨

根據(jù)纖維、填料和油墨粒子的可潤濕性不同，來達到分離的目的。廢紙經(jīng)過水力碎漿機的碎漿后，通過廢紙脫墨劑的作用，將剝離的油墨適當(dāng)凝聚，使油墨粒子盡可能處于10mm～100mm，可潤濕性較差的油墨顆粒吸附于浮選器產(chǎn)生的泡沫上，并上浮到液體表面，由機械逆流或真空抽吸方法除去。同時，也要盡可能使剝離的油墨不再附著于纖維，而且不讓紙漿附著在泡沫上。

(2)洗滌法脫墨

廢紙在水力碎漿機中通過具有一定乳化、分散能力的脫墨劑的作用，將油墨進行乳化、溶解和分散，盡可能使油墨粒子減小至10mm以下，水夾帶著油墨顆粒被除去。洗滌法脫墨要求油墨顆粒的尺寸越小越好，對顆粒直徑在5mm以下的油墨粒子效果最佳。

(3)浮選——洗滌脫墨

廢紙經(jīng)過水力碎漿機碎漿后，在脫墨劑的作用下，浮選出較大的油墨粒子（10mm～100mm），洗滌掉較小的油墨粒子（<10mm），從而達到除去油墨的目的。

(4)附聚法脫墨

與傳統(tǒng)脫墨方法相反，在油墨從纖維上游離出來之后，通過添加附聚劑如十八醇，將油墨粒子聚集成400mm以上、密度較大的顆粒，然后通過離心清洗、篩選的方法除去。

3.脫墨用表面活性劑

根據(jù)廢紙脫墨劑的作用原理和廢紙脫墨工藝的特點，應(yīng)選擇不同的表面活性劑。

浮選法脫墨工藝主要采用聚集型表面活性劑（油墨捕集劑），旨在使脫離的油墨粒子聚集在一起，隨氣泡帶走。這類表面活性劑要求具有一定的起泡性和捕集能力，能夠使油墨粒子盡可能地附集在氣泡上。這類表面活性劑主要是由天然脂肪酸皂化制得的脂肪酸鹽，脂肪酸主要是硬脂酸、油酸、棕櫚酸、亞油酸及其混合物，硬脂酸能促進纖維與油墨的分離，而亞油酸對油墨的浮選有利。脂肪酸皂能控制浮選時的泡沫量，在氣泡上升過程中不會破裂，而到達溢流堰時，氣泡又能迅速破裂。亦可采用由EO/PO共聚物和脂肪酸聚氧乙烯酯組成的浮選促集劑。

洗滌法脫墨工藝以分散能力強的表面活性劑（油墨分散劑）為主，這類分散劑和附著在纖維上油墨顆粒結(jié)合成親水性顆粒并擴散到懸浮液中，使油墨粒子盡可能變小并具有親水性，在漿料懸浮液中繼續(xù)保持著分散狀態(tài)，防止重新沉積，通過洗滌將其除去。因此，理想的分散劑應(yīng)同時具有潤濕、乳化和分散能力，無泡或低泡。分散劑主要有壬基酚聚氧乙烯醚和直鏈脂肪醇聚氧乙烯醚。

附聚法脫墨工藝采用具有附聚能力的表面活性劑（附聚劑），其作用在于選擇性地聚集廢紙漿中的污染物，形成大而堅固的附集物，便于篩選和離心凈化除去。該類廢紙碎漿處理后，油墨粒子為較大的片狀結(jié)構(gòu)。對這些片狀的油墨粒子表面進行化學(xué)改性，使之附聚而形成較大顆粒，通過壓力縫篩和順流式除渣器除去。它主要用于熱熔性油墨印刷廢紙的脫墨，如激光打印紙和靜電復(fù)印紙。

在實際的生產(chǎn)過程中，單一的表面活性劑總是會存在或多或少的不足之處，為了發(fā)揮表面活性劑各自的優(yōu)點，并利用它們之間的協(xié)同增效作用，將表面活性劑進行復(fù)配，尤其是陰離子與非離子表面活性劑的復(fù)配。這樣既可以降低廢紙的脫墨成本，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的脫墨漿，同時又可縮短脫墨表面活性劑的開發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)費用。當(dāng)各種油墨廢紙混合在一起時，復(fù)配尤為重要。

4.展望

綜合國內(nèi)外文獻，中性條件下對各種廢紙進行脫墨處理是可行的，前期的實驗室研究和工業(yè)化試驗已證實，中性脫墨是國際脫墨技術(shù)的開發(fā)趨勢。國內(nèi)現(xiàn)在的研究過程中主要存在這樣一些問題:對中性脫墨體系中所發(fā)生的各種物理化學(xué)現(xiàn)象沒有系統(tǒng)的研究；目前，脫墨劑多數(shù)是將現(xiàn)有的表面活性劑進行復(fù)配，而合成新型多功能、復(fù)合型的高效脫墨用表面活性劑的研究工作卻很少。另外，中性脫墨技術(shù)沒有在工業(yè)被迅速而大量地采用，很大的原因是因為缺乏高效的中性脫墨劑，尤其是用于工業(yè)上的多功能、復(fù)合型的高效脫墨用表面活性劑。所以，還有很多工作有待于科研工作者進一步地研究、發(fā)展和完善。

[1]L Lapierre,G.Dorris,D Pitre,et al.Use of sodium sulphite for deinking ONP:OMG at neutral pH—The chemical shows promise in reducing manufacturing costs [J].Pulp &Paper Canada,2002,103(1):42-45.

[2]唐琿軍,宋豪,呂鍵,等.我國中性脫墨的研究進展[J].西南造紙,2006,35(1):29-30.

[3]陳嘉翔.舊報紙近中性脫墨的展望[J].中華紙業(yè),2012,33(24):70-77.

[4]李強,許利,孫軍.中性脫墨技術(shù)的發(fā)展及其應(yīng)用[J].華東紙業(yè),2010,41(2):13-17.

[5]任靜,孫廣衛(wèi),李海明,等.中性脫墨劑和酶法脫墨國內(nèi)研究進展[J].中國造紙,2012,31(12):61-64.