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 　　　提〓要：本文從廢紙漿的脫墨和漂白兩方面介紹化學藥品的使用和藥品的生產(chǎn)性評價。 關鍵詞：化學品；脫墨；漂白；廢紙漿；新聞紙  〓〓傳統(tǒng)的新聞紙抄造，使用木材從GP到TMP、CTMP；近代發(fā)展到使用100%廢紙漿，抄造高質(zhì)量的符合高速彩印要求的新聞紙。這除了要求有先進的裝備外，還需要合理的使用各種化學藥品。上海泛亞潛力紙業(yè)有限公司(SPP)脫墨生產(chǎn)線的技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模是全國第一流的，并且達到了世界先進水平，其3年生產(chǎn)實踐證明化學藥品在制漿造紙中應用的重要性。 〓〓廢紙碎解后的白度僅42%GE左右，脫墨凈化后的漿料白度大約51%GE，而抄造高質(zhì)量新聞紙脫墨漿(稱漂白脫墨漿，BDIP)的質(zhì)量要求：白度57%GE、0.5～4.0mm2塵埃不多于50個/m2。因此概括起來從廢紙原料轉(zhuǎn)變成為合格脫墨漿需經(jīng)凈化、脫墨和漂白。  1〓油墨及其脫除 1.1〓油墨性質(zhì) 〓〓印刷油墨的種類很多，但基本上由(載體+粘結(jié)劑+顏料)3個單元組成。一般載體均為樹脂類或者油基類物質(zhì)，均不溶于水；但是有另一類載體是水，使用這樣的油墨印刷的廢紙在進行浮選脫墨時就比較困難。 1.2〓油墨的剝落 〓〓NaOH和油墨中的油性載體或者粘結(jié)劑發(fā)生皂化反應，纖維又在堿性條件下發(fā)生潤漲，油墨的結(jié)構(gòu)遭到破壞，同時在碎漿機轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機械剪切力的作用下，使得油墨從纖維上剝落下來。另一方面，NaOH和脂肪酸脫墨劑以及漿料中的鈣離子反應，形成不溶性鈣基團(RCOO)2Ca。油墨和這些鈣基團形成油墨粒子，以防止剝落后的油墨重新吸附在纖維上?；蛘咴谥敬济撃珓┑淖饔孟?，形成非離子型的水性油墨粒子，在浮選脫墨槽內(nèi)脫墨劑的作用下，漿料和吸入的空氣形成相對穩(wěn)定的氣泡，油墨粒子被吸附在氣泡上除去。 1.3〓脫墨藥品的投入和投入方式 〓〓碎漿機是脫墨藥品的投入點，碎漿機的工藝條件： 〓〓溫度〓46℃〓〓NaOH〓1%〓〓脫墨劑〓0.8%～1.5%〓〓pH值〓9.5～10.5〓〓Na2SiO3〓1.4%〓〓螯合劑〓適量 〓〓把碎漿機作為藥品的投入點，有以下優(yōu)點： 〓〓(1)利用碎漿機的機械攪拌作用，使藥品和廢紙充分混合，反應均勻。 〓〓(2)碎解后的漿料進入脫墨槽之前有1～2h的停留時間，使藥品和漿料有充分的反應時間。 〓〓根據(jù)間歇式碎漿機的工作特點，脫墨藥品的投入方式如圖1。 1.4〓pH的影響 〓〓Na2SiO3堿性較弱，具有pH緩沖作用，以避免NaOH投入過多導致pH過高。另外實驗室證明在碎解pH11.5時，Na2SiO3由0.5%增加到3.5%，碎解后的白度將上升2%～4%GE。       在碎漿機中投入的堿量直接控制碎解pH，pH在碎解階段的影響體現(xiàn)在油墨的剝離上。理論上講，脂肪醇脫墨劑屬于非離子型，穩(wěn)定性很好，受脫墨槽中的pH和溫度影響小。但是實際上脫墨槽內(nèi) pH是和脫墨效率有關系的，這可能是碎解效果和脫墨效果綜合在脫墨槽內(nèi)的反應。表1說明pH和白度之間的重要關系。通過大量的生產(chǎn)性觀察，當脫墨槽的pH＜8.2時，氣泡量明顯減少，脫墨前后白度差(CellGain)下降，漂白階段的H2O2消耗量上升。表1說明脫墨槽內(nèi)合適的pH應該是8.7左右。這樣碎解后的白度可以比pH為8.29時白度上升0.52%GE，脫墨后的漿料通過洗滌白度同步上升0.84%GE。在H2O2消耗量大致相同的條件下，最終漂白白度可以上升1個百分點以上，其經(jīng)濟效益大約是節(jié)約了15元/t漿。圖1圖脫墨藥品的投入方式表1圖脫墨pH值與脫墨漿白度的關系 測定項目1999年（1～4月平均值）2000年（1～4月平均值）差異　白度%GE碎漿機脫墨槽入口脫墨槽出口出入口白度變化漂白前漂白后42.0842.9249.446.5851.0556.4942.6043.5049.876.3751.9057.570.520.580.43-0.210.841.08pH碎漿機脫墨槽入口9.638.2910.208.650.570.36H2O2(kg/BDt)41.6033.14-8.461.5〓脫墨劑的類型和性能 〓〓本質(zhì)上講脫墨劑屬于表面活性劑，其類型有陰離子型，如烷基苯磺酸鈉、脂肪酸鈉；非離子型，如脂肪醇脫墨劑。離子型脫墨劑中的烷基磺酸鈉屬于分散性脫墨劑，分子兩端具有很強親水基和親油基，油墨粒子在烷基磺酸鈉分子的包圍下，形成均勻地親水性粒子，并且油墨粒子的直徑較小，因此這類脫墨劑適用于洗滌法脫墨。另一類也屬于陰離子脫墨劑的脂肪酸鈉，由于本身也具有親水性基團和親油性基團，因此具有分散性，能夠使油墨粒子成為親水性的粒子。但是由于脂肪酸的堿土金屬和重金屬鹽均不溶于水，如在水中形成鈣基鹽。由于其沉淀作用，油墨粒子相互凝絮成為直徑較大的親水性粒子。所以脂肪酸鈉脫墨劑可以用于浮選法脫墨。但脂肪酸鈉成為不溶于水的重金屬鹽和水的硬度、pH等有關。所以油墨粒子的凝聚是不穩(wěn)定的。 〓〓在浮選法脫墨中，使用的是脂肪醇脫墨劑，屬于非離子型，使用效果良好?；瘜W名稱是聚氧乙烯烷基醚，單體名稱乙二醇單醚。乙二醇單醚(或者稱乙二醇烷基醚)分子中含有一個羥基和醚基，它們具有較弱的親水性。乙二醇烷基醚能夠繼續(xù)和環(huán)氧乙烷發(fā)生化學反應，生成不同鏈長環(huán)氧乙烷加成物——聚氧乙烯烷基醚。 〓〓在此聚合物中，親水性基團羥基和醚基的數(shù)量有n個，即等于聚合物的聚合度，因此脂肪醇脫墨劑的親水性隨著聚合度增大而增強。另一方面，這類表面活性劑在水中不離解成離子，所以能夠和纖維上的油墨形成較大的親水性油墨粒子。通過控制脫墨劑的分子量或者控制聚合度，可以改變脫墨劑的親水性和所形成的油墨粒子的大小，以及浮選法脫墨槽中的氣泡數(shù)量。脂肪醇脫墨劑的另外一個特點是化學性質(zhì)穩(wěn)定，不離解，耐酸耐堿，可以在酸性或者堿性溶液中使用，對于浮選法脫墨非常合適。〓為了適應不同油墨的脫墨性能，取得親水性和親油性最佳配合的脫墨劑，某些脫墨劑供應商使用環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷交替參與反應，生成聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚，RO(C2H4O)n(C3H6O)m(C2H4O)n。它也屬于非離子表面活性劑，當作為脫墨劑使用時，可以有兩個聚合度n和m來調(diào)節(jié)親水性和親油性的比例，即可以調(diào)節(jié)油墨粒子的分散程度和聚合程度，并且也可以改變兩個聚合度來確定脫墨劑最佳的氣泡量。因此聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚比聚氧乙烯烷基醚多了一個調(diào)節(jié)手段，是一種相對優(yōu)良的脫墨劑。 〓〓脂肪醇脫墨劑和脂肪酸以及烷基磺酸鈉脫墨劑相比較，兼有兩者脫墨劑的分散性和聚集性，并且這種分散性和聚集性相互之間的強弱關系可以通過控制分子的聚合度和分子量來進行調(diào)節(jié)，同時能夠產(chǎn)生最佳的氣泡率和消泡率的比值。相比之下脂肪醇脫墨劑是一種性能優(yōu)良的浮選法脫墨劑，圖2是脂肪醇和脂肪酸脫墨劑在脫墨效率方面的比較。〓〓      脂肪醇脫墨劑的一般物理性能如下： 〓〓pH(1%的溶液)〓5～7〓〓濁點(CloudyPoint)〓42～46℃〓〓氣泡率〓95～110mm〓〓比重〓1.02～1.05       粘度800mPa·s　 1.6〓脫墨槽的氣泡 〓〓在浮選法脫墨中，所產(chǎn)生的氣泡的數(shù)量與形狀和選用的脫墨劑規(guī)格以及pH有關。要求氣泡的直徑比較小為合適。小氣泡吸附油墨的表面積大，脫墨效率高，氣泡的穩(wěn)定性好。直徑10～20mm或者其以下的氣泡比較合適，直徑30mm以上的氣泡就易破裂。圖2脫墨劑效率比較1.7〓油墨的碎解狀態(tài) 〓〓脫墨前的油墨在脫墨藥品和碎漿機的機械力的作用下，離解成微小的油墨粒子。采用不同的脫墨方法所要求的油墨粒子直徑大小也不同，據(jù)資料介紹，浮選法要求10～150μm，洗滌法則是要求10μm以下。浮選法脫墨中，油墨粒子的除去情況如圖3。  〓〓上圖說明太小的油墨粒子由于沒有凝聚，氣浮效率低，易進入白水系統(tǒng)；當油墨粒子過大時，氣泡無法吸附，因而不能被脫墨槽除去。除渣器和壓力篩雖然能夠除去部分的油墨，但是它的主要功能是除去重質(zhì)雜質(zhì)如砂子、玻璃、金屬雜物以及輕質(zhì)雜物等。所以需要控制油墨粒子的直徑在10～150μm之間，控制的方法：圖3浮浮選法脫墨中油墨粒子的除去情況〓（1）選擇合適的脫墨劑。對于浮選法脫墨，采用脂肪醇脫墨劑較好。 〓〓(2)確定最佳的碎解時間。在實驗室條件下，碎解時間2～3min，碎解后的白度42.0%GE，脫墨后白度43.7%GE，提高1.7%GE。當碎解時間11min時，碎解后白度38.5%GE，脫墨后白度38.6%GE，幾乎沒有提高。此實驗說明碎解時間2～3min時，形成的油墨粒子直徑大部分在10～150μm之間。在實際生產(chǎn)中最佳的碎解時間應根據(jù)所采用的碎漿機型式而定。 2〓漂〓白 2.1〓漂白過程 〓  經(jīng)過一次脫墨后的白度大約在52%GE，尚不能滿足生產(chǎn)新聞紙的要求，因此必須進行漂白。絕大多數(shù)的脫墨流程采用一段H2O2漂白，SPP采用的是高溫、高濃度漂白，具有反應時間短，節(jié)約漂白藥品的特點。其漂白流程和藥品投入如圖4。  〓〓其中螯合劑的投入分為兩部分，有一部分在碎漿機中，較多的數(shù)量投入在漂白。通過兩部分的投入，以獲得對重金屬離子良好的屏蔽效果。 的關系。圖4圖SPP漂白流程2.2〓漂白藥品和條件 〓〓由于漂白設備固定以后，漂白濃度和溫度不能隨便調(diào)節(jié)，漂白塔的液位基本穩(wěn)定，表2顯示在相同的漂白條件下，脫墨效果即漂白前白度、漂白劑H2O2用量以及漂白效率三者的關系。 白前%GE515253漂白后%GE585858H2O2kg/t55±545±535±527.5±5漂白效率1.451.561.711.82〓〓結(jié)合必須保證漂白pH，Na2SiO3投入的增加對白度的作用是十分明顯的。  2.3〓堿度對漂白的影響〓〓所謂堿度K，即在漂白階段OH-當量數(shù)和H2O2的當量數(shù)之比。根據(jù)H2O2在漂白中的反應：H2O2+OH-→HOO-+H2O〓〓設定的H2O2當量=N1V1，OH-=N2V2       堿度K=N1V1/N2V2〓〓根據(jù)以下的條件可以確定K值：〓〓注：工藝條件：濃度19%，溫度95℃，時間：～30min,pH:9.5～10.5,NaOH(48%)：1.2%～1.4%，Na2SiO3(40°Be′)：1.6%，螯合劑0.8%。〓〓(1)當K=1時，表明H2O2全部消耗完畢，在漂白終點時應該保留10%～20%的H2O2，這樣K=0.8～0.9?！?2)NaOH濃度=48%，Na2SiO3相當于NaOH作用0.115，H2O2濃度=38%，如此K=(48%×NaOH投入量+0.115×Na2SiO3投入量)/38%×H2O2投入量。 2.4〓藥品的投入方式 〓〓必須采用自動投入的方法才能確保溫度和漂白堿度，藥品的投入量： 〓〓H2O2投入量%=f(漂白前白度，漿料流量) 〓〓NaOH投入量%=f(堿度，H2O2，Na2SiO3) 〓〓Na2SiO3投入量%=(1.2～1.4)×NaOH投入量% 3化化學藥品對生產(chǎn)性的評價 〓〓由于生產(chǎn)性試驗不能并行，只能順序進行，因此要考慮： 〓〓(1)兩種脫墨劑的試用時間應安排在一起先后進行，不能有太長的時間間隔； 〓〓(2)要維持相同的廢紙配比和脫墨工藝條件； 〓〓(3)生產(chǎn)條件，如pH、濃度、碎解條件則當然也要保持一致。 〓〓評價標準： 〓〓以碎解后、脫墨、脫墨后、漂白前、漂白后5個部位的漿料白度為分析依據(jù)。由于測定漿樣白度需做抄片，而在制作抄片的過程中由于抽濾作用白水帶走部分油墨，相當于完成了一個脫墨階段過程，所以脫墨劑的作用在做碎解后漿樣白度時就能反應出來。在脫墨階段通過直接對比碎解白度和脫墨前后白度差(CellGain)，就可以比較脫墨劑在脫墨過程中的表現(xiàn)。在漂白階段，由于漂白劑H2O2的消耗與漂白白度的提高是非線性的，如H2O2的消耗數(shù)在3%～4%時，白度提高較快，經(jīng)濟性較好；生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)當H2O2投入比達到6%時，白度的提高非常小，極不經(jīng)濟。脫墨劑在脫墨階段的脫墨效果還將影響到漂白階段，而且這種影響是很大的，十分直觀的。因此我們提出了漂白效率的概念，來幫助評價脫墨劑。在考慮藥品的成本因素時，除脫墨劑之外，還將考慮漂白劑的使用量，漂白劑的消耗在藥品消耗中占據(jù)37%。 〓〓根據(jù)以上分析，我們得出評定項目： 〓〓●碎漿機內(nèi)的漿料白度 〓〓●脫墨前后白度差(CellGain) 〓〓●漂白得率(BleachingGain) 〓〓●總得率(TotalGain) 〓〓●漂白效率 〓〓漂白效率=(漂白后白度-漂白前白度)×10/H2O2投入比 〓〓表3是針對不同公司脫墨劑進行的試驗。 表3脫墨效率分析 項目碎漿機白度 %GE 脫墨槽入口白度 %GE 脫墨槽出口白度 %GE Cell Gain %GE 漂白前白度 %GE 漂白后白度 %GE Bleaching Gain % Total Gain % H2O2 kg/t 漂白效率A脫墨劑42.24 43.29 49.47 6.18 51.38 58.12 6.73 15.88 31.59 2.13B脫墨劑42.66 43.53 50.03 6.49 52.06 57.49 5.44 14.84 32.45 1.69C脫墨劑42.46 43.29 49.44 6.15 51.22 57.17 5.95 14.71 36.04 1.68備注：脫墨劑投入量相同。 分析上表： 〓〓(1)碎漿機白度：B＞C＞A 〓〓(2)CellGain：B＞A＞C 〓〓(3)BleachingGain：A＞C＞B 〓〓(4)TotalGain：A＞B＞C 〓〓(5)漂白效率：A＞B＞C 〓〓根據(jù)以上(1)和(2)，B脫墨劑的效果較好，但是漂白效率不高，說明漿料中殘留油墨多而影響漂白效率。綜合脫墨效果、漂白效果，最后判斷A脫墨劑最好。 〓〓在生產(chǎn)中的影響因素很多，以上的試驗和分析比較粗糙，僅供參考。