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舊報紙脫墨的研究進展

2014-08-10 01:26:02馮文英
中國造紙 2014年9期
關(guān)鍵詞:水基廢紙白度

雷 龍 馮文英

(1.中國制漿造紙研究院,北京,100102;2.制漿造紙國家工程實驗室,北京,100102)

廢紙作為再生資源可以減輕造紙工業(yè)面臨的原料危機和環(huán)境污染等問題,因而受到越來越多的重視。我國廢紙產(chǎn)量從2003年的2400萬t增加到2012年的7480萬t[1],其中,2012年廢紙進口量高達3007萬t,同比2011年增長了10.2%,占亞洲廢紙凈進口總量的96%[2]。其中在回收的廢紙中含有相當(dāng)一部分的可脫墨舊報紙。舊報紙脫墨漿質(zhì)量的好壞除了受碎漿和脫墨工藝影響外,還與印刷方式和油墨組成等有關(guān)。作為回收的纖維資源,從不同國家和地區(qū)進口的舊報紙因其印刷方式不同,廢紙的可脫墨性不同,從而導(dǎo)致脫墨漿質(zhì)量不穩(wěn)定,進而影響廢紙的回收再利用。另外,廢紙脫墨性能的降低,還會增加后續(xù)脫墨廢水的處理難度。鑒于此,本文擬對新聞紙的印刷方式和印刷油墨組成以及舊報紙 (ONP)的脫墨工藝、脫墨廢水處理技術(shù)和脫墨效果評價方法等進行闡述。

1 新聞紙的印刷方式及其可脫墨性

1.1 新聞紙的印刷方式

由于柔版印刷不需要有機溶劑、無毒、安全、對環(huán)境污染少,同時具有印刷適應(yīng)好等特點,在印刷業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。柔版印刷廣泛應(yīng)用于各種包裝和標(biāo)簽印刷領(lǐng)域[3-4],在歐美國家,柔版印刷還被廣泛應(yīng)用于新聞紙印刷[4]。但柔版印刷在我國報紙、書刊等方面的應(yīng)用很少,仍以膠版印刷為主。直到2011年,國家有關(guān)方面在上海試用柔版印刷工藝印制了小學(xué)教材,取得了技術(shù)上的突破[5]。我國在環(huán)保印刷方面已經(jīng)起步,未來包括雜志紙和新聞紙等的印刷將會廣泛使用柔版印刷。

目前新聞紙的印刷方式主要有膠版印刷和柔版印刷。從環(huán)保角度出發(fā),柔版印刷在新聞紙印刷中所占的比例將會逐步增大。

1.2 油墨的組成和特性

油墨是印刷用的著色劑,一般由顏料、連結(jié)料和助劑等組成[6]。顏料的作用是使油墨具有色彩;連結(jié)料充當(dāng)色料的載體,是使油墨中顏料分散連接在一起的液體組分;助劑的作用是調(diào)節(jié)油墨的色調(diào)、黏性、流動性、干燥性及印刷適應(yīng)性。

不同印刷方式所用油墨的組分是不同的,柔版印刷用油墨與膠版印刷用油墨之間的主要不同在于連結(jié)料和溶劑,顏料相同,但顏料粒子的大小不同[7]。Nesbit[8]指出水基油墨炭黑顏料的平均粒徑僅有0.1~1 μm。表1列出了膠版印刷和柔版印刷用油墨的連結(jié)料和溶劑的化學(xué)組成[9]。

表1 印刷油墨化學(xué)組分與印刷方式

從表1可以看出,膠版印刷采用礦物油和植物油作為溶劑,而柔版印刷油墨采用醇類、樹脂類等水基溶劑。即膠版印刷油墨也叫油基油墨,具有疏水性;而柔版印刷油墨也叫水基油墨,具有親水性。另外,水基油墨使用的連結(jié)料丙烯酸鹽 (樹脂),在常規(guī)堿性條件下極易溶解[7]。

1.3 不同油墨印刷廢紙的脫墨性能

印刷用油墨組分的不同,將導(dǎo)致舊報紙脫墨性能的不同。眾多研究結(jié)果和實踐驗證表明,采用常規(guī)堿性碎漿-浮選脫墨工藝對油基油墨印刷廢紙能夠取得很好的脫墨效果,但對水基油墨印刷廢紙而言,脫墨效果較差。眾多學(xué)者[7,10-11]研究表明,水基油墨印刷廢紙堿性脫墨困難的原因包括油墨粒徑小、缺乏疏水性以及油墨粒子再沉積等。

Dorris等人[12]根據(jù)其他學(xué)者的研究結(jié)果,對不同印刷油墨粒子的尺寸及其浮選時的可脫墨性,以及不同粒徑油墨粒子可脫除的方式進行了總結(jié),詳見圖1和圖2。

從圖1可以看出油基油墨粒徑較大,浮選時的可脫墨性較好,適合浮選脫墨;而水基油墨粒徑較小,浮選時的可脫墨性較差。圖2表明,粒徑小于10 μm的油墨粒子適合洗滌脫墨,而粒徑在10~100 μm之間的油墨粒子適合浮選脫墨。由于水基油墨平均粒徑僅有0.1~1 μm,因此,水基油墨更適合洗滌脫墨。

圖1 不同印刷方式油墨在浮選時的可脫墨性

圖2 不同粒徑油墨粒子采取不同去除方式的脫除效率

Nela等人[9]對膠版印刷廢紙的常規(guī)堿性脫墨和柔版印刷廢紙的中性、堿性脫墨的脫墨效果進行了對比研究。結(jié)果表明,在堿性條件下脫墨,柔版印刷廢紙脫墨后白度沒有明顯的變化,但膠版印刷廢紙脫墨后白度提高了15個百分點。此外,在中性條件下柔版印刷廢紙脫墨后白度提高了約4.5個百分點,且與堿性脫墨相比,油墨去除率提高了28.9%。這是因為在堿性條件下,水基油墨的連結(jié)料丙烯酸鹽 (樹脂)被溶解了,粒徑很小的油墨粒子被分散在紙漿懸浮液中,而極易沉積于纖維表面及內(nèi)部導(dǎo)致難以浮選脫除。說明柔版印刷廢紙采用中性條件碎漿能夠取得較好的脫墨效果。

綜上所述,油基油墨印刷廢紙適合于常規(guī)堿性碎漿-浮選脫墨工藝,而水基油墨印刷廢紙更適合中性碎漿-洗滌脫墨工藝。但是對于全球脫墨生產(chǎn)線以浮選脫墨為主的企業(yè),對水基油墨印刷廢紙的混入顯得難以應(yīng)對。因此,對水基油墨印刷廢紙,尤其是對含水基油墨和油基油墨印刷的混合舊報紙脫墨工藝的研究顯得尤為重要。

2 脫墨化學(xué)品及脫墨工藝的研究進展

2.1 脫墨化學(xué)品的研究

使用適當(dāng)?shù)拿撃瘜W(xué)品是提高廢紙脫墨效率的一種有效方法?,F(xiàn)階段脫墨化學(xué)品的研究重點主要是以水基油墨印刷廢紙為主。Dorris等人[11]對純水基油墨的浮選效果進行了研究,結(jié)果表明加入脂肪酸鈣皂可以使炭黑去除率達到90%以上,而在水基油墨溶液中加入質(zhì)量分數(shù)超過0.5%的纖維后,炭黑去除率便下降到20%左右??梢娎w維的存在影響到水基油墨的去除,所以尋找在纖維存在時能夠有效捕集水基油墨的脫墨化學(xué)品是解決水基油墨印刷廢紙脫墨困難的關(guān)鍵。因此很多學(xué)者對脫墨化學(xué)品進行了一系列的研究,包括抑制水基油墨的再沉積以及增加水基油墨印刷廢紙的可脫墨性。

2.1.1 抑制水基油墨的再沉積

Galland等人[13]對羧甲基纖維素 (CMC)抑制水基油墨粒子的再沉積現(xiàn)象進行了研究。結(jié)果表明碎漿時加入CMC后,碎解漿經(jīng)浮選后白度沒有得到明顯的改善,而經(jīng)過濃縮后紙漿白度提高較多,而且比未加CMC的紙漿白度高約5個百分點。這說明CMC能夠減少油墨粒子的再沉積。Vittorio等人[14]的研究表明,在含水基油墨印刷廢紙的脫墨過程中,添加2%的木素磺酸鹽作為分散劑,紙漿白度提高了4個百分點。說明木素磺酸鹽作為分散劑可以促進油墨粒子的分離,并能同時抑制油墨粒子的再沉積。有文獻[9,15]指出,丙烯酸鹽也有減少油墨粒子再沉積的作用。

還有學(xué)者研究了金屬離子對抑制油墨再沉積的影響。王瑞等人[16]通過模擬體系對水基油墨粒子沉積的抑制作用進行了研究,結(jié)果表明無機鈣離子能夠有效抑制油墨粒子的沉積,可使?jié){白度提高17.8%。主要原因是加入鈣離子可以破壞水基油墨的膠體穩(wěn)定性,使油墨粒子聚集在一起。Fernandez等人[17]研究了銅鹽等對水基油墨粒子分散穩(wěn)定性的影響,結(jié)果表明,CuCl2比BaCl2、CaCl2能更有效地引起水基油墨粒子的絮聚,主要原因是BaCl2、CaCl2的臨界凝聚濃度比CuCl2高4個數(shù)量級,因此Cu2+與羧基基團的螯合作用就能更有效地減少油墨粒子的空間位阻和靜電排斥力,從而破壞水基油墨的膠體穩(wěn)定性,并抑制油墨的沉積。

2.1.2 增加水基油墨印刷廢紙的可脫墨性

Oliver等人[18]在含水基油墨印刷廢紙 (25%和30%)的混合舊報紙脫墨過程中添加脫墨劑有機改性黏土 (分別為1.0%和1.5%),結(jié)果表明浮選前后漿白度分別提高了15.2個百分點和11.9個百分點。原因是有機改性黏土能夠聚集粒徑極小的水基油墨到其表面,使形成的黏土-油墨粒子具有疏水性,就較易被浮選去除。Sain等人[19]嘗試了一種新型的微小油墨粒子聚凝劑 (SIPA)用于含水基油墨印刷廢紙的脫墨過程中。其中,SIPA是芳香烴和2,5-呋喃二酮的一種共聚物。結(jié)果表明浮選前后脫墨漿白度最高能提高13個百分點。原因是SIPA能夠吸附微小的油墨粒子,并且油墨-SIPA粒子繼續(xù)與其他微小粒子碰撞使其粒徑變大,不僅提高了粒子的疏水性而且形成的油墨-SIPA組分更穩(wěn)定,不易被機械作用所分解,因此能夠較好地被氣泡吸附帶走。

張學(xué)銘等人[20]對陽離子、陰離子、兩性和非離子型表面活性劑對水基油墨膠體穩(wěn)定性的影響進行了研究探討。結(jié)果表明非離子型表面活性劑 (AEO-7,AEO-9)不僅可以大幅降低油墨的負電性,而且可以較大程度地增加油墨粒子的平均粒徑,提高水基油墨粒子的可脫墨性,其作用效果較陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨 (CTAB)、陰離子表面活性劑十二烷基磺酸鈉 (SDS)以及兩性表面活性劑椰油酰胺丙基氧化胺 (CAPO)都要好。很多資料[9,21-22]也報道稱非離子型表面活性劑能夠提高水基油墨印刷廢紙和混合廢紙的脫墨效率。

另外,有專利[23]指出,脂肪酸、松香酸與非離子型或陰離子型表面活性劑聯(lián)合使用,對含水基油墨印刷廢紙的混合廢紙能夠取得較好的脫墨效果;脂肪酸或烷氧基脂肪酸與表面活性劑的聯(lián)用也能提高水基油墨粒子的去除率[24]。

2.2 脫墨工藝的研究進展

2.2.1 常規(guī)堿性脫墨

堿性碎漿自1935年首次公開應(yīng)用于浮選法脫墨后[12],常規(guī)堿性脫墨工藝被廣泛地應(yīng)用于各種廢紙的脫墨過程中。其作用機理主要是利用氫氧化鈉將碎漿pH值調(diào)節(jié)在堿性范圍,使纖維產(chǎn)生潤脹以及油墨中的樹脂產(chǎn)生皂化或水解,以使油墨粒子從纖維上分離下來,硅酸鈉則提高印刷油墨的分散性,防止油墨的再沉積[25]。

但是研究者逐漸發(fā)現(xiàn)堿性脫墨存在一些問題[25-26]:堿性變黑、產(chǎn)生大量的溶解和膠體物質(zhì)(DCS)、化學(xué)品用量高導(dǎo)致廢水中COD含量增加等。與此同時,由于柔版印刷在新聞紙印刷中所占比例越來越大,采用常規(guī)堿性脫墨對此類廢紙難以取得滿意的脫墨效果。有研究[27]指出,現(xiàn)有堿性脫墨生產(chǎn)線對混合廢紙中水基油墨廢紙的容忍界限是10%左右,也有文獻[9]表明,在與膠版印刷廢紙的混合廢紙中,柔版印刷廢紙僅占15%,卻導(dǎo)致碎漿段和最終廢紙漿的白度降低10個百分點。鑒于此,眾多學(xué)者開展了眾多中性和低堿性脫墨工藝的研究,以期達到滿意的脫墨效果。

2.2.2 中性 (酶促)脫墨

中性脫墨技術(shù)除了包括對中性脫墨劑的研究外,酶法脫墨也已成為中性脫墨的熱點研究課題。自1991年纖維素酶用于舊報紙的脫墨[28]后,酶法脫墨成為舊報紙一種具有競爭力的脫墨方法。

對于酶法脫墨機理的解釋目前大體包括機械協(xié)同作用說、水解說、纖維剝離說、間接作用說、優(yōu)先進攻說以及 LCC(木素-碳水化合物復(fù)合體)說[25,29]等,盡管對酶脫墨的機理存在多種解釋,但不管怎樣,每一種解釋都與纖維組成、油墨種類、印刷方式和酶組分有關(guān)。龔艷等人[30]對不同酶的脫墨機理進行了總結(jié),認為纖維素酶和半纖維素酶主要是破壞油墨附著纖維層與下層纖維之間的連接作用,從而達到脫除油墨的目的;漆酶則是在氧氣存在的條件下與介體共同作用,通過選擇性的降解木素、切斷油墨粒子和纖維的連接,從而將油墨與纖維分離;脂肪酶可以直接進攻油墨的連結(jié)料,使其降解,從而使油墨從纖維表面分離開。另有學(xué)者[31]指出纖維素酶和半纖維素酶 (木聚糖酶)對凸版印刷廢紙和水基油墨印刷廢紙具有較好的脫墨效果;纖維素酶和半纖維素酶混合使用對彩色膠印廢紙脫墨效果好;中性纖維素酶比酸性纖維素酶對MOW(混合辦公廢紙)的脫墨效果要好;純堿性纖維素酶對復(fù)印廢紙和激光打印廢紙有較好的脫墨效果;脂肪酶可以促進油基油墨的去除;漆酶則對由富含木素的機械漿組成的舊報紙具有較佳的脫墨效果。

在此基礎(chǔ)上,國內(nèi)外學(xué)者[32-34]使用不同的生物酶對膠印廢紙、柔印廢紙和混合辦公廢紙進行了一系列的實驗研究。

Leduc Céline等人[35]研究了使用脂肪酶和漆酶/介體對ONP/OMG(舊雜志紙)混合廢紙進行預(yù)處理后,對浮選脫墨漿漂白后白度的影響。結(jié)果表明,在pH值6.2、用10 IU/g的脂肪酶對廢紙進行預(yù)處理較未進行預(yù)處理的白度提高1.2個百分點,而漆酶/介體的預(yù)處理效果相對較差。Elegir等人[36]嘗試了在中性條件下,使用不同的生物酶結(jié)合非離子型表面活性劑對柔印廢紙進行脫墨實驗。結(jié)果表明較常規(guī)堿性脫墨,使用0.05%的纖維素酶和0.1%的非離子型表面活性劑,可以使柔印廢紙脫墨效率從10.7%提高到38.6%,白度提高5個百分點,并且可使脫墨廢水中COD含量減少50%。郭明煒等人[37]對表面活性劑與酶協(xié)同用作對水基油墨印刷廢紙脫墨效率的影響進行了研究。結(jié)果表明,中性纖維素酶的脫墨效果較好,且當(dāng)15 U/g的中性纖維素酶與0.2%的表面活性劑協(xié)同作用時,可使脫墨漿白度可提高5.2個百分點。這些研究表明,酶作為一種新型的脫墨劑能夠取得較好的脫墨效果。

2.2.3 低堿性脫墨

低堿性脫墨是解決常規(guī)堿性脫墨引起問題的另一種有效的脫墨工藝。因為其既能夠減少化學(xué)品消耗及堿性變黑現(xiàn)象,又能夠降低應(yīng)用成本。低堿性脫墨技術(shù)的研究除了降低NaOH、NaSiO3等堿性脫墨劑的用量外,很多學(xué)者嘗試了使用其他堿源替代品。

Karen等人[38]嘗試了使用MgO全部或部分代替NaOH作為膠版印刷舊報紙浮選脫墨的堿源。結(jié)果表明脫墨漿的白度有輕微的提高,提高了1.5個百分點。Lapierre L等人[39]研究了添加亞硫酸鈉對ONP/OMG碎解脫墨的效果。他們在沒有表面活性劑的情況下,在緩沖劑結(jié)合亞硫酸鈉以及僅用緩沖劑的條件下碎解ONP/OMG,結(jié)果表明脫墨漿經(jīng)充分洗滌后,前者紙漿白度最高可達55.2%,而后者為53.7%。羅巨生等人[40]對美國ONP嘗試了使用Na2S2O4加少量NaOH的低堿度脫墨工藝,結(jié)果表明,經(jīng)過Na2S2O4低堿度脫墨碎漿的漿料要比常規(guī)堿法脫墨后的漿料白度高約2個百分點。這些研究表明,低堿性脫墨具有可行性。

2.2.4 多種脫墨工藝相結(jié)合的方法

在面對單段浮選對含水基油墨印刷混合廢紙難以取得理想脫墨效果的情況下,根據(jù)不同油墨印刷廢紙的脫墨性能,眾多學(xué)者提出了多種脫墨工藝相結(jié)合的雙回路脫墨工藝。

Galland等人[13]對含水基油墨廢紙的混合廢紙?zhí)岢隽酥?(酸)性-堿性相結(jié)合的兩段脫墨工藝。首先,第一段浮選是在廢紙分散前,在非堿性條件下除去水基油墨,以防止水基油墨粒子在堿性條件下過度分散呈細小的油墨粒子;第二段浮選是在常規(guī)堿性條件下進行,對油基油墨進行剝離和除去。結(jié)果表明,對水基油墨印刷廢紙含量高達30%的混合廢紙,經(jīng)過兩段浮選后,脫墨漿白度最高可達62%。

Oliver等人[18]對含水基油墨廢紙 (含量為25%和30%)的中試試驗中提出了堿性-中 (酸)性兩段相結(jié)合的脫墨工藝。在第一段常規(guī)堿法 (添加一定量的有機改性黏土)脫墨浮選后,采用過氧化氫漂白的分散階段和中 (酸)性的后浮選階段。結(jié)果表明,經(jīng)過漂白分散階段和后浮選的脫墨漿白度較單段浮選提高了約10個百分點。Vittorio等人[14]基于實驗室模擬工業(yè)膠版和轉(zhuǎn)輪凹版印刷廢紙脫墨的常規(guī)堿性浮選法,對含40%水基油墨廢紙的混合廢紙進行了一系列的復(fù)合改進實驗,其中包括添加一段二級浮選,即將初級浮選后的浮選物經(jīng)過二級浮選回收大部分纖維。實驗結(jié)果表明,添加了二級浮選 (浮選條件:不加化學(xué)藥品、漿濃1.5%、1 min)對生產(chǎn)用水和固體殘渣中的纖維完全回收的改進堿法脫墨,結(jié)果表明能夠取得60%的白度和80%的得率。

以上多種脫墨方法相結(jié)合方法的中試試驗結(jié)果表明,它們確實可以起到很好的脫墨效果,但是在加入二段浮選工藝的同時,會增加操作的復(fù)雜性,增加生產(chǎn)成本。

2.2.5 其他脫墨新工藝

Akpojotor等人[41-42]提出了將電浮選結(jié)合浮選法應(yīng)用到含水基油墨印刷廢紙的脫墨中。實驗所用浮選槽是一個帶有電解池的半連續(xù)浮選槽,其原理是利用電場力作用于帶電的油墨粒子與電解水產(chǎn)生細小氣泡來提高脫墨效率。探討了電場大小與氫氧化鈉用量、碎漿時間、浮選溫度以及漿濃等對含水基油墨印刷廢紙脫墨效果的影響。脫墨效率主要是通過紙漿中有效殘余油墨濃度的變化進行判斷。結(jié)果表明,電場為1000 V和1500 V時,能夠有效減少殘余油墨量,并且纖維損失率可達到10%以下;而且在施加電場1500 V后,同一溫度下,碎漿時間從5 min延長到20 min,脫墨效率提高5%;在同一碎漿時間下,碎漿溫度從30℃提高到43℃,脫墨效率提高2%。但是由于實驗所需的電場較高,對設(shè)備和安全措施的要求也會極高,很難得到推廣。

3 脫墨廢水及其處理技術(shù)

脫墨廢水是廢紙脫墨過程中產(chǎn)生的大量洗滌廢水,其主要特點[43]是:量大,生產(chǎn)1 t脫墨漿可產(chǎn)生約100 t廢水;總懸浮物含量高,其主要成分為灰分(主要是填料)47.3%,可燃物 (油墨、纖維等)53.7%;BOD、COD等污染指標(biāo)較高等。因此,對脫墨廢水的處理十分重要。

眾多學(xué)者研究了混凝氣浮、混凝沉淀、生化與物化相結(jié)合等方法[44-46]對脫墨廢水的處理,取得了不錯的效果。其中,許達生[44]介紹的混凝氣浮是利用高度分散的微小氣泡使廢水中的一些疏水性微粒懸浮到水面,達到固液分離而加以去除。結(jié)果表明,SS去除率達到90%以上,CODCr的去除率達47%以上。史長偉[45]采用混凝沉淀法對脫墨廢水進行處理,結(jié)果表明選用 PAC(聚合氯化鋁)為混凝劑,PAM(聚丙烯酰胺)為助凝劑,在pH值7.2時,可使CODCr的去除率達30%以上。余關(guān)龍等人[47]則在傳統(tǒng)生化二級處理的基礎(chǔ)上,增加了Fenton強氧化處理工藝,即初級處理 (物化方法)-生物處理-強氧化處理 (Fenton法)。結(jié)果表明Fenton強氧化法反應(yīng)時間短,且能夠有效地去除脫墨廢水中難生物降解的顏料和其他污染物,處理后的水能夠達到國家污水綜合排放二級標(biāo)準。

但隨著水基油墨印刷廢紙的比例越來越高,脫墨廢水中水基油墨的含量逐漸增多,加大了脫墨廢水的處理難度。這主要是因為水基油墨粒徑極小且親水性較強,容易溶于水中難以去除,還有學(xué)者[48]指出炭黑在絮凝時成為靜電載體 (特別是在pH值8左右時)而容易沉積在纖維上,導(dǎo)致水基油墨粒子絮凝物難以吸附到丙烯酸樹脂連結(jié)料中的炭黑上。因此,眾多學(xué)者開始嘗試其他方法處理含水基油墨的脫墨廢水。

Ackermann等人[49]成功應(yīng)用DAF(溶解空氣浮選法)對含水基油墨的白水進行凈化,DAF聯(lián)合適當(dāng)?shù)男跄齽┖臀絼┠軌蚪档桶姿?9%的固形物。Ersu等人[50]嘗試了使用纖維素膜作為過濾介質(zhì)的超濾方法來處理含水基油墨的脫墨廢水,結(jié)果表明,CODCr去除率達到92%,濃縮液中固含量從275 g/L降到99 g/L,滲透液的濁度降到0.13~0.4 NTU。Upton[51]和 Chabot[52]也采用膜處理的超濾方法對含水基油墨的脫墨廢水進行處理取得了較好的凈化效果。張濤等人[53]通過對混凝劑種類、添加量和pH值等的探討評價了混凝法對水性油墨廢水處理的效果,結(jié)果表明選用FeCl3作為混凝劑,用量80 mg/L,混凝pH值4.0,殼聚糖為助凝劑,可使CODCr去除率達到87%以上,色度去除率達99%以上。

4 脫墨效果的評價方法

脫墨效果好壞的評價指標(biāo)主要包括脫墨漿得率和脫墨漿的光學(xué)性質(zhì)。其中光學(xué)性質(zhì)主要包括白度和殘余油墨濃度。

脫墨漿得率可以通過脫墨過程中被去除的固體物質(zhì)的質(zhì)量與所用廢紙的總質(zhì)量計算得到,采用浮選法脫墨時,被去除的固體物存在于浮選脫墨渣中,當(dāng)采用洗滌法脫墨時,被去除的固形物存在于洗滌水中。

一般利用近紅外吸收測定紙漿中的油墨含量,并以950 nm處的有效殘余油墨濃度 (ERIC)或700 nm處的殘余油墨RI來表示[54]。ERIC是指在950 nm波長處,含殘余油墨紙或漿對光的吸收系數(shù) (k)與油墨本身對光的吸收系數(shù) (kink)的比值[55],即ERIC=(k/kink)×106。而在700 nm波長處測定的RI=[(k-kfiber)/kink] ×106,其中kfiber是未印刷紙樣的光吸收系數(shù)[56]。但ERIC和RI的測量方法各自也存在一定的局限性,ERIC的測量與測試紙樣的不透明度有關(guān),要求測試紙樣不透明度小于97%,當(dāng)不透明度大于97%時,測試紙樣的散射系數(shù)只能取經(jīng)驗值[57],導(dǎo)致不能準確地獲得紙樣的吸收系數(shù),使測量結(jié)果不準確。而RI的測量結(jié)果受漿中木素、染料等對吸收系數(shù) (kfiber)的影響,雖有文獻[56]指出kfiber可以近似看作常數(shù)0.7,但采用經(jīng)驗值對測量結(jié)果的準確性仍會產(chǎn)生一定的影響。

5 建議和展望

不同印刷方式舊報紙的脫墨性能不同,導(dǎo)致脫墨工藝截然不同。水基油墨印刷廢紙的混入,給廢紙脫墨帶來顯著的影響。因此,在廢紙脫墨過程中應(yīng)盡量避免水基油墨印刷廢紙的混入 ,以提高脫墨效率。而在實際生產(chǎn)中難以實現(xiàn)完全分離的情況下,應(yīng)該尋找能夠有效對膠印和柔印混合舊報紙脫墨的工藝。采用中性 (酶促)脫墨,并使用非離子型表面活性劑作為脫墨劑,可以取得較好的脫墨效果。采用低堿性脫墨,可能也會取得較好的脫墨效果。

隨著水基油墨印刷廢紙比例的提高,脫墨廢水中水基油墨的含量也隨之增多,由于水基油墨具有較強的親水性,使脫墨廢水中的油墨更加難以去除。因此,為了更好地表征脫墨廢水的處理效果,應(yīng)該把對廢水中油墨粒子濃度的評價也作為脫墨廢水處理程度的一項技術(shù)指標(biāo)。

脫墨效果可以通過不同的方法從不同的角度進行評價。在生產(chǎn)實踐中,要根據(jù)實際生產(chǎn)情況及評價方法的特點來確定所需的評價方法。

6 結(jié)語

廢紙作為再生纖維資源,在今后相當(dāng)長時間內(nèi)仍會作為我國造紙纖維原料的主要來源。而柔版印刷廢紙的混入,使廢紙脫墨遇到困難。本文對不同印刷方式廢紙的脫墨性能、脫墨化學(xué)品和脫墨工藝的國內(nèi)外研究進展、脫墨廢水的處理技術(shù)以及脫墨效果的評價方法進行了系統(tǒng)的介紹,期望對混合舊報紙的脫墨起到一定的指導(dǎo)意義。通過提高舊報紙的脫墨效率,從而提高舊報紙的回收利用率,有助于減輕造紙工業(yè)的原料危機和環(huán)境污染等問題。

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