提〓要：本文从废纸浆的脱墨和漂白两方面介绍化学药品的使用和药品的生产性评价。 关键词：化学品；脱墨；漂白；废纸浆；新闻纸  〓〓传统的新闻纸抄造，使用木材从GP到TMP、CTMP；近代发展到使用100%废纸浆，抄造高质量的符合高速彩印要求的新闻纸。这除了要求有先进的装备外，还需要合理的使用各种化学药品。上海泛亚潜力纸业有限公司(SPP)脱墨生产线的技术水平和生产规模是全国第一流的，并且达到了世界先进水平，其3年生产实践证明化学药品在制浆造纸中应用的重要性。 〓〓废纸碎解后的白度仅42%GE左右，脱墨净化后的浆料白度大约51%GE，而抄造高质量新闻纸脱墨浆(称漂白脱墨浆，BDIP)的质量要求：白度57%GE、0.5～4.0mm2尘埃不多于50个/m2。因此概括起来从废纸原料转变成为合格脱墨浆需经净化、脱墨和漂白。  1〓油墨及其脱除 1.1〓油墨性质 〓〓印刷油墨的种类很多，但基本上由(载体+粘结剂+颜料)3个单元组成。一般载体均为树脂类或者油基类物质，均不溶于水；但是有另一类载体是水，使用这样的油墨印刷的废纸在进行浮选脱墨时就比较困难。 1.2〓油墨的剥落 〓〓NaOH和油墨中的油性载体或者粘结剂发生皂化反应，纤维又在碱性条件下发生润涨，油墨的结构遭到破坏，同时在碎浆机转子所产生的机械剪切力的作用下，使得油墨从纤维上剥落下来。另一方面，NaOH和脂肪酸脱墨剂以及浆料中的钙离子反应，形成不溶性钙基团(RCOO)2Ca。油墨和这些钙基团形成油墨粒子，以防止剥落后的油墨重新吸附在纤维上。或者在脂肪醇脱墨剂的作用下，形成非离子型的水性油墨粒子，在浮选脱墨槽内脱墨剂的作用下，浆料和吸入的空气形成相对稳定的气泡，油墨粒子被吸附在气泡上除去。 1.3〓脱墨药品的投入和投入方式 〓〓碎浆机是脱墨药品的投入点，碎浆机的工艺条件： 〓〓温度〓46℃〓〓NaOH〓1%〓〓脱墨剂〓0.8%～1.5%〓〓pH值〓9.5～10.5〓〓Na2SiO3〓1.4%〓〓螯合剂〓适量 〓〓把碎浆机作为药品的投入点，有以下优点： 〓〓(1)利用碎浆机的机械搅拌作用，使药品和废纸充分混合，反应均匀。 〓〓(2)碎解后的浆料进入脱墨槽之前有1～2h的停留时间，使药品和浆料有充分的反应时间。 〓〓根据间歇式碎浆机的工作特点，脱墨药品的投入方式如图1。 1.4〓pH的影响 〓〓Na2SiO3碱性较弱，具有pH缓冲作用，以避免NaOH投入过多导致pH过高。另外实验室证明在碎解pH11.5时，Na2SiO3由0.5%增加到3.5%，碎解后的白度将上升2%～4%GE。       在碎浆机中投入的碱量直接控制碎解pH，pH在碎解阶段的影响体现在油墨的剥离上。理论上讲，脂肪醇脱墨剂属于非离子型，稳定性很好，受脱墨槽中的pH和温度影响小。但是实际上脱墨槽内 pH是和脱墨效率有关系的，这可能是碎解效果和脱墨效果综合在脱墨槽内的反应。表1说明pH和白度之间的重要关系。通过大量的生产性观察，当脱墨槽的pH＜8.2时，气泡量明显减少，脱墨前后白度差(CellGain)下降，漂白阶段的H2O2消耗量上升。表1说明脱墨槽内合适的pH应该是8.7左右。这样碎解后的白度可以比pH为8.29时白度上升0.52%GE，脱墨后的浆料通过洗涤白度同步上升0.84%GE。在H2O2消耗量大致相同的条件下，最终漂白白度可以上升1个百分点以上，其经济效益大约是节约了15元/t浆。图1图脱墨药品的投入方式表1图脱墨pH值与脱墨浆白度的关系 测定项目1999年（1～4月平均值）2000年（1～4月平均值）差异　白度%GE碎浆机脱墨槽入口脱墨槽出口出入口白度变化漂白前漂白后42.0842.9249.446.5851.0556.4942.6043.5049.876.3751.9057.570.520.580.43-0.210.841.08pH碎浆机脱墨槽入口9.638.2910.208.650.570.36H2O2(kg/BDt)41.6033.14-8.461.5〓脱墨剂的类型和性能 〓〓本质上讲脱墨剂属于表面活性剂，其类型有阴离子型，如烷基苯磺酸钠、脂肪酸钠；非离子型，如脂肪醇脱墨剂。离子型脱墨剂中的烷基磺酸钠属于分散性脱墨剂，分子两端具有很强亲水基和亲油基，油墨粒子在烷基磺酸钠分子的包围下，形成均匀地亲水性粒子，并且油墨粒子的直径较小，因此这类脱墨剂适用于洗涤法脱墨。另一类也属于阴离子脱墨剂的脂肪酸钠，由于本身也具有亲水性基团和亲油性基团，因此具有分散性，能够使油墨粒子成为亲水性的粒子。但是由于脂肪酸的碱土金属和重金属盐均不溶于水，如在水中形成钙基盐。由于其沉淀作用，油墨粒子相互凝絮成为直径较大的亲水性粒子。所以脂肪酸钠脱墨剂可以用于浮选法脱墨。但脂肪酸钠成为不溶于水的重金属盐和水的硬度、pH等有关。所以油墨粒子的凝聚是不稳定的。 〓〓在浮选法脱墨中，使用的是脂肪醇脱墨剂，属于非离子型，使用效果良好。化学名称是聚氧乙烯烷基醚，单体名称乙二醇单醚。乙二醇单醚(或者称乙二醇烷基醚)分子中含有一个羟基和醚基，它们具有较弱的亲水性。乙二醇烷基醚能够继续和环氧乙烷发生化学反应，生成不同链长环氧乙烷加成物——聚氧乙烯烷基醚。 〓〓在此聚合物中，亲水性基团羟基和醚基的数量有n个，即等于聚合物的聚合度，因此脂肪醇脱墨剂的亲水性随着聚合度增大而增强。另一方面，这类表面活性剂在水中不离解成离子，所以能够和纤维上的油墨形成较大的亲水性油墨粒子。通过控制脱墨剂的分子量或者控制聚合度，可以改变脱墨剂的亲水性和所形成的油墨粒子的大小，以及浮选法脱墨槽中的气泡数量。脂肪醇脱墨剂的另外一个特点是化学性质稳定，不离解，耐酸耐碱，可以在酸性或者碱性溶液中使用，对于浮选法脱墨非常合适。〓为了适应不同油墨的脱墨性能，取得亲水性和亲油性最佳配合的脱墨剂，某些脱墨剂供应商使用环氧丙烷和环氧乙烷交替参与反应，生成聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚，RO(C2H4O)n(C3H6O)m(C2H4O)n。它也属于非离子表面活性剂，当作为脱墨剂使用时，可以有两个聚合度n和m来调节亲水性和亲油性的比例，即可以调节油墨粒子的分散程度和聚合程度，并且也可以改变两个聚合度来确定脱墨剂最佳的气泡量。因此聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚比聚氧乙烯烷基醚多了一个调节手段，是一种相对优良的脱墨剂。 〓〓脂肪醇脱墨剂和脂肪酸以及烷基磺酸钠脱墨剂相比较，兼有两者脱墨剂的分散性和聚集性，并且这种分散性和聚集性相互之间的强弱关系可以通过控制分子的聚合度和分子量来进行调节，同时能够产生最佳的气泡率和消泡率的比值。相比之下脂肪醇脱墨剂是一种性能优良的浮选法脱墨剂，图2是脂肪醇和脂肪酸脱墨剂在脱墨效率方面的比较。〓〓      脂肪醇脱墨剂的一般物理性能如下： 〓〓pH(1%的溶液)〓5～7〓〓浊点(CloudyPoint)〓42～46℃〓〓气泡率〓95～110mm〓〓比重〓1.02～1.05       粘度800mPa·s　 1.6〓脱墨槽的气泡 〓〓在浮选法脱墨中，所产生的气泡的数量与形状和选用的脱墨剂规格以及pH有关。要求气泡的直径比较小为合适。小气泡吸附油墨的表面积大，脱墨效率高，气泡的稳定性好。直径10～20mm或者其以下的气泡比较合适，直径30mm以上的气泡就易破裂。图2脱墨剂效率比较1.7〓油墨的碎解状态 〓〓脱墨前的油墨在脱墨药品和碎浆机的机械力的作用下，离解成微小的油墨粒子。采用不同的脱墨方法所要求的油墨粒子直径大小也不同，据资料介绍，浮选法要求10～150μm，洗涤法则是要求10μm以下。浮选法脱墨中，油墨粒子的除去情况如图3。  〓〓上图说明太小的油墨粒子由于没有凝聚，气浮效率低，易进入白水系统；当油墨粒子过大时，气泡无法吸附，因而不能被脱墨槽除去。除渣器和压力筛虽然能够除去部分的油墨，但是它的主要功能是除去重质杂质如砂子、玻璃、金属杂物以及轻质杂物等。所以需要控制油墨粒子的直径在10～150μm之间，控制的方法：图3浮浮选法脱墨中油墨粒子的除去情况〓（1）选择合适的脱墨剂。对于浮选法脱墨，采用脂肪醇脱墨剂较好。 〓〓(2)确定最佳的碎解时间。在实验室条件下，碎解时间2～3min，碎解后的白度42.0%GE，脱墨后白度43.7%GE，提高1.7%GE。当碎解时间11min时，碎解后白度38.5%GE，脱墨后白度38.6%GE，几乎没有提高。此实验说明碎解时间2～3min时，形成的油墨粒子直径大部分在10～150μm之间。在实际生产中最佳的碎解时间应根据所采用的碎浆机型式而定。 2〓漂〓白 2.1〓漂白过程 〓  经过一次脱墨后的白度大约在52%GE，尚不能满足生产新闻纸的要求，因此必须进行漂白。绝大多数的脱墨流程采用一段H2O2漂白，SPP采用的是高温、高浓度漂白，具有反应时间短，节约漂白药品的特点。其漂白流程和药品投入如图4。  〓〓其中螯合剂的投入分为两部分，有一部分在碎浆机中，较多的数量投入在漂白。通过两部分的投入，以获得对重金属离子良好的屏蔽效果。 的关系。图4图SPP漂白流程2.2〓漂白药品和条件 〓〓由于漂白设备固定以后，漂白浓度和温度不能随便调节，漂白塔的液位基本稳定，表2显示在相同的漂白条件下，脱墨效果即漂白前白度、漂白剂H2O2用量以及漂白效率三者的关系。 白前%GE515253漂白后%GE585858H2O2kg/t55±545±535±527.5±5漂白效率1.451.561.711.82〓〓结合必须保证漂白pH，Na2SiO3投入的增加对白度的作用是十分明显的。  2.3〓碱度对漂白的影响〓〓所谓碱度K，即在漂白阶段OH-当量数和H2O2的当量数之比。根据H2O2在漂白中的反应：H2O2+OH-→HOO-+H2O〓〓设定的H2O2当量=N1V1，OH-=N2V2       碱度K=N1V1/N2V2〓〓根据以下的条件可以确定K值：〓〓注：工艺条件：浓度19%，温度95℃，时间：～30min,pH:9.5～10.5,NaOH(48%)：1.2%～1.4%，Na2SiO3(40°Be′)：1.6%，螯合剂0.8%。〓〓(1)当K=1时，表明H2O2全部消耗完毕，在漂白终点时应该保留10%～20%的H2O2，这样K=0.8～0.9。〓〓〓(2)NaOH浓度=48%，Na2SiO3相当于NaOH作用0.115，H2O2浓度=38%，如此K=(48%×NaOH投入量+0.115×Na2SiO3投入量)/38%×H2O2投入量。 2.4〓药品的投入方式 〓〓必须采用自动投入的方法才能确保温度和漂白碱度，药品的投入量： 〓〓H2O2投入量%=f(漂白前白度，浆料流量) 〓〓NaOH投入量%=f(碱度，H2O2，Na2SiO3) 〓〓Na2SiO3投入量%=(1.2～1.4)×NaOH投入量% 3化化学药品对生产性的评价 〓〓由于生产性试验不能并行，只能顺序进行，因此要考虑： 〓〓(1)两种脱墨剂的试用时间应安排在一起先后进行，不能有太长的时间间隔； 〓〓(2)要维持相同的废纸配比和脱墨工艺条件； 〓〓(3)生产条件，如pH、浓度、碎解条件则当然也要保持一致。 〓〓评价标准： 〓〓以碎解后、脱墨、脱墨后、漂白前、漂白后5个部位的浆料白度为分析依据。由于测定浆样白度需做抄片，而在制作抄片的过程中由于抽滤作用白水带走部分油墨，相当于完成了一个脱墨阶段过程，所以脱墨剂的作用在做碎解后浆样白度时就能反应出来。在脱墨阶段通过直接对比碎解白度和脱墨前后白度差(CellGain)，就可以比较脱墨剂在脱墨过程中的表现。在漂白阶段，由于漂白剂H2O2的消耗与漂白白度的提高是非线性的，如H2O2的消耗数在3%～4%时，白度提高较快，经济性较好；生产中发现当H2O2投入比达到6%时，白度的提高非常小，极不经济。脱墨剂在脱墨阶段的脱墨效果还将影响到漂白阶段，而且这种影响是很大的，十分直观的。因此我们提出了漂白效率的概念，来帮助评价脱墨剂。在考虑药品的成本因素时，除脱墨剂之外，还将考虑漂白剂的使用量，漂白剂的消耗在药品消耗中占据37%。 〓〓根据以上分析，我们得出评定项目： 〓〓●碎浆机内的浆料白度 〓〓●脱墨前后白度差(CellGain) 〓〓●漂白得率(BleachingGain) 〓〓●总得率(TotalGain) 〓〓●漂白效率 〓〓漂白效率=(漂白后白度-漂白前白度)×10/H2O2投入比 〓〓表3是针对不同公司脱墨剂进行的试验。 表3脱墨效率分析 项目碎浆机白度 %GE 脱墨槽入口白度 %GE 脱墨槽出口白度 %GE Cell Gain %GE 漂白前白度 %GE 漂白后白度 %GE Bleaching Gain % Total Gain % H2O2 kg/t 漂白效率A脱墨剂42.24 43.29 49.47 6.18 51.38 58.12 6.73 15.88 31.59 2.13B脱墨剂42.66 43.53 50.03 6.49 52.06 57.49 5.44 14.84 32.45 1.69C脱墨剂42.46 43.29 49.44 6.15 51.22 57.17 5.95 14.71 36.04 1.68备注：脱墨剂投入量相同。 分析上表： 〓〓(1)碎浆机白度：B＞C＞A 〓〓(2)CellGain：B＞A＞C 〓〓(3)BleachingGain：A＞C＞B 〓〓(4)TotalGain：A＞B＞C 〓〓(5)漂白效率：A＞B＞C 〓〓根据以上(1)和(2)，B脱墨剂的效果较好，但是漂白效率不高，说明浆料中残留油墨多而影响漂白效率。综合脱墨效果、漂白效果，最后判断A脱墨剂最好。 〓〓在生产中的影响因素很多，以上的试验和分析比较粗糙，仅供参考。