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回收紙再生的脫墨技術發展趨勢及方法

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回收紙再生的脫墨技術發展趨勢及方法

發布日期:2016-07-30 作者: 點擊:

20世紀50年代,美國的一家造紙廣首次利用浮選脫墨方法除去回收紙再生纖維漿料中的打印油墨和其他有害物質,但當時用于生產紙產品的浮選槽生產能力很小,每天的生產能力只有10t。從那以后,為了生產一種新的漿種--脫墨漿(DIP),廢紙脫墨技術及相關脫墨設備發展迅速,脫墨漿的生產能力和質量取得了突飛

  

  猛進的發展。

  

  當今廢紙需求量的日益增加,使低品質的家用混合廢紙和辦公室混合廢紙也成為廣泛收集和回收使用的主要廢紙來源;廢紙品種范圍的日益擴大,回用數量增加之快使收集到的廢紙質量日趨低下,而社會的進步又要求使用低品質的廢紙生產高品質的紙張;現代化印刷技術的高速發展及與此相適應的各種新型油墨如紫外光固化油墨、激光打印油墨和靜電復印油墨、水性印刷油墨等,在組成和性質上與傳統油墨有了較大的差別,所有這些,要求和迫使人們在廢紙處理技術上不斷改進、創新和提高。國內外在此方面進行了大量研究,已有許多新的進展。

  

  (1)酶法脫墨

  

   傳統廢紙脫程是采用化學法,需要大量堿、硅酸鈉和工業皂等,主要原理是紙上的油墨在強堿和分散劑的作用下被乳化而得到分離。隨著印刷技術的高速發展,廢紙種類發生了很大的變化,激光和復印廢紙所占的比例越束越多;此外印刷油墨配方也在不斷改變,給廢紙的脫墨帶來了很多困難。許多工廠只好通過加強機械打碎的方法,使大顆粒油墨破碎成小的.然后通過浮選除去。增加機械作用勢必增加能耗,并在一定程度上降低了纖維平均長度和損害成紙強度。另外還會使漿的打漿度提高,不利于成形脫水。

  

    1991年,韓國學者首次報道應用纖維素酶及木漿糖酶將油墨有效地從舊新聞紙漿中脫除。此后各國學者紛紛開展此項研究,許多關于酶法脫墨的專利已申報或已獲得批準。與傳統的化學法脫墨相比,酶法脫墨具盲明顯的優勢:可以降低能耗.減輕環境污染,脫墨效率高于化學脫墨;所得的酶脫墨漿物理強度好,白度高,塵埃度低,殘余油墨量少,濾水性能好。實驗室研究和工業化規模試驗己證實酶法脫墨是一種效果好、經濟可行的廢紙脫墨方法。

  

   目前,用于廢紙脫墨的酶有脂肪酶、酯酶、果膠酶、淀粉酶、半纖維素酶、纖維素酶和木素降解酶,其中使用較多的是纖維素酶和半纖維素酶。關于酶法脫墨的機理,目前還不完全清楚。盡管酶脫墨機理存在多種解釋,但不管怎樣,每種解釋都與纖維組成、油墨種類、印刷方式有關;而且酶處理可降低油墨顆粒的尺寸,通過選擇性地改變酶的組成、用量、反應時間、添加劑及pH值,可更有效地把較大的、片狀的、結合牢固的油墨粒子變成較小的、非片狀的粒子。與常規的堿性脫墨相比,酶脫墨產生的廢水COD較少,因此廢水處理系統的負荷較低。一般來講,酶脫墨廢水的COD要比化學脫墨廢水低約20%~30%。

  

   (2)超聲波法脫墨

  

  超聲波就是頻率大于16 kHz的聲波。使用一種液體哨聲超聲

  

  波發生器,產生頻率為20~60 kHz的超聲波。結果表明:它在脫

  

  墨和提高紙張性能(抗張強度,耐破度.伸長率)方面都取得了令

  

  人滿意的效果。超聲波法脫墨機理是基于物質分子將會在聲波傳播方向上發生縱向振動。如果這種作用發生在液體中,那么局期性的壓力變化將導致液體巾發生空穴作用,或形成直徑約為0.1--0.2mm的細小氣泡。當氣泡受到超聲波的作用時,它可以不斷吸收因超聲波持續的壓縮和膨脹周期而產生的能量,從而使氣泡大小發生渡動或平均直徑增大。氣泡的體積增大實際上有個臨界狀態,在這個狀態下,它可以從超聲波中吸收最大能量,并迅速增大,繼而爆破。當這些氣泡爆破或破裂時(在幾乎不到1ps的時間內),它內部的溫度可以達到5500c。由于體積很小,這種熱消失得非???,在任何時間內,液體仍保持與環境接近一致的溫度。破裂的氣泡將能量傳遞給它附近的介質。比如二次纖維,這個能量產生以下兩種作用:使油墨粒子松弛,并從纖維表面移開;還可使油墨粒子自行碎解。

  

  該法優點:①步用或不用化學藥品,降低成本,減輕廢水污

  

  染;②對高光澤油墨去除率高,脫墨效果好;③DIP的耐破因、

  

  裂斷長、伸長率、白度等指標有明顯提高,而撕裂因子卻不會有任何減少。

  

    (3)附聚法脫墨

  

    附聚法脫墨雖然也是化學處理結合機械作用而使油墨與纖維分離,但與傳統方法不同,它不是碎解、分散油墨,使其尺寸變小,而是將油墨顆粒聚集成400m以上、密度較大的球形顆粒,增大其尺寸和相對密度,然后通過離心清洗結合篩選的方法除去。在疏解分離纖維時,加入約1%(對纖維)的附聚劑(一種能分散于水中的碳氫油),使被剝離的油墨聚集成粒徑為1~10mm的顆粒。顆粒中起紐帶作用的附聚劑,通過液體橋,將油墨顆粒吸附在其周圍。過程的溫度和pH值對該法去除油墨的效果影響較小,并且處理時間較短,一般不超過l 5min,不需添加其他化學品去皂化和分散油墨。該法油墨的去除率可達95%~97%。但是,高度施膠及陽離子淀粉的存在將嚴重影響其脫除油墨的效果。

  

   (4)蒸汽爆破法脫墨

  

    蒸汽爆破法用于廢紙回收已有30多年歷史,但以前均因間歇操作而受到制約。美國Recoupe回收技術公司為此開發了新蒸汽爆破技術。該項技術的過程是將廢紙以50%的濃度投入蒸汽爆破器,通過往復式活塞將其壓縮成塞狀物料,然后連續送入高壓釜;經過蒸汽處理,使其溫度達到230℃,壓力達到1.177~2.796MPa,處理數分鐘;再通過一個小型噴放閥放漿爆破,使廢紙解離成纖維,同時將油墨分散。經這樣處理后,油墨顆粒能被碎至很小(<75m),再經凈化、篩選、洗滌等制得脫墨漿。據稱,蒸汽爆破法脫墨工藝能更有效地回收低檔廢紙,而且該項技術能解決一些廢紙回收中的難處理問題,如塑料熱熔物、蠟、松香以及傳真紙和復印紙等,它對分散難的材料(如激光、靜電印刷油墨)十分有效。該項技術具有工藝簡單、操作費用低、投資省、節能和環保的優點。

  

  (5)溶劑法脫墨

  

  溶劑法脫墨即只用溶劑不用水,或用少量水。當脫除激光打印

  

  紙和靜電復印紙的油墨時,可用加熱后的松節油溶解固定激光油墨的塑料結構,冷卻以后這些固定物會硬化并通過篩選、除渣除去。日本、美國已有工廠用三氯乙烯和乙烷作為溶劑進行廢紙脫墨,溶劑回收率分別為99%、90%。

  

   1995年加拿大安大略省Manvuin公司發明了一種新的溶劑脫墨法。這種脫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值為11時是良好的脫脂劑。它能將廢紙中的靜電復印油墨、激光打印油墨、涂塑油墨和膠黏劑等從廢紙中分離出去。當丁氧基乙醇水溶液加熱到49℃以上時,溶液分為相對密度為0.94和0.99的上下兩層。相對密度小于0.94的塑料和膠黏劑等物質浮在水溶液的表面,相對密度在0.94和0.99之問的油墨、塑料和炭黑則存在于兩層界面之間,相對密度大于0.99的纖維沉降到溶液的底層。結果表明,這一方法可用于舊報紙、舊雜志紙、混合辦公廢紙的脫墨。

  

  (6)酶超聲波協同脫墨

  

  酶處理不僅可以減少廢紙回收過程中的化學藥品消耗,而且還能加速油墨粒子的脫除。但由于受生化反應特點限制,酶處理往往需要比較長的時間。超聲波(頻率在2×10Hz以上)能在液體中引起周期性的壓縮和膨脹,使纖維產生劇烈振動和相互摩擦,并能提高纖維素酶的活性,從而加速油墨粒子的脫除。國內研究表明,酶與超聲波協同作用,對彩色膠印新聞紙脫墨的效率有一定的提高,處理后漿的白度比空白試樣提高5%(IsO)。雖然酶和超聲波昀處理會在一定程度上降低纖維粗度和纖維長度,但對紙張的強度影響很小。研究發現,超聲波的主要作用是提高了酶對纖維表面碳求化臺物的水解速度,因而有利于油墨的脫除。

  

  我公司生產的PL12-00型實驗室水力碎漿機可完成各種化學、生物法的紙漿脫墨實驗。PL13-00型實驗室浮選脫墨機可完成各種機械物理的紙漿脫墨實驗。


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