廢紙再生纖維與生物技術在纖維回收當中的利用

蔣攀

引言

紙是社會生活中不可缺少缺少的商品，紙的使用深入人們生活的點滴，諸如包裝用紙、生活用紙、文化用紙以及各類特種紙。中國是世界上的用紙與產紙大國，據報道2012年，中國紙及紙板產量占亞洲總產量的56.32%，生產量和消費量分別約占全球總量的1/4，均居全球首位。廢紙回收再利用可以節約資源保護環境，對于我國這樣一個造紙纖維原料缺乏的國家來說廢紙再回收具有重大的意義。目前我國廢紙的使用除了一小部分國內回收以外，大部分需要從國外進口，不僅數量價格受人掣肘，在廢紙的質量上還無法得到保證。2014年中國的廢紙回收率僅為46%，而2014年美國以再生利用為目的的廢紙回收率達65.4%，日本的廢紙回收率為78%以上；占全部廢紙量的83%；芬蘭城市舊報紙、雜志回收率幾乎達100%。看來中國廢紙回收還有很大的上升空間。

1　再生纖維

1.1　廢紙再生纖維的價值

節約投資，再生纖維與原始的造紙植物纖維相比較，在某種程度上屬于半成品，一般不含果膠、樹脂、溶劑抽出物、少量灰分等雜質，即使回收過程中帶有油墨、各種填料與膠料以及其它油污、泥沙等物質，從成本而言減少了設備投資、化學藥品使用、簡化了生產紙的流程，總體上節省了生產成本。

節省纖維原料，我國的森林覆蓋率本就不高，加之現在國家倡導可持續綠色發展、國內紙消耗量上升，使原料供給緊張，價格上漲迅速，，許多造紙企業開始無法承受由此帶來的經濟壓力，出現的制漿不平衡狀態迫使再生纖維的利用成為制漿造紙企業關注的重點，生產1 t本色化學漿需要4m3木材，生產1 t漂白化學漿需要5m3木材，而生產1 t紙僅需1.3 t廢紙，從而可以替代3～4m3木材，大大降低造紙企業對纖維原料的需求。

節能降污，回收紙的纖維經歷過打漿，當進行二次加工成漿的時候所需的能耗較低，減少了蒸煮工段的能源消耗以及化學藥品的消耗；同時由于缺少蒸煮工段，沒有黑液的產生，大大減輕了污染負荷，排出的污水量為其它原料制漿的25%～50%。

1.2　廢紙再生纖維利用及存在問題

近年來中國的廢紙利用快速增長，主要存在以下一些影響因素：國家產業政策調整，大力投資發展造紙工業，提倡廢紙制漿；國內各行業對紙的需求量從快速增長，需要利用廢紙回收再利用補足；中國森林資源匱乏，可供造紙的原材料不足；廢紙回用的環境保護因素。從總體使用來說，我國的廢紙回收率較國外還有很大的差距，因此在一定程度上需要從國外進口廢紙來彌補國內的缺少量，如何處理好廢紙資源利用上存在的問題將成為我國在未來能否擺脫國外進口掣肘的關鍵。目前存在的問題主要集中在以下幾個方面：廢紙回收率低，回收量少，影響再次利用；廢紙的回收還沒有形成產業化，沒有統一的質量指標及標準的監督協調機構；廢紙回收過程中沒有進行嚴格的分揀，造成了不同等級、不同種類、不同污染程度的廢紙的混合，從而影響回收再生漿的質量，使廢紙的回收能力得不到正常的發揮；廢紙在回收的流程當中的貯存、保管環節造成了質量的下降；目前國內的造紙企業所有的廢紙脫墨生產線存在著技術裝備差、生產規模小等特點，廢紙漿生產的產品較多還處在中低檔，市場競爭力不強。

1.3　廢紙再生纖維利用的關鍵

廢紙再生纖維的大量使用提升了研究者對其綠色無害化利用的研究興趣，而目前普遍存在于廢紙制漿工藝中的問題是脫墨困難，以及脫墨對紙張造成的影響。

廢紙脫墨[1]是廢紙制漿的一個亟待優化完善的一個問題，隨著社會及科技的發展，二次纖維種類名目繁雜，性能各異，所使用的的印刷油墨如紫外固話油墨、激光打印與靜電復印油墨、水性油墨等與傳統的油墨存在著很大差別，同時印刷方式也較以前存在著差異，這也就增加了去除油墨的難度。傳統的脫墨技術為洗滌法，通過大量清水反復洗滌漿料，將油墨從廢紙當中去除，但同時也將填料與細小纖維洗掉。洗滌法的缺點是復合較大，清水使用量大而產生的廢水無法很好的處理，進一步污染了環境。20世紀50年代興起并得到推廣的浮選法，通過分散的油墨粒子接近空氣泡、在氣泡表面滑動吸附、氣液固達到三相平衡、氣泡與油墨粒子穩定結合直到去除等4個步驟脫墨，但其最佳去除油墨粒子直徑在10～100μm之間，該方法存在的優點在于纖維得率較高，負荷小而操作難度大、灰分較高、動力消耗大。研究者后來又研發了蒸汽爆破法脫墨，該技術是物料經過高溫高壓蒸汽處理，通過噴放的方式解離纖維，同時破碎油墨顆粒，借助其它方法達到脫墨的目的。該技術能夠有效的回收低檔廢紙，解決了一些廢紙回收當中難以處理的問題，如傳真紙、復印紙以及難分散的激光靜電復印油墨，具有操作簡單、節能環保第投入的特點，被廣大造紙企業所運用。在物理脫墨方面近年來研究的一個趨勢和熱點在于超聲波脫墨，通過高頻聲波是液體氣泡爆破，將爆破產生的能量作用于二次纖維，使油墨粒子與纖維的結合變得松弛，最終達到脫墨的效果，超聲技術極大程度上降低了脫墨廢水的污染問題，對高光澤的油墨去除效率高，且對纖維的裂斷長、耐破度等有了明顯提升，是一種理想的脫墨技術，其缺點就是超聲耗能較大。針對一些較為難以去除的油墨，物理方法無法達到理想的脫除效果，使用化學方法通過化學反應可以迅速的將油墨去除，目前運用的溶劑法脫墨只用溶劑不用水，或者只用少量水加熱促進溶解，待冷卻后篩選除渣，該技術常用三氯乙烯與乙烷作為溶劑，回收率分別可以達到99%、90%，對舊報紙、舊雜志、混合辦公用廢紙的脫墨較為明顯。

2　生物技術的應用

目前二次纖維抄造的紙頁在性能上還有許多的缺陷，主要是有與在脫墨過程中所使用的技術對纖維結構造成了一定的影響、第一次抄造是所做的處理也是有所影響、紙頁當中所含有的膠料填料等對二次使用也會有比較大的影響，例如使用二次纖維較多的新聞紙[4]就會出現套印不準、墨杠、版面帶臟、油墨干燥不良等現象，這是由于二次回收纖維經過前期處理后纖維粗短、雜質含量大，纖維間結合力下降，纖維強度有所下降，印刷過程中掉毛脫粉，增加了紙張表面接觸的粗糙度，加劇了版面磨損。

二次造紙質量差的問題一直是困擾企業盈利的重要因素，不僅在印刷過程中容易出現擱板、停機現象影響用戶使用，長此以往足以妨礙造紙企業的長遠發展。改善二次漿料的助留助濾性能，降低制漿損失，降低白水濃度，進而提高造紙質量具有很大的意義。有研究利用細菌纖維比表面積大，吸附能力強的特點，作用于漿料保留細小纖維，提高留著率改善濾水性能，較大程度地提高二次纖維紙頁的抗張指數、耐折度、耐破指數及撕裂指數等物理性能，提升了二次纖維紙頁的質量。

3　展望

目前我國再生紙漿普遍存在著脫墨不完全、成漿白度低、纖維長度不均一、化學組成復雜、纖維角質化等問題，增強再生紙漿的質量對提升紙頁的銷售價值具有極大的意義。做好廢紙回收分類的工作，有效提高不同種類廢紙的利用程度不僅對脫墨有利，而且降低處理過程中化學品的使用、減少制漿造紙企業污水處理負荷，對于環境保護起了重要作用。開發更加廉價、高效的脫墨方法，酶法脫墨具有高度的專一性，污染負荷低，但限制于其成本太高，需要投入許多資金進行發酵提純，作用環境對其活性影響大，所以作為前景較大的脫墨技術，沒法脫墨仍有許多可以改進之處。造紙二次纖維的物理性質對于抄造紙頁的影響不言而喻，在有效脫墨的同時對于纖維性能的保護與提升也非常重要，此方面技術目前研究有一定成果但是提升的空間依舊巨大。相信隨著科學技術的進步與國民素質與意識的提升，我國再生紙漿造紙的局面會進一步提升。

參考文獻：

[1]劉秉鉞，韓穎編.再生纖維與廢紙脫墨技術[M].北京：化學工業出版社.2005.

[2]林鹿,黃偉韓,趙德清,蔣李萍,葉君,敖日格勒,何北海,孫潤倉.白腐菌對二次纖維的脫墨作用[J].中國造紙學報,2005,01：83-87.

[3]張效林,曹從軍.生物酶用于不同種類二次纖維的脫墨[J].紙和造紙,2006,05：54-57.

[4]申冉,陳威,王聰聰.二次纖維新聞紙印刷故障原因與對策分析[J].印刷技術,2015,13：50-52.

[5]沈洋奇,萬金泉.酶處理對二次纖維性能的影響[J].造紙化學品,2011,05：12-19.

[6]杭志喜.酶改善二次纖維結合性能的研究[J].安徽工程科技學院學報(自然科學版),2003,01：11-15.