脫磨技術

該法的作用機理為表面活性劑滲透到油墨與纖維的界面,在機械洗滌與表面活力的雙重作用下脫除油墨。 6.酶—超音波協同脫墨酶處理不僅可以減少廢紙回收過程中的化學藥品消耗,而且還能加速油墨粒子的脫除。 研究發現,超音波的主要作用是提高了酶對纖維表面碳水化合物的水解速度,因而有利於油墨的脫除。

一、 統廢紙脫墨技術

1.物理化學法
此法主要是套用脫墨劑的濕潤、滲透、乳化和洗滌等作用將油墨脫除。主要原理為膠體化學表面活性劑的吸附性質。固體可以吸著液體是由於固體面與液體面之間均具有表面能。脫墨劑加入漿液中後,液體成為薄膜包圍固體粒子表面(即濕潤現象),由於濕潤和乳化作用均具有吸附能力,液體與固體之間,水與油之間的表面張力減小,致使固體粒子與油脂分子易從纖維上鬆脫下來,懸浮於水中而被排除。
2.機械法

此法在20世紀30年代開始使用,其方法是先使廢紙經機械方法處理,分散纖維,並使纖維上的部分碳粒受機械作用鬆脫,然後再用化學藥品及機械法繼續處理去除油墨。

3.化學法
此法適用於易於脫除的油墨。如卡馬丁、斯梯芬和哥爾諾所發明的油墨採取此法處理較為合適,主要的脫墨化學品有氫氧化鈉、過氧化氫、螯合劑、矽酸鈉、表面活性劑、滑石粉、鎬化合物、硫酸、溶劑和合成纖維等。其中氫氧化鈉調節紙漿的pH值至鹼性範圍,並使油墨中的樹脂產生皂化或水解;過氧化氫主要是對在鹼性條件下含機械漿廢紙產生的發色基團起脫色作用;螯合劑是與金屬離子形成水溶性的絡合物,防止這些金屬離子對過氧化氫的分解;矽酸鈉的作用是與金屬離子形成膠體結構,穩定過氧化氫的作用環境,同時還有助於油墨顆粒的分散,防止分散後的油墨顆粒重新沉積到纖維表面;表面活性劑的品種很多,適用範圍也很廣,在廢紙脫墨生產中可做分散劑、捕集劑、潤濕劑、助濾劑和沉澱劑等;滑石粉用於膠黏物脫黏;鎬化合物水解後作用於膠黏物表面的羧基,或其他官能團上,形成共價鍵遮蔽膠黏物的表面,從而抑制了膠黏物在紙機上的沉澱;硫酸通常用來降低脫墨漿的pH值,特別是經浮選脫墨的廢紙漿;溶劑主要用於洗滌法和雷射印刷紙、照相拷貝紙的脫墨;合成纖維巨大的比表面積能包覆在膠黏物四周,使膠黏物顆粒黏附到紙機的網和毛毯的趨勢降低。傳統的印刷方式有凸版、凹版、平版等,通常所用的油墨是油基的,以植物油、礦物油、樹脂和揮發性溶劑為連結料,這類廢紙使用化學法脫墨,一般都能達到預期的效果。

二、 現代脫墨技術

1. 電場法脫墨
電場法脫墨技術是由美國開發的一種新型有效的脫墨除污技術、即把高壓電加到廢紙漿
料上,使油墨和其他污物從纖維上脫離。陰陽兩級間通電產生高壓電場,陰陽兩級都分別伸到管道的漿料中,兩極能產生300~2 000V/cm的電勢差。這樣,高壓電場加到廢紙漿的懸浮液上,使漿液中的污物粒子如:油墨、膠黏物等在電的作用下容易從纖維上脫離,使有機物在高壓電的作用下失去活力。它對苯胺油墨、不同油墨、微小膠黏物、調色油墨、蠟等很難用常規技術脫除的污物尤其有效。另一重要顯著特點就是,經本方法處理的脫墨漿,木素上羧基結合點增多,氫鍵增強,強度提高。在強度改善這一點上是其他脫墨方法無法相比的。具體操作是:廢紙製漿時,注入空氣,使氣泡混入漿料中,然後漿料進入高壓電場、漿料在電場中的流速有所降低,便於分離輕的污染物(如附在氣泡上的油墨)和中的污染物(如砂子、玻璃等),這些分離出來的廢渣排出後另行進行處理。經脫污處理的漿料進入回收槽。空氣注入時可使用注射器,由於氣泡大小直接關係到污物的吸附效果,氣泡直徑最好在40~50μm之間,漿料對注射器口的封鎖壓力越大,出來的氣泡直徑約小,但是漿料濃度太高時,注射器口容易堵。
2.中性脫墨法
與常規鹼性脫墨相比,中性脫墨不需要鹼、水玻璃等化學藥品,從而減少了COD,並節約了化學成本,避免了機械漿的鹼性變黑現象。該法的作用機理為表面活性劑滲透到油墨與纖維的界面,在機械洗滌與表面活力的雙重作用下脫除油墨。在中性條件下,更多的油墨被選擇性地分散成達到良好浮選和洗滌效果所需的粒度而過度分散;由於中性環境允許膠粘物質附聚再加機械的方法脫除,因此膠粘雜質減少。此外在中性條件下常可以不用或降低pH值調節劑的量,這樣可以減少流送到紙機漿料的濾水性能波動,pH值變化較少導致紙機較好的運轉性能。經使用廠試驗,脫墨漿泡沫大,既可用水洗法,也可用浮選法清除油墨,並有脫墨徹底、乾淨、適於多種廢雜紙脫墨的優點,對美國廢紙、舊報紙的脫墨有特殊的效果,脫墨漿的抄紙強度比鹼性熱法提高35%,得率提高12%,生產成本降低20%。

3.超音波脫墨法
超音波就是頻率大於16 kHz的聲波。超音波脫墨機理是當聲波傳過物質時物質分子會在聲波傳播方向上發生縱向振動。如果這種作用發生在液體中,那么周期性的壓力變化將導致液體中發生空穴作用,或形成直徑約為0.1~0.2ram的細小氣泡。當氣泡受到超音波的作用時,它可以不斷吸收因超音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平均直徑增大。當氣泡增大時,它的體積增大實際上有個臨界狀態,在這個狀態下,它
可以從超音波中吸收最大能量,並迅速增大,繼而爆破。當這些氣泡爆破或破裂時(在幾乎不到1μs的時間內),其內部溫度可達5 500℃,由於體積很小,這種熱消失得非常快,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介質,比如二次纖維,這個能量產生以下兩種作用:使油墨粒子松馳,並從纖維表面移開;還可使油墨粒子自碎解。該法優點是:少用或不用化學藥品,降低成本,減輕廢水污染;對高光澤油墨除去率高,脫墨效果好;DIP的耐破因子、裂斷長、伸長率、白度等指標有明顯提高,而撕裂因子卻不會有任何減少。William等研究了超音波處理含有靜電複印紙的辦公混合廢紙油墨脫除情況,結果表明,浮選之前採用間歇法或連續法超音波處理能夠裂解油墨粒子,降低油墨粒子尺寸,裂解後的油墨粒子採用浮選的方法較易脫除。但是目前,該項技術在工業化生產中的套用尚未見報導。

4.蒸汽爆破脫墨法
蒸汽爆破法用於廢紙回收已有30多年歷史,但以前均因間歇操作而受到制約。美國Recoupe回收技術公司為此開發了新蒸汽爆破技術,該項技術的過程是將廢紙以50%的濃度投入蒸汽爆破器,通過往復式活塞將其壓縮成塞狀物料,後連續送入高壓釜,經過蒸汽處理使其溫度達到230℃,壓力1176.84~2 796.45kPa,處理數分鐘,然後通過一個小型噴放閥放漿爆破。經這樣處理後,油墨顆粒能被碎至很小,再經淨化、篩選、洗滌等製得脫墨漿。該工藝是唯一的連續式廢紙處理工藝,據稱,該工藝能更有效地回收低檔廢紙,而且該項技術能解決一些廢紙回收中的難處理問題,如塑膠熱熔物、蠟、松香以及傳真和複印紙等,它對分散難的材料(如雷射、靜電印刷油墨)十分有效。該項技術具有工藝簡單、操作費用低、投資省、節能和環保的優點。

5.酶法脫墨
酶法脫墨是一種具有良好套用前景的生物技術。酶法脫墨不僅可以減輕化學脫墨所造成的環境污染,而且還可以改善紙漿的抄造性能,從而提高產品的產量和質量,對於緩解造紙工業纖維資源的緊張、減輕廢紙回收利用所造成的二次污染來說具有重要意義。酶法脫墨還可以有效地解決混合辦公廢紙脫墨難的問題,酶的加入能促進油墨粒子的脫除,並且適當的酶處理能夠改善脫墨漿的濾水性以及某些強度性能。目前,用於脫墨研究的酶有脂肪酶、脂酶、果膠酶、澱粉酶、半纖維素酶、纖維素酶和木素降解酶,其中大多數使用纖維素酶和半纖維素酶。關於酶的脫墨機理,Eriksson認為,油墨與纖維間的結合點具有較大的應力,酶優先作用於這些區域,使油墨和纖維間的連線變得鬆弛,使油墨與纖維易於分離;Zeyer等人則認為,由於機械剪下力的作用,使油墨在纖維上突起,然後酶作用於這些突起部位,使油墨與纖維分離,此外,酶作用於纖維表面的細纖維,使纖維表面變得光滑,在機械力作用下油墨易於分離二儘管酶能夠促進油墨粒子從纖維上被除去,但它並不總能提高浮選效率。這可能是由於酶對油墨粒子表面化學的負面影響所致。利用酶和表面活性劑可以提高油墨的去除效率。工廠中用酶要求酶的配製和過程變數具有廣泛的適應性,從而獲得較優的脫墨效果。提高調色油墨從纖維上的脫除效率,可以把酶加入到脫墨劑中,或者把改性的聯接樹脂溶解於高pH值的製漿體系中。與常規的鹼性脫墨相比,酶脫墨產生的廢水中COD較少,因此廢水處理系統的負荷較低。一般來講,酶脫墨廢水的COD要比化學脫墨廢水低約20%~30%。

6.酶—超音波協同脫墨
酶處理不僅可以減少廢紙回收過程中的化學藥品消耗,而且還能加速油墨粒子的脫除。但由於受生化反應特點所限制,酶處理往往需要比較長的時間。超音波(頻率在20kHz以上)能在液體中引起周期性的壓縮和膨脹,使纖維產生劇烈振動和相互摩擦,並能提高纖維素酶的活性,從而加速油墨粒子的脫除。華南理工大學的伍紅等人進行了酶與超音波協同作用對廢舊彩色膠印新聞紙脫墨的研究,實驗結果表明,超音波協同酶預處理對廢舊彩色膠印新聞紙的脫墨效率有很大的提高,處理後漿的白度比空白樣提高5%1S0。雖然酶和超音波的處理會在一定程度上降低纖維粗度和纖維長度,但對紙張的強度影響很小。研究發現,超音波的主要作用是提高了酶對纖維表面碳水化合物的水解速度,因而有利於油墨的脫除。

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