废纸脱墨技术概述

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环境保护
２００６５年年第第２４期期
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废纸脱墨技术概述
祁国平 甘肃省轻工业研究所（７３００００）
摘要 随着废纸利用率的逐年提高， 废纸脱墨技术的研究日益深入。本文介绍了几种新型废纸 脱墨技术的应用及简单机理。 关键词： 废纸 脱墨 脱墨技术
随着世界性纸和纸板生产的稳定增长， 废纸的 利用率也逐年增加。目前废纸作为二次纤维已成为 一 种 具 有 经 济 意 义 、环 保 意 义 的 造 纸 原 料 。许 多 国 家 如美国、英国、德 国 及 瑞 典 等 都 立 法 支 持 废 纸 回 用 技 术的开发研究工作， 并规定了某些纸种如新闻纸中 二次纤维的法定含量。
因此， 油墨粒子的去除是废纸利用的关键之一， 传统的方法有两类： 一 类 是 采 用 浮 选 法 、洗 涤 法 或 者 浮选洗涤相结合的方法除去， 另一类是通过筛选和 离 心 净 化 的 方 式 除 去 。它 们 的 作 用 原 理 各 不 相 同 。浮 选法是利用润湿性不同 来 分 离 ， 对 粒 径 为 １０～１００ 微 米的油墨粒子去除效果最佳。洗涤法是用水洗使杂 质通过孔道而除 去 ， 能 有 效 地 去 除 粒 径 小 于 １０ 微 米 的油墨粒子。筛选是通过粒子的大小和挺度不同来 分离杂质。离心净化则主要是根据比重的不同来分 离。
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面活性剂。经搓磨机搓磨后的油墨粒子的粒径可降 至 ２０～６１μｍ， 然后再进行浮选。这种装置的 采 用 ， 可 大大增加传统脱墨工艺的废纸处理范围。
１０ 吸附脱墨法 由于静电复印所用的显像剂与传统的印刷所用 的矿油性油墨不同， 它使用的是一种混有碳黑的热 塑性塑胶， 一般为苯乙烯与丙烯酸酯类树酯的共聚 物。这种显像剂具有水不溶性而又对碱不起皂化作 用， 利用传统的脱墨方法并不能起到好的脱墨效果。 Ｑｕｉｃｋ 和 Ｈｏｄｇｓｏｎ 针 对 显 像 剂 的 高 温 软 化 特 性 以 及 在一种有机溶剂中的可溶解性， 提出了吸附脱墨法。 即首先对离解后的浆 （离解条 件 ： 浓 度 ５．５％， 温 度 ４７℃， 氢 氧 化 钠 ２％）在 ４％的 浓 度 和 ７０℃下 用 １．５％ 的十八碳伯醇及泡状聚苯乙烯进行浸泡， 使剥离下 来的显像剂吸附凝聚成较大的球形颗粒， 再通过长 缝压力筛和离心除渣器除去。吸附脱墨系统见图。 废纸回收利用作为二次纤维， 它的经济意义将 在世界上越来越受到重视。废纸脱墨技术的研究和 应用工作的重要性也日益突出。我们应积极借鉴新
５ 蒸汽爆破法 ＢＣ（Ｂｌａｃｋ Ｃｌａｗｓｏｎ）和 Ｒｅｃｏｕｐｅ 回 收 技 术 开 发 公 司已开发应用了一种废纸蒸汽爆破法制浆的技术， 适用于废报纸， 混合办公废纸和旧纸箱等废纸。该工 艺是采用一个同轴给料器， 通过往复式缸体将废纸 压成塞状， 然后连续进入高压蒸汽室。蒸汽室中的螺 旋输送装置再将料塞送入高温空气压缩区。物料在 蒸汽室中的停留时间是可变的。废纸料塞通过蒸汽 室后， 在螺旋输送机和放料阀的作用下， 瞬间减压， 产生爆破， 使废纸解离成纤维， 同时将油墨分散。该 法的主要优点在于可将油墨粒于分散成便于洗涤除 去的微小颗粒， 且纤维解离时， 可不加或少加化学 品。此外 ， 它 还 能 解 决 石 蜡 、松 香 、胶 粘 剂 、热 熔 初 等 难以除去以及激光、静电复印等油墨难以分散等问 题。这种方法作为整个废纸回收脱墨系统中的一部 分， 与 净 化 、筛 选 、洗 涤 等 设 备 配 套 ， 可 用 以 前 无 法 处 理的废纸有效地生产纸浆。它在成本效率、环境保 护， 以及对废纸的广泛适应性上具有独到之处， 但经 蒸汽处理后， 成纸的白度和物理强度有所下降。 ６ 超声波法 超声波法适用于含有高光泽聚合物油墨的纸和 纸板， 如杂志封面、广告、宣传册等。该法的原理是将 废纸浆稀悬浮液通过振鸣式超声波发生器， 利用超 声波的空化作用产生极强的冲击波， 在液体中引起 周期性的压缩与膨胀， 使油墨与纤维分开； 此时的油 墨粒子的粒径约 为 １０μｍ， 然 后 通 过 旋 液 分 离 器 分 离 出油墨粒子。不同频率的超声波疏解和分裂不同尺 寸 范 围 的 油 墨 粒 子 ， 一 般 有 效 的 频 率 范 围 为 ２０～ ６０ｋＨｚ。超声波 处 理 的 特 点 是 对 过 程 温 度 不 敏 感 ， 减 少添加脱墨化学品， 此外， 超声波处理产生了细纤维 化作用， 改善了纸浆的机械性能和物理强度。 ７ 酶脱墨法
我国是森林资源十分贫乏的国家， 森林覆盖率 仅为 １３％左右 （世界的森林平均覆盖率为 ３１％）。为 此， 我国大量采用草类纤维作为造纸原料， 尽管我们 在研究和生产上积累了许多经验并取得了许多成 就， 但制造草浆产生的废液给环境造成的污染是巨 大的。１９９６ 年国家环保局对淮河进行污染治理整顿， 关闭了沿河大批中小纸厂。今年国家又将对长江采 取保护措施， 沿江两岸的纸厂亦将面临着同样的问 题。针对这种情况， 提高现有废纸的回用率， 开发新
·收稿日期： ２００５ － ７ － １１
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种情况下， 就更加需要我们不断总结， 深入研究废纸 脱墨的技术， 开发出具有实用价值的新型废纸脱墨 设备及废纸脱墨剂。
所谓废纸回用， 就是将废纸进行再生处理， 除去 废纸原料中含有的油墨和其它杂质， 回收纸浆纤维。 废纸中含有的油墨是主要的杂质， 特别是油墨的残 存量， 它左右着脱墨纸浆的质量， 并决定纸浆的用 途。
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油墨粒子的尺寸大， 分布范围广， 比重与水接近， 且 粘性强， 其连接料与纤维间结合牢固（既有物理连接， 又有化学连接）， 很难剥离和分散， 多数对化学处理不 敏感。传统的脱墨技术显然不能满足这类废纸的脱 墨要求。目前， 国际上已开发应用了一些针对这些油 墨的新的脱墨方法。
８ 化学絮聚法 化学絮聚法虽然也是化学处理结合机械作用而 使油墨与纤维分离， 但与传统方法不同的是， 它不是 碎解、分散油墨， 使其尺寸变小， 而是将油墨颗粒聚集 起来， 形成较大的团状物， 增大其尺寸和比重， 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 量）的 附 集 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 毫 米至 １ 厘米的团状物。团状物中， 起纽带作用的附集 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 理的时间较短， 一股不超过 １５ 分钟， 不需添加其他化 学 品 去 皂 化 和 分 散 油 墨 ， 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。 ９ 浓浆搓磨装置 浓浆搓磨装置安排在浮选脱墨装置之前， 以达 到传统脱墨工艺能够处理办公用废纸 （如复印废纸、 激 光 打 印 废 纸 ）的 目 的 。 在 其 过 程 中 将 碎 解 及 粗 筛 后 的浆 料 用 带 式 浓 缩 机 浓 缩 至 ３０％以 上 ， 然 后 用 搓 磨 机进行搓磨， 根据废纸的不同， 可采用一段搓磨或二 段 搓 磨 ， 一 般 在 碎 浆 处 加 入 ＮａｏＨ， 在 搓 磨 机 加 入 表
分选 浮选脱墨
碎浆 酸性调节
熟化 多次精筛
精筛 脱水
在这种工艺流程中， 前面部分采用传统的脱墨 工艺， 在精筛前用酸将浆料调节至 ｐＨ５～６ 的范 围， 同 时另附一套 ｐＨ６～７ 的水处理 ／水循环系统， 由于在酸 性条件下， 碱溶性树脂重新凝集， 这样就可以在多次 精 筛 中 加 以 除 去 。这 种 工 艺 可 以 提 高 脱 墨 后 的 纸 浆 质 量。
浮选脱墨 精筛
在这个工艺流程中， 由于在中性或酸性条件下 碎浆， 避免了水性油墨中连结料的溶解， 不至于使油 墨粒子分散得更小， 故大部分油墨可在这一阶段被 浮选除去。随后进行的碱性条件下的脱墨则有利于 油基性油墨的除去。这种工艺流程可以大大提高水 性油墨的脱墨效率。
４．２ 碱性脱墨一酸循环筛选废纸脱墨工艺 传统的碱性废纸脱墨工艺， 对于油基性油墨的 脱除具有较高的效率； 但废纸中存在的部分水性油 墨、胶粘剂 等 碱 溶 性 树 脂 极 大 地 影 响 了 纸 浆 质 量 ， 为 此提出了碱性脱墨一酸循环筛选废纸脱墨工艺：
近年来， 我国在废纸利用方面的进展还是较快 的。从 ８０ 年代 初 到 现 在 ， 我 们 已 开 发 生 产 了 国 产 的 浮选机、高浓水力碎浆机及相关的废纸处理设备和 系列废纸脱墨剂， 使一些中小纸厂摆脱了被迫停产 的困境， 所生产的纸张品种也从低档纸转向新闻纸 和白板纸等较高档的纸种。但不可否认的是我们现 有的废纸脱墨技术与世界先进国家相比还是具有一 定 的 差 距 。最 近 陆 续 兴 起 的 、建 立 在 进 口 废 纸 基 础 上 的大型纸厂， 其设备及脱墨剂主要从国外进口。在这
的纸浆来源； 即提高二次纤维在造纸原料中的比重， 已成为目前国内纸厂积极采用的方法。废纸回用具 有节省原生纤维资源， 减少环境污染， 简化工艺流 程， 降低能耗等优点； 特别是在我国造纸木材资源短 缺、环境保护日 益 受 到 重 视 的 情 况 下 ， 充 分 合 理 利 用 废纸原料将显得更加重要。
去， 但大量的洗涤废水又使废水回收的工作大大增 加， 为了解决这一问题， 目前已出现新的方法。
４ 中性脱墨和酸循环筛选等脱墨方式和辅 助方式。
４．１ 中性一碱性废纸脱墨工艺 此法主要用于苯胺凸版印刷油墨等水性油墨的 脱除， 由加拿大研究人员提出。其工艺流程如下：
分选
碎浆
熟化
粗筛
浓缩 脱水碱处理Fra bibliotek浮选脱墨
酶是一种由氨基酸构成其主体的蛋白质， 在脱 墨过程中起着生物催化剂的作用。目前用于废纸脱 墨的酶主要有脂肪酶， 纤维素酶、半纤维素酶、聚木糖 酶和漆酶， 多数情况下是将几种酶混合使用。
生物酶脱除油墨的作用在于当机械作用存在 时， 它能切断把油墨固着在纤维上的纤维素链， 从而 使 油 墨 与 纤 维 分 离 。固 着 油 墨 的 纤 维 素 链 的 反 应 性 能 决定了油墨的脱除率。提高纤维表面的摩擦作用， 改 善纤维的表面特性， 将有利于酶断裂油墨与纤维间的 联接。与传统的脱墨方法相比， 酶促脱墨比常规脱墨 剂更有效， 不但可以减少化学品的使用量， 产生废水 少， 降低脱墨废水的 ＣＯＤ 值， 而且由于不 需使用大量 的 ＮａＯＨ， 纸浆的白度可有 ４％～５％的提高。同时对于 传统化学药品难以脱墨的办公废纸的脱墨亦有良好 的 效 果 。而 且 浆 料 白 度 高 、滤 水 性 好 、强 度 性 能 好 。不 足的是， 酶处理将会降低纤维的强度性质。