本发明涉及一种改善彩色激光铜版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LiClO4·3H2O混合液为溶剂，在脂肪酶和氢氧化锂的作用下超声处理废纸原料，降低彩色激光铜版废纸脱墨浆残余油墨的方法。
背景技术：
废纸是制浆造纸业的重要纤维原料，也称为二次纤维(secondary fiber)，是指将原纸经不同印刷方式印刷后再经过脱墨处理后作为造纸原料的纸张。对废纸进行回收并循环利用，无论从经济效益、社会效益还是保护环境等方面考虑都具有非常重要的意义。目前，全球每年造纸原料中约有1亿吨来自于废纸的回收利用，废纸回收利用率较高的国家有美国、日本、韩国以及欧盟等国家，其废纸回收利用率约为50％。我国纸张的年均消费量可达3500万吨，如果按每年废弃纸张占总消费量的1/3来计算的话，我国每年可回收利用1000万吨以上的废纸。但我国现阶段实际的废纸回收利用率较低，还不到40％。因此，废纸回收与循环利用在我国还有很大的发展空间。
油墨粒子的去除是废纸利用的关键之一，传统的方法主要包括浮选法、洗涤法和筛选离心法，其作用原理和效果差异较大。浮选法是利用润湿性不同来分离，对粒径为10-1000微米的油墨粒子去除效果最佳；洗涤法是用水洗使杂质通过孔道而除去，能有效地去除粒径小于10微米的油墨粒子；筛选是通过粒子的大小和挺度不同来分离杂质；离心净化则主要根据比重的不同来分离杂质，脱墨工艺的选择基于纸种、设备和环保等各因素的综合考虑。
彩色激光铜版废纸是专用于彩色激光打印、复印和印刷的纸张，该纸种能保证色彩还原鲜艳生动、线条和文字笔划清晰锐利，适合制作高质量要求的文件、效果图和标书。随着人们生活水平的提高，该品种纸张的用量日益增大，其有效回用意义重大。废纸浆中的残余油墨颗粒，影响再生纸浆的白度和色度，少量的残余油墨颗粒便会使再生浆的白度有所降低，影响纸张外观和印刷质量。对于不同印刷品来说，纸张纤维、油墨和印刷方式均有所不同，相应脱墨性能也有所变化。相对于其他纸张，彩色激光油墨主要是碳粉、热塑性高聚物和各种染料组成，在常规的脱墨工艺中难以有效脱除，残余油墨严重降低了脱墨浆的产品质量。因此，开发彩色激光铜版废纸高效脱墨技术，降低残余油墨量，这对于提高废纸浆的品质和产品的附加值有重大意义。
技术实现要素：
传统彩色激光铜版废纸脱墨主要包括碎浆、脱墨、洗涤和漂白等工段。本发明为降低彩色激光铜版废纸浆的残余油墨，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LiClO4·3H2O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原料。本发明技术可润胀纤维，弱化废纸纤维与彩色激光油墨的连接作用，油墨易于脱除，纤维特性也得到改善，提升了彩色激光铜版废纸浆的品质。
本发明是通过以下措施来实现的：
将由1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐和LiClO4·3H2O组合形成的混合溶剂加入到彩色激光铜版废纸中，然后加入助剂脂肪酶和氢氧化锂并使用中浓混合器混合均匀；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。
优选的混合溶剂组成为：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸盐含量为85.0-96.0wt％，LiClO4·3H2O含量为4.0-15.0wt％，溶剂用量为3.5-6.0g/g浆。
优选的脂肪酶的用量为1-3IU/g浆，氢氧化锂0.6-1.8wt％。
优选的加热至预定温度40-60℃，超声波处理功率为240-360W、超声频率35-50kHz和预定时间18-35min。
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，静电彩色油墨连接被弱化，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，优选的彩色激光铜版废纸碎浆处理的条件为：NaOH用量1.0-1.5％，Na2SiO3用量2.1-2.6％，H2O2用量1.2-1.4％，脱墨剂用量0.3-0.5％，处理时间22-26min，纸浆浓度9.0-10.3％，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彩色静电油墨与铜版纸分离，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0.40-0.52％，浆浓1.0-1.2％，脱墨时间15-25min，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1.10-1.25％，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％，温度70℃，漂白时间2.0-2.4h。
优选的脱墨剂为十八烷酸∶脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-10∶十二烷基苯磺酸钠∶焦磷酸钠∶Tween-60∶NaOH∶Na2SiO3∶H2O2以重量比5∶3∶3∶4∶5∶8∶10∶10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LiClO4·3H2O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LiClO4·3H2O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，能针对彩色激光铜版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彩色激光印刷油墨间的结合力，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，能够实现高品质的彩色激光铜版废纸浆的制取。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实例对本发明优选实施方案进行描述，这些描述只是进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
常规彩色激光铜版废纸制取脱墨浆，对废纸进行水力碎浆处理，处理条件为：NaOH用量1.0％，Na2SiO3用量2.4％，H2O2用量1.3％，脱墨剂用量0.5％，处理时间26min，纸浆浓度9.0％，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1.0％，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0.25％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.34％，温度70℃，漂白时间2h。所制取脱墨浆的性能指标为：白度78.4％ISO，残余油墨量823.6ppm，松厚度2.02cm3·g-1，耐破指数2.85KPa·m2·g-1、抗张指数66.3N·m/g，撕裂指数4.56mN·m2·g-1。
采用本发明制取彩色激光铜版废纸浆。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85wt％，LiClO4·3H2O含量15wt％，溶剂用量为6.0g/g浆，脂肪酶用量3IU/g浆，氢氧化锂用量1.8wt％，超声处理的功率360W，超声频率40kHz，温度50℃，处理时间18min。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82.5％ISO，残余油墨量385.9ppm，松厚度2.11cm3·g-1，耐破指数3.35KPa·m2·g-1、抗张指数72.3N·m/g，撕裂指数5.35mN·m2·g-1。采用本技术可降低彩色激光铜版废纸浆的残余油墨量53.1％，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
常规彩色激光铜版废纸制取脱墨浆，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22min，纸浆浓度9.8％，分散转速1400rpm。碎浆后进入脱墨工段，脱墨条件为：脱墨剂用量0.52％，浆浓1.1％，脱墨时间25min，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1.15％，Na2SiO3用量2.5％，EDTA用量0.2％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.4％，温度70℃，漂白时间2.2h。所制取脱墨浆的性能指标为：白度79.1％ISO，残余油墨量817.2ppm，松厚度2.07cm3·g-1，耐破指数2.91KPa·m2·g-1、抗张指数65.7N·m/g，撕裂指数4.63mN·m2·g-1。
采用本发明制取彩色激光铜版废纸浆。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87wt％，LiClO4·3H2O含量13wt％，溶剂用量为3.50g/g浆，脂肪酶用量2IU/g浆，氢氧化锂用量1.2wt％，超声处理的功率300W，超声频率35kHz，温度60℃，处理时间35min。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82.8％ISO，残余油墨量365.4ppm，松厚度2.10cm3·g-1，耐破指数3.46KPa·m2·g-1、抗张指数71.9N·m/g，撕裂指数5.42mN·m2·g-1。采用本技术可降低彩色激光铜版废纸浆的残余油墨量55.3％，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
常规彩色激光铜版废纸制取脱墨浆，对废纸进行水力碎浆处理，处理条件为：NaOH用量1.5％，Na2SiO3用量2.6％，H2O2用量1.4％，脱墨剂用量0.3％，处理时间24min，纸浆浓度10.2％，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1.25％，Na2SiO3用量2.5％，EDTA用量0.3％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.3％，温度70℃，漂白时间2.25h。所制取脱墨浆的性能指标为：白度80.1％ISO，残余油墨量832.5ppm，松厚度2.02cm3·g-1，耐破指数3.14KPa·m2·g-1、抗张指数62.3N·m/g，撕裂指数4.47mN·m2·g-1。
采用本发明制取彩色激光铜版废纸浆。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96wt％，LiClO4·3H2O含量4wt％，溶剂用量为5.0g/g浆，脂肪酶用量1IU/g浆，氢氧化锂用量0.6wt％，超声处理的功率240W，超声频率50kHz，温度40℃，处理时间27min。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376.4ppm，松厚度2.13cm3·g-1，耐破指数3.85KPa·m2·g-1、抗张指数74.5N·m/g，撕裂指数5.74mN·m2·g-1。采用本技术可降低彩色激光铜版废纸浆的残余油墨量54.8％，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
常规彩色激光铜版废纸制取脱墨浆，对废纸进行水力碎浆处理，处理条件为：NaOH用量1.2％，Na2SiO3用量2.1％，H2O2用量1.2％，脱墨剂用量0.4％，处理时间25min，纸浆浓度10.3％，分散转速1600rpm。碎浆后进入脱墨工段，脱墨条件为：脱墨剂用量0.48％，浆浓1.2％，脱墨时间15min，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0.28％，MgSO4用量0.05％，H2O2用量2.36％，温度70℃，漂白时间2.4h。所制取脱墨浆的性能指标为：白度78.6％ISO，残余油墨量856.9ppm，松厚度2.04cm3·g-1，耐破指数3.35KPa·m2·g-1、抗张指数65.2N·m/g，撕裂指数4.74mN·m2·g-1。
采用本发明制取彩色激光铜版废纸浆，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4.8g/g浆，补加脂肪酶用量1.0IU/g浆，补加氢氧化锂用量0.6wt％，超声处理的功率300W，超声频率50kHz，温度50℃，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83.2％ISO，残余油墨量435.4ppm，松厚度2.20cm3·g-1，耐破指数3.89KPa·m2·g-1、抗张指数76.9N·m/g，撕裂指数5.83mN·m2·g-1。采用本技术可降低彩色激光铜版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，与我们前期的发明专利“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，以彩色激光铜版废纸为原料，采用该发明技术制取废纸浆，其残余油墨量仅能达到587.2ppm，残余油墨量仅能降低31.5％，作用效果大大降低，本发明能更针对性地作用于彩色激光铜版废纸。