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        環(huán)境友好型高濕強(qiáng)紙張疏解劑

        2020-05-21 10:05:28楊揚
        造紙化學(xué)品 2020年2期
        關(guān)鍵詞:手抄燒堿紙漿

        具有濕強(qiáng)度的紙張在回收利用時,碎解過程中需要使用氧化類疏解劑。傳統(tǒng)的疏解劑為次氯酸鹽助劑,但這并非理想的疏解劑,因為此類助劑不利于環(huán)境保護(hù),且會產(chǎn)生可吸收有機(jī)鹵化物(AOX)。與此相比,過硫酸鹽更為環(huán)保,但其疏解效果有限,且存在其他的一些缺點,例如會導(dǎo)致紙張發(fā)黃。凱米拉開發(fā)了一種新型的環(huán)境友好型疏解劑FennoSpec 9368。該產(chǎn)品以過碳酸鈉為原料,可替代傳統(tǒng)疏解劑,成本適宜,且無明顯缺點。

        1 傳統(tǒng)漿料疏解劑的風(fēng)險和缺點

        處理濕強(qiáng)損紙或高濕強(qiáng)廢紙纖維是一項極具挑戰(zhàn)的工作。高速機(jī)械剪切、高溫處理、氫氧化鈉處理等傳統(tǒng)方法并不能在合理的碎解時間內(nèi)提供完全分散均勻的紙漿,尤其是針對老化的加工紙損紙其效果不甚理想。對于高濕強(qiáng)紙張,需要添加氧化性助劑來碎解由濕強(qiáng)樹脂帶來的較強(qiáng)的結(jié)合。

        盡管目前次氯酸鈉用作疏解劑的效果并不理想,但其用于濕強(qiáng)紙的碎漿已具有較長的歷史。次氯酸鹽是一種有毒的化學(xué)試劑,需要進(jìn)行特殊處理,而且會產(chǎn)生游離氯,從而導(dǎo)致金屬腐蝕,同時在紙張和廢水中產(chǎn)生可吸收有機(jī)鹵化物(AOX)。如果碎漿后殘余的次氯酸鹽未得到精確的控制,濕部系統(tǒng)攜帶的Cl會破壞部分濕強(qiáng)樹脂,降低效率。較高含量的游離氯會對揚克缸涂布和設(shè)備運行產(chǎn)生負(fù)面影響。

        由于環(huán)保和安全等問題,次氯酸鹽用于碎漿的趨勢逐步下降,尤其是在制度嚴(yán)苛的歐洲地區(qū),次氯酸鹽的應(yīng)用更是受到了限制,但是仍有許多衛(wèi)生紙生產(chǎn)商使用此類助劑。歐洲地區(qū)即將實施的新的AOX法規(guī)將迫使衛(wèi)生紙生產(chǎn)商尋找合理的替代助劑。2018年9月實施的歐盟指令2010/75/EU對濕強(qiáng)紙造紙廢水的AOX限制值進(jìn)行了下調(diào),由原來的150 g/t降低至 50 g/t。

        直至近期,過硫酸鹽是替代次氯酸鹽用于濕強(qiáng)紙回收利用的唯一疏解劑。過硫酸鹽大多是以粉體的形式供應(yīng)。與次氯酸鹽相比,過硫酸鹽更加環(huán)保(不含Cl),但也存在一些其他的缺點。過硫酸鹽粉體溶解速度慢,且氧化能力比次氯酸鹽差,因此需要較長的碎漿時間和較高的溫度。此外,碎漿時需要加入燒堿(氫氧化鈉)以獲得更好的效果,但這會導(dǎo)致纖維堿性發(fā)黃。有報道稱過硫酸鹽也會對涂布性能帶來負(fù)面影響。

        2 一種新型環(huán)境友好型碎漿助劑

        凱米拉公司開發(fā)的FennoSpec 9368環(huán)保型疏解劑可替代次氯酸鹽。該產(chǎn)品以過碳酸鈉為主要原料,以顆粒狀供貨(如圖1所示),產(chǎn)生粉塵的傾向低,產(chǎn)品每袋10 kg,包裝用可回收的白色紙袋,因而使用時產(chǎn)品連同包裝袋可一起直接置于碎漿機(jī)碎解而無需打開包裝袋。該產(chǎn)品兼具堿和氧化劑的特性,溶解較快,會釋放碳酸鈉和過氧化氫到溶液中。這會為系統(tǒng)提供堿性(pH為9~10)并具有氧化特性,為降解紙張中的濕強(qiáng)劑提供有利條件。

        圖1 供貨的顆粒狀FennoSpec 9368

        該產(chǎn)品的主要優(yōu)勢是其優(yōu)異的環(huán)保特性,不會產(chǎn)生任何有害殘留物,碎漿后只有水和碳酸鈉殘留,因此不會產(chǎn)生AOX。目前該產(chǎn)品已獲得所有主要的環(huán)保和監(jiān)管部門的批準(zhǔn)。

        與過硫酸鹽相比,F(xiàn)ennoSpec 9368的優(yōu)勢還包括較快的溶解速度,這有助于縮短碎漿時間。圖2是由碎漿機(jī)碎解15 min后的漿料抄造的手抄片照片,其中:左圖為未加碎漿助劑的紙漿手抄片照片,中圖為每噸干損紙?zhí)砑?0 kg過硫酸鹽疏解劑后的碎解漿手抄片照片,右圖為每噸干損紙?zhí)砑?0 kg FennoSpec 9368的碎解漿手抄片照片。

        圖2 拍攝的手抄片照片

        由圖2的右圖手抄片可以看出,手抄片中纖維分布均勻,這表明與空白和添加過硫酸鹽相比,添加FennoSpec 9368碎漿后的纖維分散性更好,F(xiàn)ennoSpec 9368代替過硫酸鹽后碎漿效率將大幅提升。

        FennoSpec 9368不需要額外添加燒堿,因為其自身pH可達(dá)9~10。當(dāng)該產(chǎn)品作用于難以碎解的紙漿時,例如老化的加工損紙或利樂包裝紙,燒堿的添加能夠進(jìn)一步提升FennoSpec 9368的作用效果。圖3所示為利樂包裝紙分別添加FennoSpec 9368與過硫酸鹽助劑、碎漿15 min后手抄片的抗張指數(shù)對比。

        圖3 利樂包裝紙碎漿15 min后手抄片的抗張指數(shù)

        抗張指數(shù)越高表明漿料碎解效果越好?,F(xiàn)有的過硫酸鹽粉末(參比)需要加入燒堿調(diào)節(jié)pH至11。FennoSpec 9368自身的pH為9.5,可加速碎漿流程,如利用燒堿調(diào)節(jié)pH至10.5可進(jìn)一步改善碎漿效率。

        高溫有利于碎漿,該產(chǎn)品溶解速度快,且過氧化物更具活性??傊?,F(xiàn)ennoSpec 9368在溫度35℃以上、pH≥9.5條件下可獲得高效的碎解效果。通常,溫度越高,反應(yīng)越快。FennoSpec 9368需要的溫度低于過硫酸鹽粉末,過硫酸鹽需要在溫度70℃和pH為10以上的熱堿條件下才能發(fā)揮有效的疏解作用。

        3 FennoSpec 9368產(chǎn)品的工廠試驗

        FennoSpec 9368不僅適用于生活用紙的碎解,而且適用于利樂包裝紙、裝飾紙和標(biāo)簽紙。對于加工紙損紙的處理也具有較好的效果。在適宜的碎漿條件下,F(xiàn)ennoSpec 9368反應(yīng)快,且能夠縮短碎漿時間或允許碎解更多的高濕強(qiáng)回收紙。FennoSpec 9368也許不能像過硫酸鹽一樣漂白紙漿,但是與過硫酸鹽和其他堿性產(chǎn)品不同的是,它可以原位釋放過氧化氫,可防止紙漿發(fā)生堿性泛黃。

        以下為使用FennoSpec 9368碎解濕強(qiáng)損紙的工廠實例。

        概況:該造紙企業(yè)的產(chǎn)品為廚房用紙、AFH紙巾紙、手帕紙、面巾紙和廁用紙;生產(chǎn)設(shè)備為雙層新月型紙機(jī),機(jī)速為1 700 m/min,產(chǎn)量為6~8 t/h;生產(chǎn)原料為100%原生纖維,采用的化學(xué)品有濕強(qiáng)劑WSR[用量為 15~35 kg/t(紙)]和陰離子增強(qiáng)劑FennoBond 85E[用量為4~7 kg/t(紙)]。

        需求:需采用安全環(huán)保的高效WS損紙疏解劑,禁止使用次氯酸鹽(不利于環(huán)保,且安全性差),不采用燒堿(會導(dǎo)致紙張發(fā)黃,且由于較高的水硬度會導(dǎo)致?lián)p紙體系中產(chǎn)生鈣沉積)。

        解決方案及其優(yōu)勢:采用FennoSpec 9368,用量為每噸干損紙30 kg,處理條件為時間70 min、溫度50℃、pH為10;高效疏解WS損紙;該解決方案不含氯、無粉塵,環(huán)境友好且安全,易于操作,較少的鈣沉積,可減少損紙生產(chǎn)線的停機(jī)次數(shù)。

        4 總結(jié)

        FennoSpec 9368是一種新型的環(huán)保型濕強(qiáng)紙碎漿疏解劑,可為衛(wèi)生紙生產(chǎn)商提高經(jīng)濟(jì)效益。該產(chǎn)品是安全性、環(huán)保性均較差的次氯酸鹽疏解劑的高效替代品,尤其適用于對AOX限制嚴(yán)苛的歐洲地區(qū)。FennoSpec 9368與其他如過硫酸鹽類的粉末狀疏解劑相比也具有明顯的優(yōu)勢。

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