一種環(huán)保型廢紙?zhí)幚韯┑难芯?/h1>
2020-01-19 06:19:06VladimirGrigorievTeaHannuksela凱米拉化學(xué)品公司
生活用紙 2020年1期
Vladimir Grigoriev，Tea Hannuksela 凱米拉化學(xué)品公司
傳統(tǒng)碎解助劑的風(fēng)險和局限性
處理具有高濕強(qiáng)度的損紙或回收纖維是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。有時，較強(qiáng)的機(jī)械剪切力、高溫、氫氧化鈉等傳統(tǒng)方式在合理的碎解時間內(nèi)不能獲得足夠的勻度，特別是對于老化的加工損紙。因此，對于難處理的濕強(qiáng)紙，需要額外的氧化劑來打破濕強(qiáng)樹脂的強(qiáng)共價鍵[1]。
次氯酸鈉曾被用于濕強(qiáng)紙的碎解助劑，但目前已很少使用，次氯酸鹽作為危險化學(xué)品，需要特殊處理。它也是游離氯的來源，可造成金屬腐蝕，并在紙張和污水中產(chǎn)生可吸附有機(jī)鹵化物（AOX）。如果損紙碎解后沒有對殘留量進(jìn)行仔細(xì)控制，轉(zhuǎn)移到濕部的氯離子會破壞部分濕強(qiáng)樹脂，降低其效果。高濃度的游離氯也可能對揚(yáng)克缸涂層和設(shè)備運行性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
由于次氯酸鹽的非環(huán)保性和安全性問題，其在碎解過程中的使用已經(jīng)呈下降趨勢，但仍然有很多生活用紙生產(chǎn)商使用它。
新的可吸附有機(jī)鹵化物法規(guī)會促使生活用紙生產(chǎn)商尋找替代產(chǎn)品，至少在歐洲是這種趨勢。歐盟工業(yè)排放指令2010/75/EU已于2018年9月生效，下調(diào)了濕強(qiáng)紙生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水中的AOX限值，從150g/t下降到50g/t[2]。
直到最近，過硫酸鹽仍然是唯一的替代化學(xué)品。各種過硫酸鹽以粉末的形式應(yīng)用，盡管有缺點，但和次氯酸鹽（無Cl）相比，過硫酸鹽粉末不會快速溶解，氧化電位更低。該化學(xué)品的環(huán)境特性更受歡迎。但它需要更長的碎解時間和更高的溫度，且生產(chǎn)中必須添加氫氧化鈉，以獲得過硫酸鹽的理想效果，但堿性環(huán)境會導(dǎo)致纖維泛黃。此外，也有一些關(guān)于對揚(yáng)克缸涂層性能產(chǎn)生負(fù)面影響的報告。
FennoSpec 9368——新的環(huán)保型碎解劑
凱米拉研發(fā)的FennoSpec 9368可作為次氯酸鹽的環(huán)保型替代品，該產(chǎn)品的基本成分是過碳酸鈉，為顆粒狀，如圖1所示，其突出優(yōu)點是具有優(yōu)越的環(huán)保特性，不會產(chǎn)生有害殘留物。
圖1 FennoSpec 9368
這種獨特的化學(xué)特性是由于產(chǎn)品既具有堿性又具有氧化功能，快速溶解的FetnnoSpec 9368能夠?qū)⑻妓徕c和過氧化氫釋放進(jìn)溶液中，使系統(tǒng)呈堿性環(huán)境（pH9～10）并具備氧化能力，有利于破壞紙張中濕強(qiáng)樹脂的作用。
FennoSpec 9368產(chǎn)品采用白色紙袋包裝，每袋10kg，白色紙袋可一起投入碎解機(jī)，損紙碎解后，只留下水和碳酸鈉。因此，該產(chǎn)品不會產(chǎn)生AOX，并且已經(jīng)獲得了環(huán)保監(jiān)管部門的重要審批。
相對于過硫酸鹽，F(xiàn)ennoSpec 9368還具有快速溶解的優(yōu)點，這有助于減少碎解時間。圖2顯示，用FennoSpec 9368替代過硫酸鹽，可提高碎解效率。
圖2 手抄片顯微圖
纖維分布的均勻性清楚地表明，和不添加碎解劑或添加過硫酸鹽相比，添加FennoSpec 9368碎解劑后的纖維分散性更優(yōu)。
使用FennoSpec 9368不需要再額外添加氫氧化鈉，因為其本身就可以形成pH9～10的堿性環(huán)境。在對老化的加工損紙或利樂包廢紙等難處理的纖維進(jìn)行處理時，添加氫氧化鈉可進(jìn)一步加強(qiáng)FennoSpec 9368的作用。圖3所示為FennoSpec 9368與過硫酸鹽的中試試驗結(jié)果。
圖3 使用不同碎解助劑的手抄片的裂斷強(qiáng)度
圖3所示為利樂包廢紙碎解后制成的手抄片，裂斷強(qiáng)度越高表示碎解效果越好。
碎解階段的高溫非常有利于產(chǎn)品快速分解，過氧化物更具活性。通常來說，在35°C和pH為9.5或更高的條件下，F(xiàn)ennoSpec 9368的效用最佳。
通常情況下，溫度越高，反應(yīng)的速度越快。FennoSpec 9368要求的溫度仍然低于過硫酸鹽。過硫酸鹽要求熱堿性條件，需達(dá)到70°C和pH 10以上[3]。
FennoSpec 9368的應(yīng)用實例
FennoSpec 9368不僅成功應(yīng)用在生活用紙生產(chǎn)中，也可用在利樂枕包裝、包裝紙甚至標(biāo)簽紙生產(chǎn)中。本質(zhì)上講，其在處理損紙的過程中應(yīng)用效果很好。
表1顯示了FennoSpec 9368在濕強(qiáng)損紙中應(yīng)用的案例研究。
表1 FennoSpec 9368案例研究：用于濕強(qiáng)損紙碎解過程
在適當(dāng)?shù)乃榻鈼l件下，F(xiàn)ennoSpec 9368反應(yīng)迅速，既可以縮短碎解時間，也可使碎解機(jī)能夠處理難度更大、重復(fù)利用的濕強(qiáng)紙原料。
FennoSpec 9368不像次氯酸鹽一樣能夠?qū)垵{進(jìn)行漂白，但是由于在使用過程中會釋放過氧化氫，因此可避免堿性泛黃的問題。
總結(jié)
FennoSpec 9368是新型環(huán)保濕強(qiáng)紙碎解助劑，可以為生活用紙生產(chǎn)商提供經(jīng)濟(jì)效益。可將其作為危險、非環(huán)保次氯酸鹽的替代品，特別是在歐洲地區(qū)，當(dāng)?shù)匾褜嵭懈訃?yán)格的AOX規(guī)范。
FennoSpec 9368相較于過硫酸鹽等其他粉末狀替代品，也具有優(yōu)勢。以下是對FennoSpec 9368效益和優(yōu)點的總結(jié)：
●優(yōu)越的環(huán)保性能、安全、易操作
——無氯、無AOX、無腐蝕；
——可直接投入碎解機(jī)的包裝袋，10kg/袋。
●相比其他氧化劑，更有效的碎解作用
——快速溶解、碎解時間更短、節(jié)能；
——可處理更難處理的濕強(qiáng)纖維；
——纖維流失更少。
●改善紙頁質(zhì)量
——更加均勻的碎解效果，改善紙頁結(jié)構(gòu)，提高干強(qiáng)度；
——提高白度，不會產(chǎn)生堿性泛黃現(xiàn)象。
注：FennoSpec、FennoStrength和FennoBond均為凱米拉Oyj或其子公司的注冊商標(biāo)。
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次氯酸鈉曾被用于濕強(qiáng)紙的碎解助劑，但目前已很少使用，次氯酸鹽作為危險化學(xué)品，需要特殊處理。它也是游離氯的來源，可造成金屬腐蝕，并在紙張和污水中產(chǎn)生可吸附有機(jī)鹵化物（AOX）。如果損紙碎解后沒有對殘留量進(jìn)行仔細(xì)控制，轉(zhuǎn)移到濕部的氯離子會破壞部分濕強(qiáng)樹脂，降低其效果。高濃度的游離氯也可能對揚(yáng)克缸涂層和設(shè)備運行性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
由于次氯酸鹽的非環(huán)保性和安全性問題，其在碎解過程中的使用已經(jīng)呈下降趨勢，但仍然有很多生活用紙生產(chǎn)商使用它。
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圖1 FennoSpec 9368
這種獨特的化學(xué)特性是由于產(chǎn)品既具有堿性又具有氧化功能，快速溶解的FetnnoSpec 9368能夠?qū)⑻妓徕c和過氧化氫釋放進(jìn)溶液中，使系統(tǒng)呈堿性環(huán)境（pH9～10）并具備氧化能力，有利于破壞紙張中濕強(qiáng)樹脂的作用。
FennoSpec 9368產(chǎn)品采用白色紙袋包裝，每袋10kg，白色紙袋可一起投入碎解機(jī)，損紙碎解后，只留下水和碳酸鈉。因此，該產(chǎn)品不會產(chǎn)生AOX，并且已經(jīng)獲得了環(huán)保監(jiān)管部門的重要審批。
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圖3 使用不同碎解助劑的手抄片的裂斷強(qiáng)度
圖3所示為利樂包廢紙碎解后制成的手抄片，裂斷強(qiáng)度越高表示碎解效果越好。
碎解階段的高溫非常有利于產(chǎn)品快速分解，過氧化物更具活性。通常來說，在35°C和pH為9.5或更高的條件下，F(xiàn)ennoSpec 9368的效用最佳。
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FennoSpec 9368不僅成功應(yīng)用在生活用紙生產(chǎn)中，也可用在利樂枕包裝、包裝紙甚至標(biāo)簽紙生產(chǎn)中。本質(zhì)上講，其在處理損紙的過程中應(yīng)用效果很好。
表1顯示了FennoSpec 9368在濕強(qiáng)損紙中應(yīng)用的案例研究。
表1 FennoSpec 9368案例研究：用于濕強(qiáng)損紙碎解過程
在適當(dāng)?shù)乃榻鈼l件下，F(xiàn)ennoSpec 9368反應(yīng)迅速，既可以縮短碎解時間，也可使碎解機(jī)能夠處理難度更大、重復(fù)利用的濕強(qiáng)紙原料。
FennoSpec 9368不像次氯酸鹽一樣能夠?qū)垵{進(jìn)行漂白，但是由于在使用過程中會釋放過氧化氫，因此可避免堿性泛黃的問題。
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●相比其他氧化劑，更有效的碎解作用
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——纖維流失更少。
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