常见的废纸脱墨剂种类及配方

为了解决造纸纸浆不足,并考虑到造纸行业资源的贫乏及资源的高度利用,降低制纸成本,国外已广泛推行把报纸,杂志、书籍纸等废纸再生使用,使废纸的经济作用日益提高,目前在国外废纸作原料,同采用纸浆和植物纤维造纸相比,还可节约能源和水。我国废纸回收起步较晚,回收率也较低,占10%左右,而且基本上用于生产低级箱板纸以及包装纸。众所周知,利用废纸再生纸浆的重要一环,是必须进行废纸脱墨处理。

一、脱墨的原理

印刷油墨是由干性油、动物胶或树脂分散在其中的碳黑或其他颜料粒子组成的。这些粒子通过印刷粘附在纸张纤维上,而脱墨的原理则和印刷的原理恰恰相反,在于破坏这些粒子对纸张纤维的粘附力。为此,需要加入一些化学药品,在适当的温度和机械作用下,将上述粘着剂皂化、溶解、使油墨和颜料从纤维上分离开来,其整个过程,大致分为以下三个步骤:(l)疏散分离纤维;(2)使油墨从纤维上脱离出来;(3)把脱离出来的油墨粒子从浆料中除去。

二、脱墨废纸的种类

使用何种脱墨剂主要由脱墨车间所用废纸的种类和性质来决定。为使脱墨效果最佳、成纸质量较好,应充分了解常用脱墨废纸的种类及其性质。

1、混合废纸

此类废纸指各种不同废纸的混合类,其中主要包括有损纸、纸边、旧帐薄等等。

此类废纸脱墨比较容易,采取常用的办法即可脱除一般的干性油基油墨,如采用了完全氧化的油基油墨,不干性的油墨以及合成树脂为基础的油墨,特别是现今使用的各种高光泽和金银粉油墨,用碱是不能完全脱除的,可采取如三氯乙烯、四氯乙烯笨、四氯化碳溶剂、皂类及活性剂等。

2、含机木浆的废纸

在以前,我们一般不使用或限制使用含机木浆的废纸。因为机木浆不仅脱墨困难,在脱墨过程中会变成褐色,而且不能直接采用次氯酸盐漂白,且漂白以后又容易返黄。另外,机械木浆纸的离解特别困难,倾向于形成小而硬的纤维块。

3、湿强废纸和含橡胶类或热塑性材料的废纸

这部分废纸的脱墨是非常困难的。因为高湿强度难以分离成纤维,离解时需要高温和低pH值。如牛皮纸,半透明纸等,解离非常困难,又如蜡纸、树脂浸渍和树脂涂布纸具有抗水性,用普通脱墨方法不可能使纤维分离;而含橡胶材料的纸张如抗胶类物质没有适当分散,那么1千克的这种物质足以使上百吨的废纸不能离解。

4、彩色废纸

对彩色废纸脱墨有些问题至今未能解决。这是由彩色颜料的性质决定的,当纸张中含有耐化学药品性强或不褪色染料时,脱墨十分困难。又多数的碱性和酸性染料通过碱煮即可破坏,用连二亚硫酸锌也可使之不煮(尽管延长处理时间)。碱性染料倾向于再氧化,大多数的直接染料能用碱、氯或连二亚硫酸盐脱色。

三、废纸脱墨剂具有的性质

1、有助于废纸的疏解及脱墨,不产生脱墨后的再吸附现象,有利于被分离油墨的除去。

2、降低废纸浆的含碳量,提高白度,浮选去污时使碳分能顺利地随气泡去掉。

3、不影响制成纸浆的得率,不影响抄纸机的生产。

能在废水处理中起良好的作用。为达到上述目的,制得高质量纸浆,往往采用多种脱墨剂配合使用。

四、脱墨剂种类

脱墨剂可根据废纸种类、废纸上油墨种类,产品要求等,进行选择,大致分为以下几类:

1、碱性脱墨剂

此类脱墨剂最常用的一类,碱性条件下纤维不易受到破坏,具有好的保护性,而且碱性物质能有效地脱除一般性油墨。

碱去油污作用较快,因此应用比较广泛,最常用是NaOH,Na?CO?能使油脂皂化,破化纸张上的印色油膜,减弱油墨的粘着力,同时由于纤维的膨胀,使纤维与油墨结构松散到可以应用机械作用分离之,但单独使用效果不佳,配合使用效果好,且可减少碱引起纸浆变色,使非纤维的物质变成可溶性物质。

2、酸类脱墨剂

通常采用的酸性脱墨剂有SO?、Cl?、过氧化物和草酸等,无机酸使用者不多。由于酸性脱墨剂不能使油墨分子皂化和乳化,仅能对一些易于脱除油墨分子溶解中和而褪色,或者通过其氧化还原作用使之褪色。酸性脱墨剂适应性较差,而且对纤维损坏较大,所以一般不常用。但使用此法成本较低。

3、胶质脱墨剂

从胶质药剂对碳黑粒子的吸附作用比纤维强的观点出发,开发了胶质脱墨剂,如二氧化硅、矾土、高岭土、硅藻土……其中以硅酸化合物与干酪素,阿拉伯胶、淀粉等化合物胶质溶液混合使用或与碱溶液有机盐类配合使用效果较好。

4、油类脱墨剂

矿物油中如苯、煤油、汽油、植物油、松节油、蓖麻油、棕榈油等均曾用作脱墨剂,这些油类均不溶于水,当碳粒在纤维上松脱下来后即被带至上层油膜或泡沫中而便于分离,也有去油污作用。

5、肥皂脱墨剂

肥皂很早就用于脱墨,但并非理想的脱墨剂。如肥皂用量过多直接影响浆料,而且肥皂易因加水分解而呈强碱性,遇酸则游离出有机酸使洗涤效果变差。

如上所述,我们对脱墨剂本身特性作了分析和了解,实质上不同种类脱墨剂,其脱墨效果除受本身的性能影响外,还受其它许多因素影响,如废纸种类不同,相同脱墨剂效果,可能会不同,此外,还有油墨性质、脱墨方法、配方、工艺条件及脱墨设备等等。

五、脱墨剂化学配方

1、废报纸脱墨剂配方

经分析报纸油墨成分为矿物油62.7%、石灰松香21%、碳黑9.6%、亚麻仁油5.4%、调色颜料1.3%

A:硅酸钠 5%

烷基磺酸钠 7%

B:硅酸钠 5%

C:硅酸钠 5%

失水出梨醇硬脂酸聚氧乙烯醚(T一60)1%

备注:硅酸钠(又名水玻璃,俗称泡化碱)

分子式:NaSi0?分子量:122.00

烷基苯磺酸钠(又名石油磺酸钠简称石油皂)

外观:有液体、固体和粉状等多种产品,常见的是无色透明或浅灰色的粘稠液体。

分子式:RSO?

外观:白色或淡黄色粉末,溶于水而成半透明溶液

工艺条件:每次处理10公斤,浓度2.5%,温度55℃,在碎浆机中处理20分钟(已加上述脱墨剂),处理完毕后在90目铜网筛上洗涤4次,然后取浆抄纸,测定白度。

以上配方注意事项:

(l)先加脱墨剂于碎浆机中(或打浆机),然后加废报纸的顺序,脱墨效果好,白度相差3一4度。

(2)脱墨温度对脱墨的效果有影响,脱墨过程中应适当加温,当温度加到48℃时,白度为53%,常温下为51%,相差2度。

(3)机械作用能促进油墨与纤维分离,分离以后要加强洗涤。

2、印刷废纸脱墨剂配方

印刷废纸种类较多,常见的有书刊、杂志、画册等废纸。

A:NaOH 4%

Na?S0? 4%

非离子型表面活性剂1%

备注:

NaOH作用:在脱墨中起皂化作用。它能使废纸纤维润胀,使油墨中的树脂、胶料易被皂化,使油墨中的碳黑粒子乳化分散。

Na?S0?:是一种渗透性的缓冲剂和分散剂,在脱墨的过程中经常有润湿和分散作用,既能皂化油类物质,又能分散颜料,并保护纸浆不再吸附污点。

工艺条件:将印刷废纸放入含有4%NaOH,4%Na?S0?和1%非离子型表面活化剂的水溶液中,浓度为20%,在60℃下浸渍1小时,随后用60℃水在碎浆设备中稀释至浓度5%,碎解巧分钟,继续用水稀释至浓度3%,泵人盘磨机磨浆,磨散的浆料和水稀释至1%,再同0.1%表面活性剂混合,接着用浮选法分离,分离浆料再经筛选,即可制得白度为75.8%,残留油墨面积为1.32%的纸浆。如若在印刷废纸的脱墨过程中,不设预处理段,则其成浆的白度为4,6%,残留油墨面积为4.23%,脱墨效果明显下降。

B:作为处理的废纸是印刷纸,一般废纸、有色废纸、报纸。

加人量%(对浆)

NaOH 3

NaS0? 2

H?O? 1

脱色剂1

备注:

H?O?:它既是脱墨剂又是漂白剂,在废纸脱墨中能提高表面活性剂的性能,同时能防止脱墨浆返色,有利于维持和提高废纸浆的白度。

脱色剂:是妥尔油脂肪酸的钠盐。

工艺条件:首先用碎浆机把废纸离解成浆,在1%纸浆浓度下搅拌10min,使解离较完全,在200目的网上自然脱水,然后浸渍、浮选,浸渍工艺条件为温度40℃,浆浓6%,处理时间2h。浸渍脱墨结束后加水溶性的二价金属盐(如锰、钙、锌、钡、铝、铁等的盐酸盐,硫酸盐均可)。本例加氯化钙把高级脂肪酸的金属盐的一部分或全部变成不溶性的金属肥皂。

3、彩色帐薄纸、卡片纸、机械浆废纸配方

A:NaOH 4%配方为通用,任何一种废纸均可适用。

B:NaOH 0.5%-2%

Na?Si0? 0.5%-1%

Na?CO? 3%

此配方适用于卡片纸或机木浆含量较低的帐簿纸

C:NaOH 3%

Na?Si0? 2%

此配方适用性同配方B

D:NaOCl 0.8%

NaOH 4%

此配方适用于彩色帐簿纸,无碳复写纸或瓷土涂布纸的脱墨,加药顺序为先加次氯酸钠,于60℃热水中疏解纤维5min后,加入浓度不超过1.5%的NaOH溶液于碎浆机中,再继续疏解15min,次氯酸钠的主要作用是脱色。以上两种配方均为洗涤脱墨时使用。

4、混合废纸脱墨剂配方

A：混合废纸 15kg

NaOH 1%

二乙撑三胺五醋酸钠 0.5%

聚乙二醇一壬烷苯基醚 0.1%

脂肪酸 1%

水 30l

工艺条件:在50℃下碎解19min,再用1.0%的连二亚硫酸钠进行处理。随后用201水稀释浆料3Omin,再用水稀释至0.8%,最后在浮选设备中通过空气12min进行浮选处理,所得浆料的白度为56%,如上述浆料再有0.5%二乙撑三胺醋酸钠和1.2%连二亚硫酸钠在60℃下继续漂白,可制得白度为62%脱墨浆料

B:NaOH 1.2%

H?O?:1.0%

硅酸盐(36一4oBe’)4%

油酸乳液 0.8%

工艺条件:在浆浓为12%的条件下,在50℃温度下进行脱墨处理,随后用水稀释至浆浓为0.8%,再进行浮选处理,可得白度为64.7%的脱墨浆料。

C:NaOH 1.7%

Na?SIO? 4.7%

35%H?O? 4%

C??H?5(下标)H?:CH?CH?O:C?H6(下标)O7(下标) 1:5:1

工艺条件:在废纸浓度为6%的碎浆设备中,在50℃一60℃的温度下碎解30min,再把浆液稀释至1%进行浮选或洗涤处理,可获得率为78.5听废纸浆,其成纸白度为61%,残余墨粒为3个/cm3。

以一上所介绍的各种脱墨配方,在工厂的实际使用过程中可能于此有一定差异，主要应根据药品的性质、设备状况等多方面决定。

来源：郑州诚志实业