廢辦公用紙超聲波脫墨時間的研究

摘 要:本文對不同濃度紙漿在不同的超聲波脫墨時間下進行脫墨，同時采用浮選法脫墨，比較所得再生紙的關鍵性特性白度、色度等。研究結果發現:紙漿濃度5%，超聲波脫墨時間40min時再生紙白度最好;紙漿濃度5%，超聲波脫墨時間20min時黃色色度最低。相同的脫墨條件下，得紙率按濃度的遞增而呈上升趨勢。

關鍵詞:廢辦公用紙超聲波脫墨

中圖分類號:TS74文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)01(a)-0086-04

Abstract:Put the pulp of different concentrations under the ultrasonic at different deinking times then use the flotation deinking， compared the key features derived from recycled paper such as whiteness，color and so on.When the pulp concentration is 5%and the ultrasonic time is 40min，the whiteness of the recycled paper is the best one;and when the pulp concentration is 5%and the ultrasonic deinkingtime is 20 min，the yellow color is minimum.In the same de-inking conditions，the paper rate ascended by the increasing of concentration.

Key words:waste office paper;ultrasonic;deinking

1 引言

超聲波脫墨技術率先由美國SUNY-Syracuse州的Turai和Teng以及加利福利亞州立大學Long beach的Naimpally兩個研究小組研究成功。研究結果表明，超聲波在脫墨和提高紙張性能方面都能取得令人滿意的效果空化作用產生的巨大能量，不僅能使油墨離子松弛，并能從纖維表面移開，還可以使油墨粒子自碎解[1-2]。

超聲波脫墨法通常采用液體哨聲超聲波發生器，產生頻率為20～60KHZ的聲波，其周期性壓力變化產生空穴作用發生縱向振動，形成直徑為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，從而使其大小發生波動或直徑增大，當氣泡增大時，吸收最大能量，迅速增大繼而爆破。當這些氣泡爆破時(時間在1us內)，它內部溫度達到5500℃，由于氣泡體積小，這種熱能消失非常快，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二次纖維。這種能量產生兩個作用:一是使油墨松弛，并從纖維表面移開;二是使油墨粒子自行碎解，最終實現廢紙的脫墨過程。

本研究過程通過加入不同濃度紙漿在不同的超聲波脫墨時間下進行脫墨，比較所得再生紙的關鍵性特性白度、色度，確定最佳超聲波脫墨時間。

2 實驗方法

藥品:H2O2、NaOH、NaSO3、脫墨劑(DTPA、硬脂酸鈉)

儀器設備:電動攪拌搗碎機、液體超聲波發生器、ZBT抄片器;WSB-3A型數字顯示白度儀(上海昕瑞儀器儀表公司);XFD- 型單槽式浮選機(長春探礦機械廠);PHS-2D型精密酸度計(成都儀器廠);超級恒溫水浴鍋;SC-80全自動測色色差計

方法:將廢舊辦公室用紙蒸煮碎解后漿料及時脫墨，先在不同時間下采用超聲波脫墨，而后采用浮選法脫墨。分別取2g、6g、10g含絕干料的廢紙漿置于500mL燒杯中，加200mL熱水，在水浴鍋中80℃恒溫1 h。而后迅速轉入1000mL高速控。電動攪拌搗碎機中，加入0.5%H2O2、1%NaOH、3%Na2SiO。漿濃度分別控制在1%、3%、5％，恒溫80℃，離解15min，接著把漿料轉移到塑料袋中密封，再80℃，恒溫熟化1h，然后將各個濃度的紙漿分別進行20min、40min、60min超聲波脫墨，后進行相同時間的浮選法脫墨，過濾、稀釋紙漿呈中性，后干燥，最后將干燥的再生紙進行白度、色度、回收率分析[3-6]。

實驗項目詳見表1。

3 數據與分析

3.1 廢辦公用紙再生造紙的白度分析

白度是紙張等級的區分因素，通過將紙張表面的反射的光量與從標準表面反射的光量相比較的結果來表示。比值越高，白度水平越高[6-8]。

表2為實驗白度數據，圖1為濃度1%紙漿不同超聲波脫墨時間下的白度曲線，圖2為濃度3%紙漿在不同超聲波脫墨時間下的白度曲線，圖3為濃度5%的紙漿在超聲波脫墨時間不同時白度曲線，圖4為所有紙漿濃度在不同時間下的白度。

從實驗結果來看，濃度為1%的紙漿在脫墨時間為60min時白度最好，濃度為3%的紙漿在脫墨時間為60min時白度最好，濃度為5%的紙漿在脫墨時間為40min時白度最好。

現在，印刷人員常對非回收紙的白度要求在90以上。回收紙的白度水平可能要低一些，從本實驗的結果來看，大部分在80～90之間，整體水平都低于印刷標準，實驗1較低，最好的是實驗6。

3.2 廢辦公用紙再生造紙的色度分析

CIE1931-RGB系統，用三刺激值來定量描述顏色量，L為米制明度，表示黑-白軸;米制色度a表示紅-綠軸;米制色度b表示黃-藍軸。在視覺上近似均勻的三維空間中，a為正值表示偏紅程度，負值表示偏綠程度;b為正值表示偏黃程度，負值表示偏藍程度。這種CIE-Lab系統在造紙工業中已有廣泛應用。以下圖表中，表3為色度分析數據，圖5、圖6為色度分析曲線。由圖表可看出，a值除實驗3以外基本在0.0左右，說明紅-綠色度基本平衡。

色度是較白度更為重要的影響因素，相同白度下，高得率漿較化學漿有很深的黃色度(b)，b反映了紙漿的黃色背景水平，如果白度高，b也很高，將嚴重影響高得率紙漿在高檔書寫印刷用紙中的應用。由圖表可以看出，實驗1為正值偏黃，實驗2至實驗9均為負值，其中實驗3黃色色度最低。△E為兩樣品的色差，△L、△a、△b分別表示兩樣品的明度指數L和色度指數a、b之差。由圖表可以看出，△E以實驗2最小，為52.05，兩樣品色度相差較大，△L從實驗1到實驗9基本不變，各樣品間差異較小。

廢紙再造紙的得率反映了廢紙紙漿的回收率，越高資源化程度越高。超聲波脫墨時，一定量原料中，纖維的數量是固定的，不隨得率的提高而增加。從實驗1到實驗9整體看，得率隨紙漿濃度的升高而升高(如圖7）。

4 結論

(1)實驗6(紙漿濃度5%，超聲波脫墨時間40min)廢辦公紙再生造紙的白度最好，為86.05。

(2)實驗3(紙漿濃度5%，超聲波脫墨時間20min)效果最好，黃色色度最低，為-7.3。△E以實驗2(紙漿濃度3%，超聲波脫墨時間20min)最小，為52.05，兩樣品色度比較接近。△L從實驗1到實驗9基本不變，各樣品間差異較小，△a、△b都較小，說明各實驗之間的色度指數a、b比較接近。

(3)從整體來看，在相同的脫墨條件下，得紙率按濃度的遞增而呈上升趨勢，纖維數量固定。

參考文獻

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[2]吳福驀.談造紙工業循環經濟-廢紙造紙的進展.中華紙業，2005，26(10):18-23.

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[7]王志杰，杜敏.超聲波技術及其在造紙工業中的應用.紙和造紙，2005(2):74-76.

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