環(huán)境友好型高濕強紙張疏解劑

具有濕強度的紙張在回收利用時，碎解過程中需要使用氧化類疏解劑。傳統(tǒng)的疏解劑為次氯酸鹽助劑，但這并非理想的疏解劑，因為此類助劑不利于環(huán)境保護，且會產(chǎn)生可吸收有機鹵化物（AOX）。與此相比，過硫酸鹽更為環(huán)保，但其疏解效果有限，且存在其他的一些缺點，例如會導(dǎo)致紙張發(fā)黃。凱米拉開發(fā)了一種新型的環(huán)境友好型疏解劑FennoSpec 9368。該產(chǎn)品以過碳酸鈉為原料，可替代傳統(tǒng)疏解劑，成本適宜，且無明顯缺點。

1 傳統(tǒng)漿料疏解劑的風(fēng)險和缺點

處理濕強損紙或高濕強廢紙纖維是一項極具挑戰(zhàn)的工作。高速機械剪切、高溫處理、氫氧化鈉處理等傳統(tǒng)方法并不能在合理的碎解時間內(nèi)提供完全分散均勻的紙漿，尤其是針對老化的加工紙損紙其效果不甚理想。對于高濕強紙張，需要添加氧化性助劑來碎解由濕強樹脂帶來的較強的結(jié)合。

盡管目前次氯酸鈉用作疏解劑的效果并不理想，但其用于濕強紙的碎漿已具有較長的歷史。次氯酸鹽是一種有毒的化學(xué)試劑，需要進行特殊處理，而且會產(chǎn)生游離氯，從而導(dǎo)致金屬腐蝕，同時在紙張和廢水中產(chǎn)生可吸收有機鹵化物（AOX）。如果碎漿后殘余的次氯酸鹽未得到精確的控制，濕部系統(tǒng)攜帶的Cl會破壞部分濕強樹脂，降低效率。較高含量的游離氯會對揚克缸涂布和設(shè)備運行產(chǎn)生負面影響。

由于環(huán)保和安全等問題，次氯酸鹽用于碎漿的趨勢逐步下降，尤其是在制度嚴(yán)苛的歐洲地區(qū)，次氯酸鹽的應(yīng)用更是受到了限制，但是仍有許多衛(wèi)生紙生產(chǎn)商使用此類助劑。歐洲地區(qū)即將實施的新的AOX法規(guī)將迫使衛(wèi)生紙生產(chǎn)商尋找合理的替代助劑。2018年9月實施的歐盟指令2010/75/EU對濕強紙造紙廢水的AOX限制值進行了下調(diào)，由原來的150 g/t降低至 50 g/t。

直至近期，過硫酸鹽是替代次氯酸鹽用于濕強紙回收利用的唯一疏解劑。過硫酸鹽大多是以粉體的形式供應(yīng)。與次氯酸鹽相比，過硫酸鹽更加環(huán)保（不含Cl），但也存在一些其他的缺點。過硫酸鹽粉體溶解速度慢，且氧化能力比次氯酸鹽差，因此需要較長的碎漿時間和較高的溫度。此外，碎漿時需要加入燒堿（氫氧化鈉）以獲得更好的效果，但這會導(dǎo)致纖維堿性發(fā)黃。有報道稱過硫酸鹽也會對涂布性能帶來負面影響。

2 一種新型環(huán)境友好型碎漿助劑

凱米拉公司開發(fā)的FennoSpec 9368環(huán)保型疏解劑可替代次氯酸鹽。該產(chǎn)品以過碳酸鈉為主要原料，以顆粒狀供貨（如圖1所示），產(chǎn)生粉塵的傾向低，產(chǎn)品每袋10 kg，包裝用可回收的白色紙袋，因而使用時產(chǎn)品連同包裝袋可一起直接置于碎漿機碎解而無需打開包裝袋。該產(chǎn)品兼具堿和氧化劑的特性，溶解較快，會釋放碳酸鈉和過氧化氫到溶液中。這會為系統(tǒng)提供堿性（pH為9～10）并具有氧化特性，為降解紙張中的濕強劑提供有利條件。

圖1 供貨的顆粒狀FennoSpec 9368

該產(chǎn)品的主要優(yōu)勢是其優(yōu)異的環(huán)保特性，不會產(chǎn)生任何有害殘留物，碎漿后只有水和碳酸鈉殘留，因此不會產(chǎn)生AOX。目前該產(chǎn)品已獲得所有主要的環(huán)保和監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。

與過硫酸鹽相比，F(xiàn)ennoSpec 9368的優(yōu)勢還包括較快的溶解速度，這有助于縮短碎漿時間。圖2是由碎漿機碎解15 min后的漿料抄造的手抄片照片，其中：左圖為未加碎漿助劑的紙漿手抄片照片，中圖為每噸干損紙?zhí)砑?0 kg過硫酸鹽疏解劑后的碎解漿手抄片照片，右圖為每噸干損紙?zhí)砑?0 kg FennoSpec 9368的碎解漿手抄片照片。

圖2 拍攝的手抄片照片

由圖2的右圖手抄片可以看出，手抄片中纖維分布均勻，這表明與空白和添加過硫酸鹽相比，添加FennoSpec 9368碎漿后的纖維分散性更好，F(xiàn)ennoSpec 9368代替過硫酸鹽后碎漿效率將大幅提升。

FennoSpec 9368不需要額外添加燒堿，因為其自身pH可達9～10。當(dāng)該產(chǎn)品作用于難以碎解的紙漿時，例如老化的加工損紙或利樂包裝紙，燒堿的添加能夠進一步提升FennoSpec 9368的作用效果。圖3所示為利樂包裝紙分別添加FennoSpec 9368與過硫酸鹽助劑、碎漿15 min后手抄片的抗張指數(shù)對比。

圖3 利樂包裝紙碎漿15 min后手抄片的抗張指數(shù)

抗張指數(shù)越高表明漿料碎解效果越好。現(xiàn)有的過硫酸鹽粉末（參比）需要加入燒堿調(diào)節(jié)pH至11。FennoSpec 9368自身的pH為9.5，可加速碎漿流程，如利用燒堿調(diào)節(jié)pH至10.5可進一步改善碎漿效率。

高溫有利于碎漿，該產(chǎn)品溶解速度快，且過氧化物更具活性。總之，F(xiàn)ennoSpec 9368在溫度35℃以上、pH≥9.5條件下可獲得高效的碎解效果。通常，溫度越高，反應(yīng)越快。FennoSpec 9368需要的溫度低于過硫酸鹽粉末，過硫酸鹽需要在溫度70℃和pH為10以上的熱堿條件下才能發(fā)揮有效的疏解作用。

3 FennoSpec 9368產(chǎn)品的工廠試驗

FennoSpec 9368不僅適用于生活用紙的碎解，而且適用于利樂包裝紙、裝飾紙和標(biāo)簽紙。對于加工紙損紙的處理也具有較好的效果。在適宜的碎漿條件下，F(xiàn)ennoSpec 9368反應(yīng)快，且能夠縮短碎漿時間或允許碎解更多的高濕強回收紙。FennoSpec 9368也許不能像過硫酸鹽一樣漂白紙漿，但是與過硫酸鹽和其他堿性產(chǎn)品不同的是，它可以原位釋放過氧化氫，可防止紙漿發(fā)生堿性泛黃。

以下為使用FennoSpec 9368碎解濕強損紙的工廠實例。

概況：該造紙企業(yè)的產(chǎn)品為廚房用紙、AFH紙巾紙、手帕紙、面巾紙和廁用紙；生產(chǎn)設(shè)備為雙層新月型紙機，機速為1 700 m/min，產(chǎn)量為6～8 t/h；生產(chǎn)原料為100%原生纖維，采用的化學(xué)品有濕強劑WSR[用量為 15～35 kg/t（紙）]和陰離子增強劑FennoBond 85E[用量為4～7 kg/t（紙）]。

需求：需采用安全環(huán)保的高效WS損紙疏解劑，禁止使用次氯酸鹽（不利于環(huán)保，且安全性差），不采用燒堿（會導(dǎo)致紙張發(fā)黃，且由于較高的水硬度會導(dǎo)致?lián)p紙體系中產(chǎn)生鈣沉積）。

解決方案及其優(yōu)勢：采用FennoSpec 9368，用量為每噸干損紙30 kg，處理條件為時間70 min、溫度50℃、pH為10；高效疏解WS損紙；該解決方案不含氯、無粉塵，環(huán)境友好且安全，易于操作，較少的鈣沉積，可減少損紙生產(chǎn)線的停機次數(shù)。

4 總結(jié)

FennoSpec 9368是一種新型的環(huán)保型濕強紙碎漿疏解劑，可為衛(wèi)生紙生產(chǎn)商提高經(jīng)濟效益。該產(chǎn)品是安全性、環(huán)保性均較差的次氯酸鹽疏解劑的高效替代品，尤其適用于對AOX限制嚴(yán)苛的歐洲地區(qū)。FennoSpec 9368與其他如過硫酸鹽類的粉末狀疏解劑相比也具有明顯的優(yōu)勢。