本發(fā)明涉及一種改善彩色激光銅版廢紙脫墨漿質(zhì)量的方法，特別涉及一種通過以1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和LiClO4·3H2O混合液為溶劑，在脂肪酶和氫氧化鋰的作用下超聲處理廢紙原料，降低彩色激光銅版廢紙脫墨漿殘余油墨的方法。
背景技術：
廢紙是制漿造紙業(yè)的重要纖維原料，也稱為二次纖維(secondary fiber)，是指將原紙經(jīng)不同印刷方式印刷后再經(jīng)過脫墨處理后作為造紙原料的紙張。對廢紙進行回收并循環(huán)利用，無論從經(jīng)濟效益、社會效益還是保護環(huán)境等方面考慮都具有非常重要的意義。目前，全球每年造紙原料中約有1億噸來自于廢紙的回收利用，廢紙回收利用率較高的國家有美國、日本、韓國以及歐盟等國家，其廢紙回收利用率約為50％。我國紙張的年均消費量可達3500萬噸，如果按每年廢棄紙張占總消費量的1/3來計算的話，我國每年可回收利用1000萬噸以上的廢紙。但我國現(xiàn)階段實際的廢紙回收利用率較低，還不到40％。因此，廢紙回收與循環(huán)利用在我國還有很大的發(fā)展空間。
油墨粒子的去除是廢紙利用的關鍵之一，傳統(tǒng)的方法主要包括浮選法、洗滌法和篩選離心法，其作用原理和效果差異較大。浮選法是利用潤濕性不同來分離，對粒徑為10-1000微米的油墨粒子去除效果最佳；洗滌法是用水洗使雜質(zhì)通過孔道而除去，能有效地去除粒徑小于10微米的油墨粒子；篩選是通過粒子的大小和挺度不同來分離雜質(zhì)；離心凈化則主要根據(jù)比重的不同來分離雜質(zhì)，脫墨工藝的選擇基于紙種、設備和環(huán)保等各因素的綜合考慮。
彩色激光銅版廢紙是專用于彩色激光打印、復印和印刷的紙張，該紙種能保證色彩還原鮮艷生動、線條和文字筆劃清晰銳利，適合制作高質(zhì)量要求的文件、效果圖和標書。隨著人們生活水平的提高，該品種紙張的用量日益增大，其有效回用意義重大。廢紙漿中的殘余油墨顆粒，影響再生紙漿的白度和色度，少量的殘余油墨顆粒便會使再生漿的白度有所降低，影響紙張外觀和印刷質(zhì)量。對于不同印刷品來說，紙張纖維、油墨和印刷方式均有所不同，相應脫墨性能也有所變化。相對于其他紙張，彩色激光油墨主要是碳粉、熱塑性高聚物和各種染料組成，在常規(guī)的脫墨工藝中難以有效脫除，殘余油墨嚴重降低了脫墨漿的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，開發(fā)彩色激光銅版廢紙高效脫墨技術，降低殘余油墨量，這對于提高廢紙漿的品質(zhì)和產(chǎn)品的附加值有重大意義。
技術實現(xiàn)要素：
傳統(tǒng)彩色激光銅版廢紙脫墨主要包括碎漿、脫墨、洗滌和漂白等工段。本發(fā)明為降低彩色激光銅版廢紙漿的殘余油墨，在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程基礎上，以1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和LiClO4·3H2O的混合物為溶劑，采用脂肪酶和氫氧化鋰為助劑在超聲波作用下處理廢紙原料。本發(fā)明技術可潤脹纖維，弱化廢紙纖維與彩色激光油墨的連接作用，油墨易于脫除，纖維特性也得到改善，提升了彩色激光銅版廢紙漿的品質(zhì)。
本發(fā)明是通過以下措施來實現(xiàn)的：
將由1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和LiClO4·3H2O組合形成的混合溶劑加入到彩色激光銅版廢紙中，然后加入助劑脂肪酶和氫氧化鋰并使用中濃混合器混合均勻；混合后的物料加熱至預定溫度進行超聲波處理至預定時間；處理后的物料進行碎漿、洗滌、脫墨和漂白處理，洗滌廢液進入溶劑回收系統(tǒng)，回收的溶劑回用至溶劑處理段。
優(yōu)選的混合溶劑組成為：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽含量為85.0-96.0wt％，LiClO4·3H2O含量為4.0-15.0wt％，溶劑用量為3.5-6.0g/g漿。
優(yōu)選的脂肪酶的用量為1-3IU/g漿，氫氧化鋰0.6-1.8wt％。
優(yōu)選的加熱至預定溫度40-60℃，超聲波處理功率為240-360W、超聲頻率35-50kHz和預定時間18-35min。
碎漿是將廢紙離解成纖維，使交織成紙頁的纖維解離成單根纖維而又最大程度保持纖維原有的形態(tài)和強度，經(jīng)溶劑預處理后纖維間的內(nèi)聚力降低，靜電彩色油墨連接被弱化，碎漿易于完成，相應為后續(xù)脫墨和漂白處理的改善創(chuàng)造了條件，優(yōu)選的彩色激光銅版廢紙碎漿處理的條件為：NaOH用量1.0-1.5％，Na2SiO3用量2.1-2.6％，H2O2用量1.2-1.4％，脫墨劑用量0.3-0.5％，處理時間22-26min，紙漿濃度9.0-10.3％，分散轉(zhuǎn)速1400-1600rpm。
脫墨是將油墨粒子從廢紙中分離的處理過程，油墨粒子從纖維上的分離及適宜的油墨粒子大小可確保脫墨的順利進行，溶劑段處理及碎漿處理能后有效將彩色靜電油墨與銅版紙分離，保證了浮選脫墨的順利進行，優(yōu)選的脫墨條件為：脫墨劑用量0.40-0.52％，漿濃1.0-1.2％，脫墨時間15-25min，浮選脫墨。
漂白為脫除紙漿有色雜質(zhì)、提高纖維白度的工藝過程，針對廢紙生產(chǎn)工藝特點，采用堿性過氧化氫漂白工藝，優(yōu)選的漂白工藝條件為：NaOH用量1.10-1.25％，Na2SiO3用量2.4-2.6％，EDTA用量0.2-0.3％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.3-2.4％，溫度70℃，漂白時間2.0-2.4h。
優(yōu)選的脫墨劑為十八烷酸∶脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-10∶十二烷基苯磺酸鈉∶焦磷酸鈉∶Tween-60∶NaOH∶Na2SiO3∶H2O2以重量比5∶3∶3∶4∶5∶8∶10∶10混合得到的。
本發(fā)明溶劑處理段采用1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和LiClO4·3H2O混合物為溶劑，該溶劑體系結(jié)合了1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽中的乙酸根陰離子和LiClO4·3H2O的鋰陽離子的作用，且鋰離子體積小，滲透傳質(zhì)能力強，可構(gòu)建高效的陰陽離子協(xié)同作用體系，能針對彩色激光銅版廢紙纖維和油墨組成的特性，有效軟化紙漿纖維，降低纖維間和纖維與彩色激光印刷油墨間的結(jié)合力，并在脂肪酶和氫氧化鋰超聲波處理的協(xié)同作用下高效實現(xiàn)油墨離子的脫除，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)的彩色激光銅版廢紙漿的制取。
具體實施方式
為了進一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，這些描述只是進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
實施例1
常規(guī)彩色激光銅版廢紙制取脫墨漿，對廢紙進行水力碎漿處理，處理條件為：NaOH用量1.0％，Na2SiO3用量2.4％，H2O2用量1.3％，脫墨劑用量0.5％，處理時間26min，紙漿濃度9.0％，分散轉(zhuǎn)速1500rpm。碎漿后進入脫墨工段，脫墨條件為：脫墨劑用量0.4％，漿濃1.0％，脫墨時間16min，浮選脫墨。脫墨后洗滌漿料進行漂白處理，漂白工藝條件為：NaOH用量1.2％，Na2SiO3用量2.6％，EDTA用量0.25％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.34％，溫度70℃，漂白時間2h。所制取脫墨漿的性能指標為：白度78.4％ISO，殘余油墨量823.6ppm，松厚度2.02cm3·g-1，耐破指數(shù)2.85KPa·m2·g-1、抗張指數(shù)66.3N·m/g，撕裂指數(shù)4.56mN·m2·g-1。
采用本發(fā)明制取彩色激光銅版廢紙漿。脫墨前進行化學處理，溶劑組成為：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽85wt％，LiClO4·3H2O含量15wt％，溶劑用量為6.0g/g漿，脂肪酶用量3IU/g漿，氫氧化鋰用量1.8wt％，超聲處理的功率360W，超聲頻率40kHz，溫度50℃，處理時間18min。處理后漿料進入碎漿工段，然后洗滌漿料，廢液進入回收系統(tǒng)，漿料然后進行脫墨和漂白，工藝條件同常規(guī)處理。制取漿料的性能指標為：白度82.5％ISO，殘余油墨量385.9ppm，松厚度2.11cm3·g-1，耐破指數(shù)3.35KPa·m2·g-1、抗張指數(shù)72.3N·m/g，撕裂指數(shù)5.35mN·m2·g-1。采用本技術可降低彩色激光銅版廢紙漿的殘余油墨量53.1％，相應提高了紙漿的白度和物理強度，紙漿品質(zhì)得到顯著改善。
實施例2
常規(guī)彩色激光銅版廢紙制取脫墨漿，對廢紙進行水力碎漿處理，處理條件為：NaOH用量1.1％，Na2SiO3用量2.3％，H2O2用量1.3％，脫墨劑用量0.4％，處理時間22min，紙漿濃度9.8％，分散轉(zhuǎn)速1400rpm。碎漿后進入脫墨工段，脫墨條件為：脫墨劑用量0.52％，漿濃1.1％，脫墨時間25min，浮選脫墨。脫墨后洗滌漿料進行漂白處理，漂白工藝條件為：NaOH用量1.15％，Na2SiO3用量2.5％，EDTA用量0.2％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.4％，溫度70℃，漂白時間2.2h。所制取脫墨漿的性能指標為：白度79.1％ISO，殘余油墨量817.2ppm，松厚度2.07cm3·g-1，耐破指數(shù)2.91KPa·m2·g-1、抗張指數(shù)65.7N·m/g，撕裂指數(shù)4.63mN·m2·g-1。
采用本發(fā)明制取彩色激光銅版廢紙漿。脫墨前進行化學處理，溶劑組成為：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽87wt％，LiClO4·3H2O含量13wt％，溶劑用量為3.50g/g漿，脂肪酶用量2IU/g漿，氫氧化鋰用量1.2wt％，超聲處理的功率300W，超聲頻率35kHz，溫度60℃，處理時間35min。處理后漿料進入碎漿工段，然后洗滌漿料，廢液進入回收系統(tǒng)，漿料然后進行脫墨和漂白，工藝條件同常規(guī)處理。制取漿料的性能指標為：白度82.8％ISO，殘余油墨量365.4ppm，松厚度2.10cm3·g-1，耐破指數(shù)3.46KPa·m2·g-1、抗張指數(shù)71.9N·m/g，撕裂指數(shù)5.42mN·m2·g-1。采用本技術可降低彩色激光銅版廢紙漿的殘余油墨量55.3％，相應提高了紙漿的白度和物理強度，紙漿品質(zhì)得到顯著改善。
實施例3
常規(guī)彩色激光銅版廢紙制取脫墨漿，對廢紙進行水力碎漿處理，處理條件為：NaOH用量1.5％，Na2SiO3用量2.6％，H2O2用量1.4％，脫墨劑用量0.3％，處理時間24min，紙漿濃度10.2％，分散轉(zhuǎn)速1500rpm。碎漿后進入脫墨工段，脫墨條件為：脫墨劑用量0.44％，漿濃1.0％，脫墨時間20min，浮選脫墨。脫墨后洗滌漿料進行漂白處理，漂白工藝條件為：NaOH用量1.25％，Na2SiO3用量2.5％，EDTA用量0.3％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.3％，溫度70℃，漂白時間2.25h。所制取脫墨漿的性能指標為：白度80.1％ISO，殘余油墨量832.5ppm，松厚度2.02cm3·g-1，耐破指數(shù)3.14KPa·m2·g-1、抗張指數(shù)62.3N·m/g，撕裂指數(shù)4.47mN·m2·g-1。
采用本發(fā)明制取彩色激光銅版廢紙漿。脫墨前進行化學處理，溶劑組成為：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽96wt％，LiClO4·3H2O含量4wt％，溶劑用量為5.0g/g漿，脂肪酶用量1IU/g漿，氫氧化鋰用量0.6wt％，超聲處理的功率240W，超聲頻率50kHz，溫度40℃，處理時間27min。處理后漿料進入碎漿工段，然后洗滌漿料，廢液進入回收系統(tǒng)，漿料然后進行脫墨和漂白，工藝條件同常規(guī)處理。制取漿料的性能指標為：白度83.8％ISO，殘余油墨量376.4ppm，松厚度2.13cm3·g-1，耐破指數(shù)3.85KPa·m2·g-1、抗張指數(shù)74.5N·m/g，撕裂指數(shù)5.74mN·m2·g-1。采用本技術可降低彩色激光銅版廢紙漿的殘余油墨量54.8％，相應提高了紙漿的白度和物理強度，紙漿品質(zhì)得到顯著改善。
實施例4
常規(guī)彩色激光銅版廢紙制取脫墨漿，對廢紙進行水力碎漿處理，處理條件為：NaOH用量1.2％，Na2SiO3用量2.1％，H2O2用量1.2％，脫墨劑用量0.4％，處理時間25min，紙漿濃度10.3％，分散轉(zhuǎn)速1600rpm。碎漿后進入脫墨工段，脫墨條件為：脫墨劑用量0.48％，漿濃1.2％，脫墨時間15min，浮選脫墨。脫墨后洗滌漿料進行漂白處理，漂白工藝條件為：NaOH用量1.1％，Na2SiO3用量2.4％，EDTA用量0.28％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.36％，溫度70℃，漂白時間2.4h。所制取脫墨漿的性能指標為：白度78.6％ISO，殘余油墨量856.9ppm，松厚度2.04cm3·g-1，耐破指數(shù)3.35KPa·m2·g-1、抗張指數(shù)65.2N·m/g，撕裂指數(shù)4.74mN·m2·g-1。
采用本發(fā)明制取彩色激光銅版廢紙漿，溶劑為實施例3中經(jīng)回收系統(tǒng)回收的溶劑，脫墨前進行化學處理，溶劑用量為4.8g/g漿，補加脂肪酶用量1.0IU/g漿，補加氫氧化鋰用量0.6wt％，超聲處理的功率300W，超聲頻率50kHz，溫度50℃，處理時間20min。處理后漿料進入碎漿工段，然后洗滌漿料，廢液進入回收系統(tǒng)，漿料然后進行脫墨和漂白，工藝條件同常規(guī)處理。制取漿料的性能指標為：白度83.2％ISO，殘余油墨量435.4ppm，松厚度2.20cm3·g-1，耐破指數(shù)3.89KPa·m2·g-1、抗張指數(shù)76.9N·m/g，撕裂指數(shù)5.83mN·m2·g-1。采用本技術可降低彩色激光銅版廢紙漿的殘余油墨量49.2％，回收的溶劑仍然具備優(yōu)良的脫墨性能，相應提高了紙漿的白度和物理強度，紙漿品質(zhì)得到顯著改善。
另外，與我們前期的發(fā)明專利“一種改善混合辦公廢紙脫墨漿性能的方法ZL201110287439.3”進行了對比，以彩色激光銅版廢紙為原料，采用該發(fā)明技術制取廢紙漿，其殘余油墨量僅能達到587.2ppm，殘余油墨量僅能降低31.5％，作用效果大大降低，本發(fā)明能更針對性地作用于彩色激光銅版廢紙。