CN106283797B - 一种降低黑白激光打印废纸脱墨浆残余油墨的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低黑白激光打印废纸脱墨浆残余油墨的方法，将由1‑乙基‑3‑甲基咪唑乙酸盐和LiNO3·2H2O组合形成的混合溶剂加入到黑白激光打印废纸，然后加入脂肪酶和氢氧化锂，通过中浓混合器使化学品和废纸混合均匀，混合后的物料加热至预定温度并超声波处理至预定时间；处理后的物料进行碎解、洗涤和脱墨，洗涤液进入溶剂回收系统，回收的溶剂循环使用。本发明能有效润胀黑白激光打印废纸纤维，弱化纤维与黑白激光打印油墨粒子的连接，实现黑白激光打印废纸油墨粒子的高效脱除，改善成纸的物理强度和光学性能，提升了脱墨浆的产品品质，而且采用的混合溶剂性质稳定易于回收，可实现废纸纤维的绿色加工。

Description

一种降低黑白激光打印废纸脱墨浆残余油墨的方法
技术领域
本发明涉及一种改善黑白激光打印废纸脱墨浆质量的方法，特别涉及一种通过以1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐和LiNO3·2H2O混合液为溶剂，在脂肪酶和氢氧化锂的作用下超声处理黑白激光打印废纸，降低黑白激光打印废纸脱墨浆残余油墨的方法。
背景技术
纸张是一种知识保存和文化传播的重要载体，同时对人们的日常生活起到了一定的美化作用。纸张与人们的日常生活息息相关，与各行各业的发展与进步更是紧密相连。然而，随着造纸业的快速发展，一系列问题随之而来，尤其是环境污染问题。因此，废纸回用于造纸原料越来越受到人们的重视。废纸制浆造纸在实现资源循环利用的同时，很大程度上减轻了传统木材和草类资源制浆造纸所产生的诸多污染。目前，各大造纸企业为了降低成本，减少环境污染，对废纸浆的利用率呈现逐年升高的趋势。废纸制浆在造纸业占有举足轻重的地位。
工业迅速的发展导致了环境的日益恶化，我国对环境保护的力度日渐加强。因此，无论从节约能源还是保护环境的角度考虑，废纸的循环利用技术有显著的经济效益。废纸回用无论从环保还是节能的角度考虑，都是大有裨益的。
近年来，随着我国经济的发展，办公自动化越来越高，随之而来的办公废纸数量也显著增加，其中，黑白激光打印废纸在办公废纸中占较大比例。由于激光打印具有打印耗材少、速度快、字迹清晰、噪声小等优点，现已被越来越多的人所喜爱。随着时代的发展，废纸中激光打印纸的比例会越来越高。黑白激光打印废纸中所采用的油墨成分特殊，主要是碳粉和热塑性高聚物，它们不容易在水中溶解，同时也不与传统的碱法脱墨的脱墨剂发生反应，相应脱墨效果较差。因此，开发激光黑白打印废纸高效脱墨技术，降低残余油墨量，相应提高废纸浆的品质和产品附加值具有重要的研究意义。
发明内容
传统黑白激光打印废纸脱墨主要包括碎浆、脱墨、洗涤和漂白等工段。本发明为降低黑白激光打印废纸浆的残余油墨，在传统生产工艺流程基础上，以1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐和LiNO3·2H2O的混合物为溶剂，采用脂肪酶和氢氧化锂为助剂在超声波作用下处理废纸浆，然后进行碎浆、脱墨和漂白处理。本技术可润胀纤维，弱化废纸纤维与黑白激光打印油墨的连接作用，油墨易于脱除，纤维特性也得到改善，提升了黑白激光打印废纸浆的品质。
本发明是通过以下措施来实现的：
将黑白激光打印废纸加入到由1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐和LiNO3·2H2O组合形成的混合溶剂中，然后加入助剂脂肪酶和氢氧化锂在中浓混合器中混合均匀；混合后的物料加热至预定温度进行超声处理至预定时间；处理后的物料进行碎浆、洗涤和脱墨处理，洗涤废液进入溶剂回收系统，回收的溶剂回用至溶剂处理段。
优选的混合溶剂组成为：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐含量为80.0-95.0wt％，LiNO3·2H2O含量为5.0-20.0wt％，溶剂用量为3.0-5.0g/g浆。
优选的脂肪酶的用量为1-3IU/g浆，氢氧化锂用量0.5-1.5wt％。
优选的加热至预定温度40-60℃，超声波处理功率240-360W、超声频率35-50kHz和预定时间15-30min。
碎浆是将废纸离解成纤维，使交织成纸页的纤维解离成单根纤维而又最大程度保持纤维原有的形态和强度，经溶剂预处理后纤维间的内聚力降低，黑白激光油墨连接被弱化，碎浆易于完成，相应为后续脱墨和漂白处理的改善创造了条件，优选的黑白激光打印废纸碎浆处理的条件为：NaOH用量1.0-1.2％，Na2SiO3用量2.0-2.8％，H2O2用量1.1-1.3％，脱墨剂用量0.42-0.52％，处理时间22-27min，纸浆浓度10.0-11.0％，分散转速1400-1600rpm。
脱墨是将油墨粒子从废纸中分离的处理过程，油墨粒子从纤维上的分离及适宜的油墨粒子大小可确保脱墨的顺利进行，溶剂段处理及碎浆处理能后有效将黑白激光油墨与打印纸分离，保证了浮选脱墨的顺利进行，优选的脱墨条件为：脱墨剂用量0.28-0.44％，浆浓1.0-1.2％，脱墨时间14-20min，浮选脱墨。
漂白为脱除纸浆有色杂质、提高纤维白度的工艺过程，针对废纸生产工艺特点，采用碱性过氧化氢漂白工艺，优选的漂白工艺条件为：NaOH用量1.1-1.3％，Na2SiO3用量2.4-2.6％，EDTA用量0.2-0.4％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.2-2.4％，温度70℃，漂白时间2.0-2.5h。
优选的脱墨剂为十八烷酸∶脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7∶十二烷基苯磺酸钠∶焦磷酸钠∶Tween-60∶NaOH∶Na2SiO3∶H2O2以重量比5∶2∶2∶3∶6∶10∶12∶9混合得到的。
本发明溶剂处理段采用1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐和LiNO3·2H2O混合物为溶剂，该溶剂体系结合了1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐中的乙酸根阴离子和LiNO3·2H2O的锂阳离子的作用，且锂离子体积小，渗透传质能力强，可构建高效的阴阳离子协同作用体系，能针对黑白激光打印废纸纤维和油墨组成的特性，有效软化纸浆纤维，降低纤维间和纤维与激光黑白油墨间的结合力，并在脂肪酶和氢氧化锂超声波处理的协同作用下高效实现油墨离子的脱除，能够实现高品质的黑白激光打印废纸浆的制取。
具体实施方式
实施例1
常规黑白激光打印废纸制取脱墨浆，对废纸进行水力碎浆处理，处理条件为：NaOH用量1.2％，Na2SiO3用量2.6％，H2O2用量1.2％，脱墨剂用量0.52％，处理时间25min，纸浆浓度10.0％，分散转速1400rpm。碎浆后进入脱墨工段，脱墨条件为：脱墨剂用量0.3％，浆浓1.0％，脱墨时间18min，浮选脱墨。脱墨后洗涤浆料进行漂白处理，漂白工艺条件为：NaOH用量1.2％，Na2SiO3用量2.5％，EDTA用量0.3％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.2％，温度70℃，漂白时间2h。所制取脱墨浆的性能指标为：白度80.6％ISO，残余油墨量743.4ppm，松厚度2.16cm3·g-1，耐破指数3.21KPa·m2·g-1、抗张指数63.2N·m/g，撕裂指数4.81mN·m2·g-1。
采用本发明制取黑白激光打印废纸浆。脱墨前进行化学处理，溶剂组成为：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐80wt％，LiNO3·2H2O含量20wt％，溶剂用量为5.0g/g浆，脂肪酶用量2IU/g浆，氢氧化锂用量1.5wt％，超声处理的功率300W，超声频率35kHz，温度40℃，处理时间15min。处理后浆料进入碎浆工段，然后洗涤浆料，废液进入回收系统，浆料然后进行脱墨和漂白，工艺条件同常规处理。制取浆料的性能指标为：白度84.6％ISO，残余油墨量365.2ppm，松厚度2.21cm3·g-1，耐破指数3.84KPa·m2·g-1、抗张指数74.9N·m/g，撕裂指数5.82mN·m2·g-1。采用本技术可降低黑白激光打印废纸浆的残余油墨量50.9％，相应提高了纸浆的白度和物理强度，纸浆品质得到显著改善。
实施例2
常规黑白激光打印废纸制取脱墨浆，对废纸进行水力碎浆处理，处理条件为：NaOH用量1.1％，Na2SiO3用量2.3％，H2O2用量1.3％，脱墨剂用量0.4％，处理时间30min，纸浆浓度11.0％，分散转速1500rpm。碎浆后进入脱墨工段，脱墨条件为：脱墨剂用量0.44％，浆浓1.0％，脱墨时间20min，浮选脱墨。脱墨后洗涤浆料进行漂白处理，漂白工艺条件为：NaOH用量1.1％，Na2SiO3用量2.4％，EDTA用量0.2％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.3％，温度70℃，漂白时间2.5h。所制取脱墨浆的性能指标为：白度79.8％ISO，残余油墨量778.2ppm，松厚度2.17cm3·g-1，耐破指数3.18KPa·m2·g-1、抗张指数62.7N·m/g，撕裂指数4.73mN·m2·g-1。
采用本发明制取黑白激光打印废纸浆。脱墨前进行化学处理，溶剂组成为：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐90wt％，LiNO3·2H2O含量10wt％，溶剂用量为3.0g/g浆，脂肪酶用量1IU/g浆，氢氧化锂用量1.0wt％，超声处理的功率240W，超声频率50kHz，温度50℃，处理时间30min。处理后浆料进入碎浆工段，然后洗涤浆料，废液进入回收系统，浆料然后进行脱墨和漂白，工艺条件同常规处理。制取浆料的性能指标为：白度83.8％ISO，残余油墨量373.6ppm，松厚度2.20cm3·g-1，耐破指数3.76KPa·m2·g-1、抗张指数72.8N·m/g，撕裂指数5.69mN·m2·g-1。采用本技术可降低黑白激光打印废纸浆的残余油墨量52.0％，相应提高了纸浆的白度和物理强度，纸浆品质得到显著改善。
实施例3
常规黑白激光打印废纸制取脱墨浆，对废纸进行水力碎浆处理，处理条件为：NaOH用量1.2％，Na2SiO3用量2.8％，H2O2用量1.2％，脱墨剂用量0.42％，处理时间22min，纸浆浓度10.5％，分散转速1600rpm。碎浆后进入脱墨工段，脱墨条件为：脱墨剂用量0.28％，浆浓1.1％，脱墨时间16min，浮选脱墨。脱墨后洗涤浆料进行漂白处理，漂白工艺条件为：NaOH用量1.2％，Na2SiO3用量2.6％，EDTA用量0.4％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.4％，温度70℃，漂白时间2.25h。所制取脱墨浆的性能指标为：白度80.2％ISO，残余油墨量762.5ppm，松厚度2.12cm3·g-1，耐破指数3.24KPa·m2·g-1、抗张指数64.5N·m/g，撕裂指数4.68mN·m2·g-1。
采用本发明制取黑白激光打印废纸浆。脱墨前进行化学处理，溶剂组成为：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐95wt％，LiNO3·2H2O含量5wt％，溶剂用量为4.0g/g浆，脂肪酶用量3IU/g浆，氢氧化锂用量0.5wt％，超声处理的功率360W，超声频率40kHz，温度60℃，处理时间20min。处理后浆料进入碎浆工段，然后洗涤浆料，废液进入回收系统，浆料然后进行脱墨和漂白，工艺条件同常规处理。制取浆料的性能指标为：白度84.1％ISO，残余油墨量358.2ppm，松厚度2.23cm3·g-1，耐破指数3.79KPa·m2·g-1、抗张指数73.2N·m/g，撕裂指数5.67mN·m2·g-1。采用本技术可降低黑白激光打印废纸浆的残余油墨量53.0％，相应提高了纸浆的白度和物理强度，纸浆品质得到显著改善。
实施例4
常规黑白激光打印废纸制取脱墨浆，对废纸进行水力碎浆处理，处理条件为：NaOH用量1.0％，Na2SiO3用量2.0％，H2O2用量1.1％，脱墨剂用量0.5％，处理时间27min，纸浆浓度10.0％，分散转速1500rpm。碎浆后进入脱墨工段，脱墨条件为：脱墨剂用量0.4％，浆浓1.2％，脱墨时间14min，浮选脱墨。脱墨后洗涤浆料进行漂白处理，漂白工艺条件为：NaOH用量1.3％，Na2SiO3用量2.6％，EDTA用量0.3％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.4％，温度70℃，漂白时间2h。所制取脱墨浆的性能指标为：白度81.2％ISO，残余油墨量733.1ppm，松厚度2.14cm3·g-1，耐破指数3.26KPa·m2·g-1、抗张指数64.9N·m/g，撕裂指数4.90mN·m2·g-1。
采用本发明制取黑白激光打印废纸浆，溶剂为实施例3中经回收系统回收的溶剂，脱墨前进行化学处理，溶剂用量为4.3g/g浆，补加脂肪酶用量1.2IU/g浆，补加氢氧化锂用量0.5wt％，超声处理的功率360W，超声频率40kHz，温度55℃，处理时间25min。处理后浆料进入碎浆工段，然后洗涤浆料，废液进入回收系统，浆料然后进行脱墨和漂白，工艺条件同常规处理。制取浆料的性能指标为：白度83.8％ISO，残余油墨量372.4ppm，松厚度2.22cm3·g-1，耐破指数3.75KPa·m2·g-1、抗张指数75.2N·m/g，撕裂指数5.78mN·m2·g-1。采用本技术可降低黑白激光打印废纸浆的残余油墨量49.2％，回收的溶剂仍然具备优良的脱墨性能，相应提高了纸浆的白度和物理强度，纸浆品质得到显著改善。
另外，与前期的发明专利“一种改善混合办公废纸脱墨浆性能的方法ZL201110287439.3”进行了对比，以黑白激光打印废纸为原料，采用该发明技术制取废纸浆，其残余油墨量仅能达到524.1ppm，残余油墨量仅降低28.5％，作用效果大大降低，本发明能更针对性地作用于激光黑白打印废纸。

Claims (6)

1.一种降低黑白激光打印废纸脱墨浆残余油墨的方法，其特征在于：将由1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐和LiNO3·2H2O组合形成的混合溶剂加入到黑白激光打印废纸中，然后加入脂肪酶和氢氧化锂在中浓混合器中混合均匀，混合后的物料加热至预定温度进行超声波处理至预定时间；处理后的物料进行碎浆、洗涤、脱墨和漂白处理，洗涤废液进入溶剂回收系统，回收的溶剂回用至溶剂处理段；其中预定温度40-60℃，超声波处理功率240-360W、超声频率35-50kHz和预定时间15-30min；其中黑白激光打印废纸碎浆处理的条件为：NaOH用量1.0-1.2％，Na2SiO3用量2.0-2.8％，H2O2用量1.1-1.3％，脱墨剂用量0.42-0.52％，处理时间22-27min，纸浆浓度10.0-11.0％，分散转速1400-1600rpm。
2.根据权利要求1所述的方法，其中采用的混合溶剂组成为：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐含量为80.0-95.0wt％，LiNO3·2H2O含量为5.0-20.0wt％，溶剂用量为3.0-5.0g/g浆。
3.根据权利要求1所述的方法，其中脂肪酶的用量为1-3IU/g浆、氢氧化锂的用量为0.5-1.5wt％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中脱墨条件为：脱墨剂用量0.28-0.44％，浆浓1.0-1.2％，脱墨时间14-20min，浮选脱墨。
5.根据权利要求1所述的方法，其中漂白工艺条件为：NaOH用量1.1-1.3％，Na2SiO3用量2.4-2.6％，EDTA用量0.2-0.4％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.2-2.4％，温度70℃，漂白时间2.0-2.5h。
6.根据权利要求4所述的方法，其中脱墨剂为十八烷酸∶脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7∶十二烷基苯磺酸钠∶焦磷酸钠∶Tween-60∶NaOH∶Na2SiO3∶H2O2以重量比5∶2∶2∶3∶6∶10∶12∶9混合得到的。
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