影響廢紙脫墨的相關因素

艾紅英

（黑龍江省造紙工業研究所，牡丹江，157013）

影響廢紙脫墨的相關因素

艾紅英

（黑龍江省造紙工業研究所，牡丹江，157013）

對廢紙脫墨原理、脫墨意義、脫墨方法、脫墨劑進行了概述，詳細敘述了脫墨過程中影響廢紙脫墨的因素和影響脫墨的印刷油墨的組成、類型及制備。

脫墨原理 脫墨意義 脫墨方法 脫墨劑 脫墨組成類型及制備 影響脫墨因素

隨著世界紙和紙板的生產及需求量的與日俱增，環境日趨惡化，造紙原料緊張、能源短缺等問題加劇。如何充分利用資源，研究節約能源變廢為寶的資源化技術，正在受到世界廣泛關注。二次纖維已經成為造紙工業一種必不可少的纖維來源，那么，提高廢紙漿利用率的關鍵問題在于二次纖維的回收利用即廢紙脫墨。眾所周知，廢紙脫墨是一個非常復雜的過程，對于某種固定類型的廢紙來說，較高質量的脫墨漿是與所使用的脫墨方法、脫墨工藝及脫墨化學藥品用量息息相關的。而對于不同類型的廢紙來說，其使用性能的好壞不僅與其本身的種類，還與其印刷過程有著緊密的聯系。

1 廢紙脫墨的基本原理

廢紙脫墨，即通常所說的二次纖維的回用，是一個化學反應和物理反應相結合的過程，就是使用脫墨藥劑降低廢紙上的印刷油墨的表面張力，從而產生潤濕，滲透，乳化，分散等多種作用，其綜合效果使油墨從紙面上脫離下來。一般是通過脫墨化學品來破壞印刷油墨對纖維的黏附，在適當的濕度和機械力作用下，整個過程主要分為三步，即疏解分離纖維、油墨從纖維上分離、分離的油墨粒子從漿料中除去。

2 廢紙脫墨的意義

可大量節約植物纖維資源，減少對森林的砍伐，保護生態環境。每利用一噸紙槳，可節約3～5m3木材。節約投資，降低成本。減輕環境污染，同時廢紙漿的三廢治理比化學漿容易，完全可以達到排放，故使用廢紙對企業環保有極大的改善。節約能源，降低能耗。與化學法、機械法和化學機械法制漿相比，廢紙制漿生產工藝流程較簡單，能耗較低。

3 廢紙脫墨方法

常規的脫墨工藝包括浮選法、洗滌法、浮選和洗滌相結合的方法以及短程法等。浮選法運用不同顆粒有不同的表面性能的機理進行脫墨；洗滌法利用水力進行分離，通過篩板或篩網對紙漿懸浮進行篩選，水夾帶油粒而除去；浮選和洗滌相結合的方法綜合浮選和洗滌兩種方法的優點，現在被很多廠家采用；短程法用于處理油墨含量相對少的廢紙，它只是在碎漿機中脫墨，疏解好的廢紙漿放入貯漿池，而后按正常流程進行篩選、凈化和洗滌。對浮選法來講，油墨顆粒的粒徑在20～40μm為最佳；對洗滌法來講，油粒尺寸越小越好，且以小于5μm為最佳。

除此之外，還有其它多種脫墨方法。酶脫墨法大多數使用纖維素酶和半纖維素酶作為酶制劑。國外研究表明：中性纖維素酶比酸性條件效果好，純堿性纖維素酶也可以獲得較好的白度，而非接觸性印刷廢紙酶法脫墨中酶與表面活性劑共用，大大提高了脫墨效率。廢紙與機械漿混合磨漿脫墨法，漂后白度可達60%ISO。附聚脫墨法用附聚劑將碎漿過程中剝離下來的片狀調色劑聚集成400μm以上且密度較大的球形顆粒，然后篩選凈化除去。超聲波脫墨法利用大于16Hz在的超聲波進行脫墨。此外，還有溶劑法脫墨、蒸汽爆破脫墨法、蒸汽爆破與磁性脫墨配合脫墨法等。

4 脫墨劑

脫墨劑所使用的表面活性劑有陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。陰離子型脫墨劑有鉀皂、硫化油、直鏈烷基苯苯磺酸鈉、脂肪醇硫酸鈉、磺基琥珀酸二辛酯鈉鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯鈉鹽等。非離子型脫墨劑有烷基酚聚氧乙烯醚、聚醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯等。不同類型的脫墨劑脫墨效果如下：陰離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑進行復配的脫墨劑＞非離子型表面活性劑脫墨劑＞陰離子型表面活性劑脫墨劑＞傳統的NaOH 或 Na2SiO3。

浮選法中所用的化學助劑有NaOH、NaSiO3、表面活性劑、螯合劑、分散劑和防油墨再沉積劑等。洗滌劑多以非離子表面活劑為主，要求泡沫少。常用AEO-9、OP-10、JEC、TWEEN-80、磷酸雙酯等。

洗滌法，脫墨劑可以直接加入碎漿機中。浮選法，脫墨劑可直接加入碎漿機中，也可在浮選槽的入口加入。最新研究表明，從浮選塔頂部以噴霧方式加入表面活性劑有利于建立穩定的泡沫層，獲得更高的油墨去除率，可有效減少并且避免表面活性劑對纖維的吸附污染，同時也減少由于吸附引起的纖維和氣泡表面變化的纖維損失和水損失。

另外，國內對多組分的表面活性劑在廢紙中的應用作了多方面的研究，研制出了XQ型系列脫墨劑、HD型系列脫墨劑和FCS型五元復合型脫墨劑等多種脫墨劑，且脫墨效果良好。

5 油墨的組成、類型及制備

5.1 油墨的組成

印刷油墨與二次纖維回用息息相關。由于印刷油墨種類不同，可能會導致該類廢紙的脫墨過程與其他廢紙的脫墨有很大的不同。比如，油墨粒子去除的難易程度對應著脫墨流程的復雜程度等。

常見的印刷油墨應具有以下兩個基本的成分：一是顏料或染料，使油墨具有顏色、不透明性以及油墨的流動性能；二是載色體，起著夾帶顏料的作用，并把他們攜帶到紙頁上，使其在紙面上凝固下來，載色體一般為植物油、礦物分餾液、樹脂（天然或合成的），可溶性塑料或揮發性溶劑。印刷油墨還含有一些其他成分，如黏合劑、溶劑、催化劑、潤濕劑等。

5.2 油墨的類型

根據印刷版型的不同，可分為柔性凸版印刷油墨、凹版印刷油墨和網孔版油墨及滾涂油墨等；

根據油墨主要組分不同，可分為紙張溶劑型油墨和水性油墨等；

根據印刷油墨材料不同，可分為紙張和其他紙制品油墨，塑料油墨以及金屬油墨等；

根據油墨在印刷材料上固化方式不同，可分為熱固性油墨和光固性油墨等。

5.3 油墨的制備

油墨的制備過程一般是將具有顏色功能的顏料粒子（如碳黑）均勻地分布在具有膠黏作用的分散劑（如松香脂、蓖麻油等）中，形成具有一定黏度性能的流體物質。印刷油墨主要由顏料與黏結料組成，此外還含有其他一些填料和附加料。其中顏料主要有無機顏料、有機顏料等，而分散相物質主要有油脂和樹脂類物質，也可采用溶劑和水。制作油墨的顏料分散體一般為油脂和樹脂類，油脂主要有植物油和礦物油，而樹脂一般有天然樹脂和合成樹脂等。另外，油墨中還有一些附加料，一般是增塑劑、稀釋劑和干燥劑等。

6 影響廢紙脫墨的因素

6.1 油墨過度分散

在碎漿過程中應當通過碎漿條件和所加化學藥品的變化來避免過度的分散，其理由有三：首先，較小的油墨粒子比較大的油墨粒子更易于重新沉積在纖維上，碎解水基油墨印刷的紙張時，去除所產生的非常小的油墨粒子是極其困難的，而且這些油墨粒子能夠沉積在纖維壁的內側；其次，脫墨漿中同樣數量的非常小的油墨粒子對于2.5μm的油墨粒子對白度具有最壞的影響。作為脫墨的主要操作方法，浮選法比洗滌應用得更廣泛，而且能夠有效地去除較大的油墨顆粒；最后，脫墨廢水的循環利用使得分散的小油墨顆粒重又回到脫墨過程中，導致了油墨的重新沉積和較低的紙漿白度。

6.2 碎漿pH值

降低碎漿pH值使之接近中性，可以減少油墨的分散。圖象分析顯示，提高氫氧化鈉的濃度和pH值可以促進非常小的油墨粒子的形成，但是，在堿性條件下提高碎漿濃度，白度也可以得到提高。在中性批pH值下，較低碎漿濃度可以得到較高的紙漿白度。

6.3 碎漿設備

在碎漿過程中，油墨從纖維上脫除的速率和油墨再沉積的速率是最重要的。碎漿時，剪切力越小，油墨碎片和油墨再沉積的速度就越慢，同時在浮選時就有更多的油墨被除去。碎漿的主要目的是限制膠黏物、塑料和其它污染物的碎片化。目前輥筒式的脫墨制漿工藝正在研制當中。

6.4 廢紙儲存時間

隨著廢紙存放時間的廷長，連接性樹脂使得油墨漸漸難以從纖維上被除去，導致脫墨比較困難。油墨由于發生了自氧化反應而降低了脫墨效率。

6.5 脫墨化學藥品

據報導，除了傳統的碎漿藥品以外，加入2%的木素磺酸鹽可以促進油墨并且限制了油墨的再沉積。在實際生產中，原料比ONP：OMG為70：30，利用氧化鎂代替一些氫氧化鈉能夠導致略微較低的浮選脫墨效率，但是提高了經濟效益，減少了陽離子和過氧化物的用量。

6.6 廢紙儲存溫度

紙張在運輸過程和在夏季儲存時近50℃的溫度及油墨的自氧化反應，都加重了對脫墨的不利影響。在加拿大、美國和歐洲已經廣泛地研究了這種“夏季影響”。脫墨漿的白度較低主要是由于較高的溫度引起了油墨對纖維素纖維的強烈吸附。氧化反應導致了一些油墨載色劑或者連接性樹脂黏結到纖維上，而且加熱也促進了油墨載色劑的蒸發，從而使得脫墨漿的白度較低。為了解決這些負面影響，至今有專家建議，在較短的碎漿時間和較高的碎漿溫度下，加大堿性化學藥品和脫墨劑的用量。

7 結束語

通過實驗室和生產研究表明，最近幾年來，脫墨技術從各個方面都取得了新的進展。隨著廢紙品種范圍的日益擴大和現代化印刷技術的高速發展及各種新型油墨的出現，迫使人們在廢紙處理技術上要不斷改進、創新和提高。雖然目前脫墨技術還存在一些問題需要解決，但隨著造紙技術的飛速發展，相信將來脫墨技術一定會在廢紙脫墨方面成功應用，不但可以解決原料短缺、污染嚴重和能源緊張問題，而且會帶來良好的經濟效益，對造紙工業的發展、環境保護和清潔生產都具有重要的現實意義。

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2011－7－22

艾紅英，（1975-）女，

學士，黑龍江省造紙工業研究所，工程師，

現任課題：廢紙回收利用和脫墨劑

電話：13514540298

E-mail：hongying75429@163.com

單位：黑龍江省造紙工業研究所

通信地址：黑龍江省牡丹江市陽明區光華街5號41

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