专利名称：废纸油墨和胶粘物混合杂质的同步去除剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及废纸制浆中油墨、胶粘物的去除，具体涉及一种废纸油墨和胶粘物混合杂质同步去除剂及其制备方法。
背景技术：
二次纤维是重要的造纸原料之一，废纸的回用是解决造纸工业面临的原料短缺、 污染严重等问题的有效途径。利用废纸生产再生纸具有环境污染少、工艺流程简单、能耗低等诸多优点，具有良好的经济和社会效益。废纸作为造纸原料与原始的植物纤维原料相比，一般不含果胶、树脂、溶剂抽出物、灰分等植物原料及天然所固有的有机物和无机物杂质。组成废纸的主要成分是纤维素和半纤维素，其次是由于加工和使用而带入的杂物。这些杂物多种多样，包括油墨、蜡类、树脂浸渍物、塑料薄膜、金属薄膜、合成树脂、热熔物、胶黏剂、各种无机填料、涂料以及装订书钉、油污、泥沙等。废纸的组成虽然比较复杂，但比使用原始植物纤维制浆造纸要简便容易的多，再生纤维制浆不仅生产流程简化，大大节省设备投资，而且还可节约电力、燃料和化学药品，使生产成本大为下降；但废纸中的各种杂物对制浆造纸极其有害，许多杂质的去除又不容易，所以废纸的高效清洁回用面临着很多问题。其中，尤以油墨和胶粘物带来的影响最为突出。目前，虽然废纸脱墨工艺和设备发展的已较为成熟，但是印刷业使用的油墨配方和印刷技术却在不断发展中，由此也使得废纸脱墨技术不可能固守现有的技术，而必须不断随之发展和改进。此外，废纸中的胶粘物对于造纸业危害也日趋严重，给造纸工业向着节能减排的现代化模式发展带来不利影响。因此，面对这些生产实践中不断出现的问题，必须对废纸脱墨技术和胶黏物去除问题继续深入研究。在当前废纸原料质量不断恶化的情况下，仍旧将脱墨和胶黏物两个问题分别进行研究已不能满足生产实践的需要，只有全面看待这个问题，研究杂质的综合去除效果，才更具有现实意义。
发明内容
为提高废纸浮选效果，同时降低油墨和胶粘物含量，本发明提供废纸油墨和胶粘物混合杂质的同步去除剂及其制备方法。废废纸油墨和胶粘物混合杂质的同步去除剂的制备，通过以下技术方案得以实现(1)将木素原料或制浆废液调整成质量浓度为10% 15%的溶液后进行分级，取分子量3000 5000之间的部分，进行浓缩、干燥处理，得到精制的木素原料；(2)将精制的木素原料用NaOH溶液溶解后，加入甲醛溶液，在40°C 80°C条件下进行羟甲基化反应2h 5h ；NaOH溶液与精制的木素原料的体积质量比为6ml/g IOml/ g ；甲醛与精制的木素原料的体积质量比为10ml/g 15ml/g ；
(3)调节经步骤(2)处理之后的反应液的pH< 3，得到沉淀，或将经步骤⑵处理后的反应液浓缩，然后干燥；所得沉淀或干燥后固体即为木素改性产物；调节PH采用稀盐酸或稀硫酸；(4)将矿物粘土原土进行高温煅烧，得到煅烧矿物粘土 ；然后将其与烷基铵溶液混合，经超声波处理12h 48h，然后离心超声处理所得到的产物，去除上层液体，用水洗涤剩余固体3次 5次，再将固体干燥并磨碎，过200目 400目筛，得到有机改性的矿物粘土；(5)将木素改性产物12% 20%、油墨捕集剂15% 20%、渗透剂或者乳化剂 8% 12%、稳泡剂 5%，余量为有机改性矿物粘土混合，复合成同步去除剂；以上百分数均为质量百分数。或者先按步骤(4)制备有机改性的矿物粘土，再按步骤(1)至(3)所述制备得到木素改性产物，然后再按步骤(5)复配，混合得到同步去除剂。所述烷基铵为碳原子数为12 18的烷基卤化铵，其用量为煅烧矿物粘土质量的 0. 01倍 0. 05倍；超声波处理频率80KHz ΙΟΟΚΗζ、温度40°C 80°C。所述油墨捕集剂为碳原子数12 18的长链脂肪酸盐类。作为优选的，所述长链脂肪酸盐类为月桂酸、肉豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸、油酸的钠盐或钾盐中的一种以上。所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类物质，如AE0-9 ；乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类物质，如0P-10。所述稳泡剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。作为优选的，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠或α-烯基磺酸钠；非离子表面活性剂为碳原子数为12 18的直连烷基醇酰胺或十二烷基二甲基氧化胺。所述有机矿物粘土制备所用的原料为硅藻土、膨润土或坡缕石。为进一步实现发明目的，所述温煅烧的温度为200°C 500°C，煅烧时间为0. 5h 2. 5h
由上述制备方法所制备得到的油墨和胶粘物混合杂质的同步去除剂，其应用于废纸浆脱墨后其白度增值接近70%，胶粘物去除率也在55%以上。与现有技术相比，本发明具有以下优点1、本发明所制备的同步去除剂可以在浮选过程中高效的去除油墨、胶粘物混合杂质，可以提高生产效率，减少后续工段的能耗；2、本发明为木素高值化利用提供了一个具体的应用方向，同时还能创造一定的经济效益；3、本发明方法工艺简单，易于制备。
具体实施例方式下面结合一些具体的应用实例对本发明做进一步详细的描述。这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、结合、简化，均为等效形式，同样属于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1(1)将碱法制浆废液配制成质量分数为10%的溶液，用超滤机对溶液中木素原料进行分级，取分子量3000 5000之间的部分，进行浓缩、干燥处理，得到精制的木素原料；(2)取精制的木素原料100g，加入600ml 10%的NaOH溶液和1500ml37%的甲醛溶液，然后加水至2500ml，在80°C条件下反应2h ；反应完毕后，用10%的稀盐酸调节pH < 3， 产物沉淀析出，离心，去除上层清液，沉淀用PH = 2的水洗涤3次，之后在35°C下真空干燥， 得到木素改性产物；(3)将硅藻土原土在500°C条件下煅烧0. 5h，得到煅烧硅藻土 ；(4)在反应器内再加入400ml水，取IOOg煅烧硅藻土放入反应器，另取Ig十二烷基三甲基溴化铵用IOOml水溶解，也加入反应器内，之后将反应器放入超声波发生器内，在频率80KHz、温度80°C条件下超声波处理12h ；(5)超声波处理完成后，将产物离心、去除上层液体，用水洗涤固体3次，将固体风干，磨碎后过300目筛，得到有机改性的硅藻土；(6)分别取IOg硬脂酸钾、软脂酸钾10g、12g木素改性产物、8g渗透剂AE0_9、lg 十二烷基硫酸钠和59g有机改性的硅藻土，加入到反应器内，搅拌均勻，该去除剂编号1#。实施例2(1)将酸性亚硫酸盐法制浆废液调制成质量分数为12%的溶液，用超滤机对溶液中木素原料进行分级，取分子量3000 5000之间的部分，进行浓缩、干燥处理，得到精制的木素原料；(2)取精制的木素原料100g，加入IOOOmllO %的NaOH溶液和1500ml37%的甲醛溶液，然后加水至3000ml，在40°C条件下反应5h ；反应完毕后，超滤浓缩反应液，然后在 45°C下真空干燥，得到木素改性产物；(3)将膨润土原土在300°C条件下煅烧1. 5h，得到煅烧膨润土 ；(4)在反应器内再加入400ml水，取IOOg煅烧硅藻土放入反应器，另取5g十六烷基三甲基氯化铵用IOOml水溶解，也加入反应器内，之后将反应器放入超声波发生器内，频率80KHz、温度60°C条件下超声波处理48h ；(5)超声波处理完成后，将产物离心、去除上层液体，用水洗涤固体5次，将固体烘干，磨碎后过300目筛，得到有机改性的膨润土 ；(6)分别取15g月桂酸酸钠、20g木素改性产物、12g乳化剂OP-IOUga -烯基磺酸钠和52g有机改性的膨润土，加入到反应器内，搅拌均勻，该去除剂编号2#。实施例3(1)将木素磺酸盐配制成质量分数为10%的溶液，用超滤机对溶液中木素原料进行分级，取分子量3000 5000之间的部分，进行浓缩、干燥处理，得到精制的木素原料；(2)取精制的木素原料200g，加入1200ml 10%的NaOH溶液和2000ml37%的甲醛溶液，然后加水至3500ml，在60°C条件下反应3h ；反应完毕后，将反应液旋转蒸发浓缩，然后在50°C下真空干燥，得到木素改性产物；(3)将坡缕石原土在400°C条件下煅烧lh，得到煅烧坡缕石；(4)在反应器内再加入400ml水，取IOOg煅烧硅藻土放入反应器，另取3g十四烷基三甲基溴化铵用IOOml水溶解，也加入反应器内，之后将反应器放入超声波发生器内，在频率ΙΟΟΚΗζ、温度50°C条件下超声波处理24h ；(5)超声波处理完成后，将产物离心、去除上层液体，用水洗涤固体4次，将固体烘干，磨碎后过300目筛，得到有机改性的坡缕石；(6)分别取15g硬脂酸钾、5g月桂酸钠、20g木素改性产物、IOg渗透剂AE0_9、3g 十二烷基二甲基氧化胺和47g有机改性的坡缕石，加入到反应器内，搅拌均勻，该去除剂编号3#。实施例4(1)将碱木素配制成质量分数为10%的溶液，用超滤机对溶液中木素原料进行分级，取分子量3000 5000之间的部分，进行浓缩、干燥处理，得到精制的木素原料；(2)取精制的木素原料100g，加入800ml 10%的NaOH溶液和1500ml37%的甲醛溶液，然后加水至1000ml，在50°C条件下反应4h ；反应完毕后，用10%的稀盐酸调节pH < 3， 产物沉淀析出，离心，去除上层清液，沉淀用PH = 2的水洗涤3次，之后在30°C下真空干燥， 得到木素改性产物；(3)将硅藻土原土在200°C条件下煅烧2. 5h，得到煅烧硅藻土 ；(4)在反应器内再加入400ml水，取IOOg煅烧硅藻土放入反应器，另取2g十二烷基三甲基溴化铵用IOOml水溶解，也加入反应器内，之后将反应器放入超声波发生器内，频率80KHz、温度70°C条件下超声波处理36h ；(5)超声波处理完成后，将产物离心、去除上层液体，用水洗涤固体3次，将固体风干，磨碎后过300目筛，得到有机改性的硅藻土；(6)分别取12g软脂酸钠、15g木素改性产物、8g乳化剂0P_10、5g十二烷基硫酸钠和60g有机改性的硅藻土，加入到反应器内，搅拌均勻，该去除剂编号4#。同步去除剂的应用以废书刊纸为例，对本发明各实施例所制备的同步去除剂进行碎浆和浮选试验。碎浆条件为碎浆浆浓13%，温度60°C，时间20min ；化学品添加量为(均相对于绝干浆质量而言)Na0H0. 5%，Na2SiO3O. 3%，H2O2O. 5%，同步去除剂用量0.2%，以上。碎浆机美国产FORMAX N-100型碎浆机，最高碎浆浓度为15%。浮选条件为浆浓1%，时间5min，温度50°C。浮选设备德国VIOTH公司产 Delta25实验室用浮选脱墨槽，有效容积为23L。胶粘物检测取20g绝干浆经筛分仪筛分，筛分仪为加拿大Pulmac公司制造 MasterScreen MS-B3型，所用筛缝为0. 15mm，配套软件为美国ApogeeSystems公司研发的 Spec&Scan,配合惠普扫描仪使用。分别检测碎后和浮后胶粘物含量。以不加任何化学药品和同步去除剂的浆料作对照实验。白度及残余油墨在 ColorTouch PC型残余油墨测定仪上测定。白度、残余油墨和胶粘物的检测结果分别如表 1、表2和表3所示。表 1
权利要求
1.废纸油墨和胶粘物混合杂质的同步去除剂的制备方法，其特征在于步骤如下(1)将木素原料或制浆废液调制成质量浓度为10% 15%的溶液后进行分级，取分子量3000 5000之间的部分，进行浓缩、干燥处理，得到精制的木素原料；(2)将精制的木素原料用NaOH溶液溶解后，加入甲醛溶液，在40°C 80°C条件下进行羟甲基化反应2h 5h ；NaOH溶液与精制的木素原料的体积质量比为6ml/g 10ml/g ；甲醛与精制的木素原料的体积质量比为10ml/g 15ml/g ；(3)调节经步骤(2)处理之后的反应液的pH<3，得到沉淀，或将经步骤(2)处理后的反应液浓缩，然后干燥；所得沉淀或干燥后固体即为木素改性产物；(4)将矿物粘土原土进行高温煅烧，得到煅烧矿物粘土；然后将其与烷基铵溶液混合， 经超声波处理12h 48h，然后离心超声处理所得到的产物，去除上层液体，用水洗涤剩余固体3次 5次，再将固体干燥并磨碎，过200目 400目筛，得到有机改性的矿物粘土；(5)将木素改性产物12% 20 %、油墨捕集剂15 % 20 %、渗透剂或者乳化剂8 0Z0 12%、稳泡剂 5%，余量为有机改性矿物粘土混合，复合成同步去除剂；以上百分数均为质量百分数；或者先按步骤(4)制备有机改性的矿物粘土，再按步骤(1)至(3)所述制备得到木素改性产物，然后再按步骤(5)复配，混合得到同步去除剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述烷基铵为碳原子数为12 18的烷基卤化铵，其用量为煅烧矿物粘土质量的0. 01倍 0. 05倍；超声波处理频率SOKHz IOOKHz、温度 40°C 80"C。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述油墨捕集剂为碳原子数12 18 的长链脂肪酸盐类。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述长链脂肪酸盐类为月桂酸、肉豆蔻酸、软脂酸、硬脂酸、油酸的钠盐或钾盐中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类物质；乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚类物质。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述稳泡剂为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠或α “烯基磺酸钠；非离子表面活性剂为碳原子数为12 18的直连烷基醇酰胺或十二烷基二甲基氧化胺。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述有机矿物粘土制备所用的原料为硅藻土、膨润土或坡缕石。
9.根据权利要求1至8之一所述的制备方法，其特征在于所述高温煅烧的温度为 200500°C，煅烧时间为 0. 5h 2. 5h。
10.权利要求1至9之一所述制备方法所制备得油墨和胶粘物混合杂质的同步去除剂。
全文摘要
本发明提供废纸油墨和胶粘物混合杂质的同步去除剂及其制备方法。先将木素原料或制浆废液经超滤分级，取分子量在3000～5000之间的组分，之后与甲醛在碱性条件下进行羟甲基化改性，得到木素改性产物；将无机矿物粘土煅烧后，再用烷基铵进行改性处理，得到有机改性的矿物粘土；将12％～20％木素改性产物、有机改性的矿物粘土、15％～20％油墨捕集剂、8％～12％渗透剂或乳化剂、1％～5％稳泡剂、余量为有机改性矿物粘土按配方复合得到同步去除剂(以上百分数均为质量百分数)。本发明方法简单易制备，所得到的同步去除剂在二次纤维碎浆、浮选中对白度增加、油墨和胶粘物的去除，有很好的效果。
文档编号D21C5/02GK102505548SQ201110348449
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月7日 优先权日2011年11月7日
发明者李擘, 武书彬, 毛翠平, 赵媛媛 申请人:华南理工大学