CN107313277B - 一种环保高效的废纸脱墨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保高效的废纸脱墨方法，属于造纸技术领域。本发明采用生物酶‑环保型表面活性剂‑超声‑吸附‑浮选联用技术。在脱墨过程中添加角质酶与淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶、漆酶等生物酶的复合酶来切断纤维与油墨之间的连接，结合生物降解性优良的表面活性剂腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐对油墨进行乳化分散。该联用方法既降低了生产成本和后续废水处理成本，也减少了对环境的污染。

Description

一种环保高效的废纸脱墨方法
技术领域
本发明涉及一种环保高效的废纸脱墨方法，属于造纸技术领域。
背景技术
近年来，随着地球森林资源的不断减少以及人们对环境保护的逐渐重视，二次纤维在世界范围内已成为造纸工业中一种重要的纤维来源。把废纸作为一种重要的造纸原料，提高废纸的回收利用率，已成为越来越普遍的行为。
废纸制浆具有一系列优点，比如降低污染，节约资源等。但是废纸在脱墨回用的过程中也存在产品品质差、对生态环境有破坏等一系列问题，传统脱墨方法中通常添加NaOH、Na2SiO3、H2O2、EDTA等化学药品，这些药品的添加既增加了生产成本和后续废水处理成本，也增加了对环境的污染。
一个好的脱墨工艺应该是纤维破坏率和损失率达到最低，脱除油墨及其它污染物的效率高，对环境无污染，消耗能量低，达到质量、效率、环保兼顾的目的。目前所有的单一技术都不能满足要求，联用技术应该是发展的方向。
中国专利文献CN201510791033.7公开了一种利用角质酶和化学试剂共同脱墨的方法。该方法将角质酶和化学试剂联合脱墨，不仅解决了酶法脱墨酶用量大、成本高的问题，而且显著增强了脱墨效果。但是该方法仅采用传统的浮选脱墨工艺，并不能很好的脱除油墨，并且脱墨过程中加入了Na2SiO3、MgSO4、EDTA、H2O2等化学药品，不利于环境的保护且增加了脱墨成本；中国专利CN201510503687.5公开了一种废纸脱墨再生纸浆方法。该方法采用了超声、浮选、洗涤联合工艺，并且添加了生物酶和表面活性剂，但是其添加的表面活性剂中包含生物降解性差对环境不利的烷基酚聚氧乙烯醚。方法最后一步需要将浮选后的碎浆进行稀释洗涤，该流程需要耗费大量的水而且脱墨过程中需要添加Na2SiO3、H2O2等对环境不利的药品；中国专利CN201310558004.7公开了一种废纸脱墨方法。过程包括初步清洗、酶处理、吸附、浮选。该方法使用的脱墨剂为生物酶和沸石，不添加表面活性剂及其他化学药品。
目前存在的废纸脱墨方法或是采用单一的脱墨工艺无法满足脱墨需求，或是采用了部分联用技术但是脱墨过程中需要添加对环境不利的化学药品，脱墨剂的添加需要在不同阶段加入过程繁杂，都无法达到质量、效率、环保兼顾的目的。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种环保高效的废纸脱墨方法，所述方法是加入生物酶和环保型表面活性剂并结合超声、吸附手段，共同应用于废纸脱墨处理。
在本发明的一种实施方式中，所述表面活性剂包括腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中至少一种。
在本发明的一种实施方式中，所述生物酶为淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶、漆酶中的至少一种与角质酶的混合物。
在本发明的一种实施方式中，所述方法是在浸泡后，依次加入生物酶和表面活性剂，搅拌后进行碎浆。
在本发明的一种实施方式中，所述方法是在废纸浸泡后，依次加入生物酶和表面活性剂；所述生物酶的添加量为10～80U/g绝干废纸；所述表面活性剂的添加量为废纸绝干质量的 0.05～0.5％。
在本发明的一种实施方式中，所述表面活性剂是质量比为(4～12)：(4～5)：(4～15)的腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐。
在本发明的一种实施方式中，所述表面活性剂是质量比为(1～2)：1：(1～2)的腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐。
在本发明的一种实施方式中，所述方法包括以下步骤：(1)将废纸撕成碎片，加入水浸泡10～30min；(2)依次加入生物酶和表面活性剂，与废纸搅拌均匀，在浆浓8％～10％的条件下碎浆，碎浆温度为30℃～60℃；(3)碎浆结束后将浆料进行超声处理，频率40k Hz～50k Hz，处理时间为10min～30min；(4)将浆料稀释至浓度为1％～5％，加入吸附剂吸附10min～30min，梯度离心除去吸附剂，回收上层的浆液；(5)将处理后的浆料进行浮选脱墨；浮选温度为40℃～60℃，浮选时间为10min～30min。
在本发明的一种实施方式中，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将废纸撕成2cm×2cm的小碎片，混合均匀后加入水浸泡10min～30min；
(2)依次加入生物酶和表面活性剂，与废纸搅拌均匀，置于水力碎浆机中进行碎浆；浆料浓度控制在8％～10％，碎浆机转速为200r/min～300r/min，碎浆时间为15min～60min，碎浆温度为30℃～60℃；
(3)碎浆结束后将浆料进行超声处理，频率40k Hz～50k Hz，处理时间为10min～30min；
(4)超声处理结束后，将浆料进行适当的稀释，向纸浆中加入吸附剂进行吸附处理，浆料浓度为1％～3％，处理时间为10min～30min；吸附完成后进行梯度离心，吸附剂沉降到底部，与上层的浆液进行分层处理除去吸附剂；
(5)将处理后的浆料缓慢加入到浮选脱墨槽内，进行浮选脱墨；浮选温度为40℃～60℃，浮选时间为10min～30min。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中除角质酶外的生物酶添加量为5～50U/g绝干浆。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中角质酶的添加量为5～30U/g绝干浆。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中表面活性剂的添加量为废纸绝干重量的0.05％～0.5％，表面活性剂由质量比为(4～12)：(4～5)：(4～15)的腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐组成。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)中表面活性剂的组分为20～60质量份腰果酚聚氧乙烯醚、20～25质量份腰果酚磺酸盐、20～50质量份脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐。
在本发明的一种实施方式中，所述的吸附剂为高岭土、硅藻土、粘土、瓷土、活化沸石、海泡石中的任一种。
本发明还提供所述方法在处理混合办公废纸、废新闻纸、废杂志纸、废瓦楞纸方面的应用。
本发明具有如下有益效果：采用生物酶-环保型表面活性剂-超声-吸附-浮选联用技术，脱墨过程中不添加NaOH、Na2SiO3、H2O2、EDTA等脱墨常用化学药品，脱墨过程更加环保。本发明的方法添加的生物酶可以很好的切断纤维与油墨之间的连接，所使用的表面活性剂由天然产物合成得到，来源广泛，生物降解性优良。超声处理不仅使油墨粒子松弛，有利于从纤维表面脱除，还可以使部分油墨粒子自行碎解，同时提高了酶对纤维表面碳水化合物的水解速度，有利于油墨的脱除。在本发明的方法中，使用的吸附剂简单处理后可以循环利用，既节约资源，也保护环境，符合当代绿色环保的要求。该脱墨方法适用于废新闻纸、废杂志纸、废瓦楞纸、混合办公废纸等多种类型的废纸。可以有效提高纸张白度，降低尘埃度，经本发明的方法处理后的废纸，白度提高8～9％，该提高率超过现有技术白度提高率的1～2倍；油墨残留小于3.2mm2/g，油墨去除率达92.46％以上，纸浆得率达85.25％以上，并且纤维强度损失小。
附图说明
图1为本发明的脱墨流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。
脱墨效果测定：手抄片按照GB/T8940.2.19ISO标准测定白度，单位为％ISO；残余油墨情况以尘埃度表示，即单位质量浆片中残余油墨的面积，单位为mm2/g。尘埃度用图像分析技术测定，利用扫描仪进行图像采集后，通过软件AutoSpec按照GB/T1541-1989分析.
实施例1
按以下步骤进行脱墨处理：
(1)将混合办公废纸撕成2cm×2cm的小碎片，混合均匀后加入适量的水浸泡20min。
(2)依次加入15U/g角质酶、5U/g淀粉酶、10U/g脂肪酶；表面活性剂添加量为绝干废纸质量的0.3％，表面活性剂中腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的质量比为2:1:1；与废纸搅拌均匀，置于水力碎浆机中进行碎浆。浆料浓度控制在10％，碎浆机转速为200r/min，碎浆时间为60min，碎浆温度为50℃。
(3)碎浆结束后将浆料进行超声处理，频率45k Hz，处理时间为20min。
(4)超声处理结束后，将浆料进行适当的稀释，向纸浆中加入沸石进行吸附处理，浆浓 1％，处理时间为20min。吸附完成后进行梯度离心，吸附剂沉降到底部，与上层的浆液进行分层处理除去吸附剂。
(5)将处理后的浆料缓慢加入到浮选脱墨槽内，进行浮选脱墨。浮选温度为50℃，浮选时间为20min。
(6)浮选后取定量为60g/m2(绝干)浆料进行抄片。
实施例2
按以下步骤进行脱墨处理：
(1)将混合办公废纸撕成2cm×2cm的小碎片，混合均匀后加入适量的水浸泡10min。
(2)依次加入5U/g角质酶、15U/g淀粉酶、10U/g脂肪酶；表面活性剂添加量为废纸绝干质量的0.2％，表面活性剂中，腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的质量比为1:1:2：与废纸搅拌均匀，置于水力碎浆机中进行碎浆。浆料浓度控制在9％，碎浆机转速为200r/min，碎浆时间为30min，碎浆温度为40℃。
(3)碎浆结束后将浆料进行超声处理，频率40k Hz，处理时间为10min。
(4)超声处理结束后，将浆料进行适当的稀释，向纸浆中加入硅藻土进行吸附处理，浆浓2％，处理时间为10min。吸附完成后进行梯度离心，吸附剂沉降到底部，与上层的浆液进行分层处理除去吸附剂。
(5)将处理后的浆料缓慢加入到浮选脱墨槽内，进行浮选脱墨。浮选温度为40℃，浮选时间为10min。
(6)浮选后取定量为60g/m2(绝干)浆料进行抄片。
实施例3
(1)将混合办公废纸撕成2cm×2cm的小碎片，混合均匀后加入适量的水浸泡20min。
(2)依次加入10U/g角质酶、5U/g淀粉酶、15U/g脂肪酶；表面活性剂添加量为废纸绝干质量的0.4％，表面活性剂中，腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的质量比为1:1:2；与废纸搅拌均匀，置于水力碎浆机中进行碎浆。浆料浓度控制在8％，碎浆机转速为250r/min，碎浆时间为40min，碎浆温度为50℃。
(3)碎浆结束后将浆料进行超声处理，频率50k Hz，处理时间为30min。
(4)超声处理结束后，将浆料进行适当的稀释，向纸浆中加入海泡石进行吸附处理，浆浓 3％，处理时间为20min。吸附完成后进行梯度离心，吸附剂沉降到底部，与上层的浆液进行分层处理除去吸附剂。
(5)将处理后的浆料缓慢加入到浮选脱墨槽内，进行浮选脱墨。浮选温度为50℃，浮选时间为30min。
(6)浮选后取定量为60g/m2(绝干)浆料进行抄片。
对照例1
将实施例1中添加生物酶的步骤去掉，其他条件或者参数与实施例1一致。
对照例2
将实施例1中添加表面活性剂的步骤去掉，其他条件或者参数与实施例1一致。
对照例3
采用传统化学法脱墨工艺，使用市售脱墨剂A，添加NaOH、Na2SiO3、H2O2、EDTA等化学药品。碎浆工艺、浮选工艺与实施例1一致。
由于不同批次的废纸的特性不同，采用同一批废纸分别按照实施例1～3以及对照1～3的具体方法脱墨，纯空白样为仅采用实施例1的碎浆和浮选过程处理后的样品。采用上述方法处理得到的纸浆脱墨效果如表1所示。
表1.不同实施方式下的脱墨效果
经本发明的方法处理后的废纸，白度提高8～9％，该提高率超过现有技术白度提高率的1～2 倍；油墨残留小于3.2mm2/g，油墨去除率达92.46％以上，纸浆得率达85.25％以上，取得了显著的进步。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种废纸脱墨方法，其特征在于，所述方法是将生物酶和表面活性剂协同作用于废纸脱墨处理；包括以下步骤：(1)将废纸撕成碎片，加入水浸泡10～30min；(2)依次加入生物酶和表面活性剂，与废纸搅拌均匀，在浆浓8％～10％的条件下进行碎浆，碎浆温度为30℃～60℃；(3)碎浆结束后将浆料进行超声处理，频率40k Hz～50k Hz，处理时间为10min～30min；(4)将浆料稀释至浓度为1％～3％，加入吸附剂吸附10min～30min，梯度离心除去吸附剂，回收上层浆液；(5)将处理后的浆料进行浮选脱墨，浮选温度为40℃～60℃，浮选时间为10min～30min，其中，所述表面活性剂为质量比为(1～2)：1：(1～2)的腰果酚聚氧乙烯醚、腰果酚磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐；所述生物酶是角质酶、淀粉酶和脂肪酶；所述生物酶的总添加量为10～80U/g绝干废纸；所述表面活性剂的添加量为废纸绝干质量的0.05～0.5％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，角质酶的添加量为5～30U/g绝干浆。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，除角质酶外的生物酶添加量为5～50U/g绝干浆。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸附剂为高岭土、硅藻土、粘土、瓷土、活化沸石、海泡石中的任一种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废纸包括混合办公废纸、废新闻纸、废杂志纸、废瓦楞纸。
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