CN104693881A - 一种性能优良的废纸脱墨剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种性能优良的废纸脱墨剂是由以下组分按一定的重量比组成：羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚和A-107。本发明脱墨剂的制备方法，将羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚和A-107，混合均匀，即得。本发明的脱墨剂中所使用的合成有机酸聚氧乙烯嵌段酯产品是一种“醚-酯型”非离子表面活性剂，具有对油脂增溶性强，易生物降解，环保等优点。

Description

一种性能优良的废纸脱墨剂的制备方法
技术领域
本发明涉及废纸脱墨技术领域，尤其是一种性能优良的废纸脱墨剂的制备方法。
背景技术
废纸的回收利用可缓解造纸行业原材料和能源的相对短缺。根据国际有关数据，用废纸每生产1t高档文化纸，可节约100t清水、600度电、4-5m3木材、1.2t煤、300kg化工原料，少产生3m3固体废物、60磅工业废气。为了节约资源和能源，减少森林砍伐，减少污染负荷，废纸的回收利用已经引起了越来越高的重视。废纸利用的关键是废纸脱墨技术。油墨中的炭黑、颜料和一些填料粒子通过印刷粘附在纸张纤维上，脱墨就是破坏这些粒子与纤维的粘附，为此需要使用脱墨剂，在适当的温度和机械作用下进行废纸脱墨处理，其整个过程大致可分为以下三个步骤：(1)疏解分离纤维；(2)使油墨和颜料从纤维上脱离；(3)将脱离下来的油墨和颜料粒子从浆料中除去。脱墨剂的研制则是废纸脱墨技术的关键。废纸脱墨需要借助脱墨剂中表面活性剂来改变油墨的表面性能使其能溶于水用洗涤法除去或者能附着在气泡上随气泡用浮选法除去。
现有的十二烷基苯磺酸钠在清洗领域应用最广，具有很强的脱脂能力，泡沫高，成本低，渗透力好，占据大约33.6％的市场份额，但存在的缺陷是：1、诸多环保问题，如降解后生成苯类物质，影响自然界食物链；2、不耐硬水，往往复配一些软水类物质如磷酸盐等；3、使用其复配的产品，浓度较高时容易出现浑浊与分层。
发明内容
本发明为解决上述技术缺陷，提供一种性能优良的废纸脱墨剂的制备方法。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：
一种性能优良的废纸脱墨剂的制备方法，包括以下步骤：称取羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚和A-107，混合均匀，即得；其中A-107是有机酸聚氧乙烯嵌段酯。
优选的，羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚:脂肪酸聚氧乙烯醚:A-107的重量比为(3～6):2:1。
优选的，所述的羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚为羧甲基改性AEO-9。
优选的，所述的脂肪酸聚氧乙烯醚为AEO-9。
优选的，所述的A-107是一种“醚-酯型”非离子表面活性剂，其聚氧乙烯的加成数为7。
优选的，所述羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚由以下方法制备而成：将脂肪酸聚氧乙烯醚和氯乙酸放到三口烧瓶中，保持反应温度25～35℃，搅拌反应0.5-1h后，分2-3次加入氢氧化钠，继续搅拌反应0.5～1.5h后，加热升温到70～90℃，反应至体系pH值降至6.8～7.5时停止反应，产物用稀硫酸调节pH值至5.8～6.3，加热至80～100℃，产物分成两层，用分液漏斗分离，将上层溶液用旋转蒸发器脱水，即得。
进一步优选的，脂肪酸聚氧乙烯醚:氯乙酸:氢氧化钠的重量比为(9～6):(1～3):1。
优选的，所述A-107由以下方法制备而成：向1.5L不锈钢高压反应釜内加入有机酸，以KOH为催化剂，首先于90～110℃下进行真空脱水，当体系不含有水分时，升温至160～170℃，在1～3个大气压条件下慢慢加入环氧乙烷，滴加完后在140～150℃保温反应1.5～2.5h，减压除去体系内剩余未反应的环氧乙烷，反应产物用冰乙酸调节pH值至6～8，过滤即得。
进一步优选的，所述的有机酸可以是硬脂酸、油酸、月桂酸、豆蔻酸和棕榈酸中的一种或多种。
进一步优选的，有机酸、催化剂、环氧乙烷的物质的量之比(即摩尔比)为1:1:(6～8)。
一种性能优良的废纸脱墨剂脱墨的方法，其特征在于包括以下步骤：
在浓度为5-15％废纸浆料中加入NaOH、Na2SiO3、EDTA、MgSO4和H2O2，在50～60℃条件下碎解10～20min，碎解后加入脱墨剂并在50～60℃的水浴锅中恒温熟化10～20min，熟化后浆料稀释至1～3％，浮选3～5min，抄成定量100g/m2的纸样片,烘干，检测纸样片的白度和残余油墨量。
优选的，废纸浆料中废弃报纸和书写纸的重量比为2：3。
优选的，NaOH的用量为绝干浆重量的1～3％，Na2SiO3的用量为绝干浆重量的2～4％，EDTA的用量为绝干浆重量的0.1～1％，MgSO4的用量为绝干浆重量的0.01～0.1％，H2O2的用量为绝干浆重量的1～3％，脱墨剂的用量为绝干浆重量的1.5～2.0％。
本发明的有益效果：
本发明的脱墨剂中所使用的合成有机酸聚氧乙烯嵌段酯产品是一种“醚-酯型”非离子表面活性剂，具有对油脂增溶性强，易生物降解，环保等优点。醚-酯型非离子表面活性剂是废纸脱墨过程中应用的一种高效油墨分散剂，可以将油墨乳化为适当的颗粒(50-100um的粒径)，而不至于过乳化增溶于纸浆中，最终可以将油墨颗粒强力分散脱离纸浆纤维并悬浮于水溶液中，具有良好的脱墨性能。
具体实施方式
实施例1
一种性能优良的废纸脱墨剂的制备方法，包括以下步骤：称取羧甲基改性AEO-9、AEO-9和A-107，混合均匀，即得。其中，羧甲基改性AEO-9：AEO-9：A-107的重量比为3:2:1。
一种制备废纸脱墨剂的组分羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚的方法，包括以下步骤：将脂肪酸聚氧乙烯醚和氯乙酸放到三口烧瓶中，保持反应温度25℃，搅拌反应0.5h后，分2次加入氢氧化钠，继续搅拌反应1.5h后，加热升温到70℃，反应至体系pH值降至6.8时停止反应，产物用稀硫酸调节pH值至5.8，加热至80℃，产物分成两层，用分液漏斗分离，将上层溶液用旋转蒸发器脱水，即得。
其中，脂肪酸聚氧乙烯醚:氯乙酸:氢氧化钠的重量比为8:2:1。
一种制备废纸脱墨剂的组分A-107的方法，其特征在于，包括以下步骤：向1.5L不锈钢高压反应釜内加入月桂酸，以KOH为催化剂，首先于90℃下进行真空脱水，当体系不含有水分时，升温至160℃，在1个大气压条件下慢慢加入环氧乙烷，滴加完后在140℃保温反应2.5h，减压除去体系内剩余未反应的环氧乙烷，反应产物用冰乙酸调节pH值至6，过滤即得，其中，月桂酸、催化剂、环氧乙烷的物质的量之比为1:1:7。
实施例2
一种性能优良的废纸脱墨剂的制备方法，包括以下步骤：称取羧甲基改性AEO-9、AEO-9和A-107，混合均匀，即得。其中，羧甲基改性AEO-9：AEO-9：A-107的重量比为4.5:2:1。
一种制备废纸脱墨剂的组分羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚的方法，包括以下步骤：将脂肪酸聚氧乙烯醚和氯乙酸放到三口烧瓶中，保持反应温度30℃，搅拌反应1h后，分3次加入氢氧化钠，继续搅拌反应1h后，加热升温到80℃，反应至体系pH值降至7时停止反应，产物用稀硫酸调节pH值至6，加热至90℃，产物分成两层，用分液漏斗分离，将上层溶液用旋转蒸发器脱水，即得。其中，脂肪酸聚氧乙烯醚:氯乙酸:氢氧化钠的重量比为8:2:1。
一种制备废纸脱墨剂的组分A-107的方法，其特征在于，包括以下步骤：向1.5L不锈钢高压反应釜内加入豆蔻酸，以KOH为催化剂，先于100℃下进行真空脱水，当体系不含有水分时，升温至165℃，在2个大气压条件下慢慢加入环氧乙烷，滴加完后在145℃保温反应2h，减压除去体系内剩余未反应的环氧乙烷，反应产物用冰乙酸调节pH值至7，过滤即得，其中，豆蔻酸、催化剂、环氧乙烷的物质的量之比为1:1:6。
实施例3
一种性能优良的废纸脱墨剂的制备方法，包括以下步骤：称取羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚和A-107，混合均匀，即得。其中，羧甲基改性AEO-9：AEO-9：A-107的重量比为6:2:1。
一种制备废纸脱墨剂的组分羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚的方法，包括以下步骤：将脂肪酸聚氧乙烯醚和氯乙酸放到三口烧瓶中，保持反应温度35℃，搅拌反应1h后，分3次加入氢氧化钠，继续搅拌反应1.5h后，加热升温到90℃，反应至体系pH值降至7.5时停止反应，产物用稀硫酸调节pH值至6.3，加热至100℃，产物分成两层，用分液漏斗分离，将上层溶液用旋转蒸发器脱水，即得。其中，脂肪酸聚氧乙烯醚:氯乙酸:氢氧化钠的重量比为8:2:1。
一种制备废纸脱墨剂的组分A-107的方法，其特征在于，包括以下步骤：向1.5L不锈钢高压反应釜内加入油酸，以KOH为催化剂，首先于110℃下进行真空脱水，当体系不含有水分时，升温至170℃，在3个大气压条件下慢慢加入环氧乙烷，滴加完后在150℃保温反应1.5h，减压除去体系内剩余未反应的环氧乙烷，反应产物用冰乙酸调节pH值至8，过滤即得，其中，油酸、催化剂、环氧乙烷的物质的量之比为1:1:8。
实施例4
表1 比较几种表面活性剂复配的脱墨效果
注：M1为AES，M2为改性AEO-9；N1为AEO-9，N2为A-107
由表1可看出：这几种表面活性剂复配均可不同程度地提高脱墨效果，特别是改性AEO-9、AEO-9和A-107重量比为3:2:1复配后脱墨效果最好，脱墨浆料白度可达到59.4％，残余油墨量可达到51.4mm2/m2。
实施例5
表2 比较几种表面活性剂的性能
由表2可得到的结论：改性AEO-9较适合应用于废纸浮选脱墨；其乳化力、增溶性和润湿性也都与常用的LAS相当，说明其具有优良的表面活性；A-107增溶能力也比Tween-80强，表面活性更高。

Claims (10)

1.一种性能优良的废纸脱墨剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：称取羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚和A-107，混合均匀，即得；其中A-107是有机酸聚氧乙烯嵌段酯。
2.根据权利要求1所述的的废纸脱墨剂的制备方法，其特征在于：羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚:脂肪酸聚氧乙烯醚:A-107的重量比为(3～6):2:1。
3.根据权利要求1所述的废纸脱墨剂的制备方法，其特征在于，所述的羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚为羧甲基改性AEO-9。
4.根据权利要求1所述的废纸脱墨剂的制备方法，其特征在于，所述的脂肪酸聚氧乙烯醚为AEO-9。
5.根据权利要求1所述的废纸脱墨剂的制备方法，其特征在于，所述的A-107是一种“醚-酯型”非离子表面活性剂，其聚氧乙烯的加成数为7。
6.根据权利要求1所述的废纸脱墨剂的制备方法，其特征在于，所述羧甲基改性脂肪酸聚氧乙烯醚由以下方法制备而成：将脂肪酸聚氧乙烯醚和氯乙酸放到三口烧瓶中，保持反应温度25～35℃，搅拌反应0.5-1h后，分几次加入氢氧化钠，继续搅拌反应0.5～1.5h后，加热升温到70～90℃，反应至体系pH值降至6.8～7.5时停止反应，产物用稀硫酸调节pH值至5.8～6.3，加热至80～100℃，产物分成两层，用分液漏斗分离，将上层溶液用旋转蒸发器脱水，即得。
7.根据权利要求6所述的废纸脱墨剂的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸聚氧乙烯醚:氯乙酸:氢氧化钠的重量比为(9～6):(1～3):1。
8.根据权利要求1所述的废纸脱墨剂的制备方法，其特征在于，所述A-107由以下方法制备而成：向1.5L不锈钢高压反应釜内加入有机酸，以KOH为催化剂，首先于90～110℃下进行真空脱水，当体系不含有水分时，升温至160～170℃，在1～3个大气压条件下慢慢加入环氧乙烷，滴加完后在140～150℃保温反应1.5～2.5h，减压除去体系内剩余未反应的环氧乙烷，反应产物用冰乙酸调节pH值至6～8，过滤即得。
9.根据权利要求8所述的废纸脱墨剂的制备方法，其特征在于，所述的有机酸是硬脂酸、油酸、月桂酸、豆蔻酸和棕榈酸中的一种或多种。
10.根据权利要求8所述的废纸脱墨剂的制备方法，其特征在于，有机酸、催化剂、环氧乙烷的物质的量之比为1:1:(6～8)。
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