本發(fā)明涉及一種改善黑白激光打印廢紙脫墨漿質(zhì)量的方法，特別涉及一種通過以1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和LiNO₃·2H₂O混合液為溶劑，在脂肪酶和氫氧化鋰的作用下超聲處理黑白激光打印廢紙，降低黑白激光打印廢紙脫墨漿殘余油墨的方法。

背景技術(shù)：

紙張是一種知識保存和文化傳播的重要載體，同時對人們的日常生活起到了一定的美化作用。紙張與人們的日常生活息息相關(guān)，與各行各業(yè)的發(fā)展與進步更是緊密相連。然而，隨著造紙業(yè)的快速發(fā)展，一系列問題隨之而來，尤其是環(huán)境污染問題。因此，廢紙回用于造紙原料越來越受到人們的重視。廢紙制漿造紙在實現(xiàn)資源循環(huán)利用的同時，很大程度上減輕了傳統(tǒng)木材和草類資源制漿造紙所產(chǎn)生的諸多污染。目前，各大造紙企業(yè)為了降低成本，減少環(huán)境污染，對廢紙漿的利用率呈現(xiàn)逐年升高的趨勢。廢紙制漿在造紙業(yè)占有舉足輕重的地位。

工業(yè)迅速的發(fā)展導致了環(huán)境的日益惡化，我國對環(huán)境保護的力度日漸加強。因此，無論從節(jié)約能源還是保護環(huán)境的角度考慮，廢紙的循環(huán)利用技術(shù)有顯著的經(jīng)濟效益。廢紙回用無論從環(huán)保還是節(jié)能的角度考慮，都是大有裨益的。

近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，辦公自動化越來越高，隨之而來的辦公廢紙數(shù)量也顯著增加，其中，黑白激光打印廢紙在辦公廢紙中占較大比例。由于激光打印具有打印耗材少、速度快、字跡清晰、噪聲小等優(yōu)點，現(xiàn)已被越來越多的人所喜愛。隨著時代的發(fā)展，廢紙中激光打印紙的比例會越來越高。黑白激光打印廢紙中所采用的油墨成分特殊，主要是碳粉和熱塑性高聚物，它們不容易在水中溶解，同時也不與傳統(tǒng)的堿法脫墨的脫墨劑發(fā)生反應，相應脫墨效果較差。因此，開發(fā)激光黑白打印廢紙高效脫墨技術(shù)，降低殘余油墨量，相應提高廢紙漿的品質(zhì)和產(chǎn)品附加值具有重要的研究意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

傳統(tǒng)黑白激光打印廢紙脫墨主要包括碎漿、脫墨、洗滌和漂白等工段。本發(fā)明為降低黑白激光打印廢紙漿的殘余油墨，在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程基礎上，以1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和LiNO₃·2H₂O的混合物為溶劑，采用脂肪酶和氫氧化鋰為助劑在超聲波作用下處理廢紙漿，然后進行碎漿、脫墨和漂白處理。本技術(shù)可潤脹纖維，弱化廢紙纖維與黑白激光打印油墨的連接作用，油墨易于脫除，纖維特性也得到改善，提升了黑白激光打印廢紙漿的品質(zhì)。

本發(fā)明是通過以下措施來實現(xiàn)的：

將黑白激光打印廢紙加入到由1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和LiNO₃·2H₂O組合形成的混合溶劑中，然后加入助劑脂肪酶和氫氧化鋰在中濃混合器中混合均勻；混合后的物料加熱至預定溫度進行超聲處理至預定時間；處理后的物料進行碎漿、洗滌和脫墨處理，洗滌廢液進入溶劑回收系統(tǒng)，回收的溶劑回用至溶劑處理段。

優(yōu)選的混合溶劑組成為：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽含量為80.0-95.0wt％，LiNO₃·2H₂O含量為5.0-20.0wt％，溶劑用量為3.0-5.0g/g漿。

優(yōu)選的脂肪酶的用量為1-3IU/g漿，氫氧化鋰用量0.5-1.5wt％。

優(yōu)選的加熱至預定溫度40-60℃，超聲波處理功率240-360W、超聲頻率35-50kHz和預定時間15-30min。

碎漿是將廢紙離解成纖維，使交織成紙頁的纖維解離成單根纖維而又最大程度保持纖維原有的形態(tài)和強度，經(jīng)溶劑預處理后纖維間的內(nèi)聚力降低，黑白激光油墨連接被弱化，碎漿易于完成，相應為后續(xù)脫墨和漂白處理的改善創(chuàng)造了條件，優(yōu)選的黑白激光打印廢紙碎漿處理的條件為：NaOH用量1.0-1.2％，Na₂SiO₃用量2.0-2.8％，H₂O₂用量1.1-1.3％，脫墨劑用量0.42-0.52％，處理時間22-27min，紙漿濃度10.0-11.0％，分散轉(zhuǎn)速1400-1600rpm。

脫墨是將油墨粒子從廢紙中分離的處理過程，油墨粒子從纖維上的分離及適宜的油墨粒子大小可確保脫墨的順利進行，溶劑段處理及碎漿處理能后有效將黑白激光油墨與打印紙分離，保證了浮選脫墨的順利進行，優(yōu)選的脫墨條件為：脫墨劑用量0.28-0.44％，漿濃1.0-1.2％，脫墨時間14-20min，浮選脫墨。

漂白為脫除紙漿有色雜質(zhì)、提高纖維白度的工藝過程，針對廢紙生產(chǎn)工藝特點，采用堿性過氧化氫漂白工藝，優(yōu)選的漂白工藝條件為：NaOH用量1.1-1.3％，Na₂SiO₃用量2.4-2.6％，EDTA用量0.2-0.4％，MgSO₄用量0.05％，H₂O₂用量2.2-2.4％，溫度70℃，漂白時間2.0-2.5h。

優(yōu)選的脫墨劑為十八烷酸∶脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-7∶十二烷基苯磺酸鈉∶焦磷酸鈉∶Tween-60∶NaOH∶Na₂SiO₃∶H₂O₂以重量比5∶2∶2∶3∶6∶10∶12∶9混合得到的。

本發(fā)明溶劑處理段采用1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽和LiNO₃·2H₂O混合物為溶劑，該溶劑體系結(jié)合了1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽中的乙酸根陰離子和LiNO₃·2H₂O的鋰陽離子的作用，且鋰離子體積小，滲透傳質(zhì)能力強，可構(gòu)建高效的陰陽離子協(xié)同作用體系，能針對黑白激光打印廢紙纖維和油墨組成的特性，有效軟化紙漿纖維，降低纖維間和纖維與激光黑白油墨間的結(jié)合力，并在脂肪酶和氫氧化鋰超聲波處理的協(xié)同作用下高效實現(xiàn)油墨離子的脫除，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)的黑白激光打印廢紙漿的制取。

具體實施方式

實施例1

常規(guī)黑白激光打印廢紙制取脫墨漿，對廢紙進行水力碎漿處理，處理條件為：NaOH用量1.2％，Na₂SiO₃用量2.6％，H₂O₂用量1.2％，脫墨劑用量0.52％，處理時間25min，紙漿濃度10.0％，分散轉(zhuǎn)速1400rpm。碎漿后進入脫墨工段，脫墨條件為：脫墨劑用量0.3％，漿濃1.0％，脫墨時間18min，浮選脫墨。脫墨后洗滌漿料進行漂白處理，漂白工藝條件為：NaOH用量1.2％，Na₂SiO₃用量2.5％，EDTA用量0.3％，MgSO₄用量0.05％，H₂O₂用量2.2％，溫度70℃，漂白時間2h。所制取脫墨漿的性能指標為：白度80.6％ISO，殘余油墨量743.4ppm，松厚度2.16cm³·g^-1，耐破指數(shù)3.21KPa·m²·g^-1、抗張指數(shù)63.2N·m/g，撕裂指數(shù)4.81mN·m²·g^-1。

采用本發(fā)明制取黑白激光打印廢紙漿。脫墨前進行化學處理，溶劑組成為：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽80wt％，LiNO₃·2H₂O含量20wt％，溶劑用量為5.0g/g漿，脂肪酶用量2IU/g漿，氫氧化鋰用量1.5wt％，超聲處理的功率300W，超聲頻率35kHz，溫度40℃，處理時間15min。處理后漿料進入碎漿工段，然后洗滌漿料，廢液進入回收系統(tǒng)，漿料然后進行脫墨和漂白，工藝條件同常規(guī)處理。制取漿料的性能指標為：白度84.6％ISO，殘余油墨量365.2ppm，松厚度2.21cm³·g^-1，耐破指數(shù)3.84KPa·m²·g^-1、抗張指數(shù)74.9N·m/g，撕裂指數(shù)5.82mN·m²·g^-1。采用本技術(shù)可降低黑白激光打印廢紙漿的殘余油墨量50.9％，相應提高了紙漿的白度和物理強度，紙漿品質(zhì)得到顯著改善。

實施例2

常規(guī)黑白激光打印廢紙制取脫墨漿，對廢紙進行水力碎漿處理，處理條件為：NaOH用量1.1％，Na₂SiO₃用量2.3％，H₂O₂用量1.3％，脫墨劑用量0.4％，處理時間30min，紙漿濃度11.0％，分散轉(zhuǎn)速1500rpm。碎漿后進入脫墨工段，脫墨條件為：脫墨劑用量0.44％，漿濃1.0％，脫墨時間20min，浮選脫墨。脫墨后洗滌漿料進行漂白處理，漂白工藝條件為：NaOH用量1.1％，Na₂SiO₃用量2.4％，EDTA用量0.2％，MgSO₄用量0.05％，H₂O₂用量2.3％，溫度70℃，漂白時間2.5h。所制取脫墨漿的性能指標為：白度79.8％ISO，殘余油墨量778.2ppm，松厚度2.17cm³·g^-1，耐破指數(shù)3.18KPa·m²·g^-1、抗張指數(shù)62.7N·m/g，撕裂指數(shù)4.73mN·m²·g^-1。

采用本發(fā)明制取黑白激光打印廢紙漿。脫墨前進行化學處理，溶劑組成為：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽90wt％，LiNO₃·2H₂O含量10wt％，溶劑用量為3.0g/g漿，脂肪酶用量1IU/g漿，氫氧化鋰用量1.0wt％，超聲處理的功率240W，超聲頻率50kHz，溫度50℃，處理時間30min。處理后漿料進入碎漿工段，然后洗滌漿料，廢液進入回收系統(tǒng)，漿料然后進行脫墨和漂白，工藝條件同常規(guī)處理。制取漿料的性能指標為：白度83.8％ISO，殘余油墨量373.6ppm，松厚度2.20cm³·g^-1，耐破指數(shù)3.76KPa·m²·g^-1、抗張指數(shù)72.8N·m/g，撕裂指數(shù)5.69mN·m²·g^-1。采用本技術(shù)可降低黑白激光打印廢紙漿的殘余油墨量52.0％，相應提高了紙漿的白度和物理強度，紙漿品質(zhì)得到顯著改善。

實施例3

常規(guī)黑白激光打印廢紙制取脫墨漿，對廢紙進行水力碎漿處理，處理條件為：NaOH用量1.2％，Na₂SiO₃用量2.8％，H₂O₂用量1.2％，脫墨劑用量0.42％，處理時間22min，紙漿濃度10.5％，分散轉(zhuǎn)速1600rpm。碎漿后進入脫墨工段，脫墨條件為：脫墨劑用量0.28％，漿濃1.1％，脫墨時間16min，浮選脫墨。脫墨后洗滌漿料進行漂白處理，漂白工藝條件為：NaOH用量1.2％，Na₂SiO₃用量2.6％，EDTA用量0.4％，MgSO₄用量0.05％，H₂O₂用量2.4％，溫度70℃，漂白時間2.25h。所制取脫墨漿的性能指標為：白度80.2％ISO，殘余油墨量762.5ppm，松厚度2.12cm³·g^-1，耐破指數(shù)3.24KPa·m²·g^-1、抗張指數(shù)64.5N·m/g，撕裂指數(shù)4.68mN·m²·g^-1。

采用本發(fā)明制取黑白激光打印廢紙漿。脫墨前進行化學處理，溶劑組成為：1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽95wt％，LiNO₃·2H₂O含量5wt％，溶劑用量為4.0g/g漿，脂肪酶用量3IU/g漿，氫氧化鋰用量0.5wt％，超聲處理的功率360W，超聲頻率40kHz，溫度60℃，處理時間20min。處理后漿料進入碎漿工段，然后洗滌漿料，廢液進入回收系統(tǒng)，漿料然后進行脫墨和漂白，工藝條件同常規(guī)處理。制取漿料的性能指標為：白度84.1％ISO，殘余油墨量358.2ppm，松厚度2.23cm³·g^-1，耐破指數(shù)3.79KPa·m²·g^-1、抗張指數(shù)73.2N·m/g，撕裂指數(shù)5.67mN·m²·g^-1。采用本技術(shù)可降低黑白激光打印廢紙漿的殘余油墨量53.0％，相應提高了紙漿的白度和物理強度，紙漿品質(zhì)得到顯著改善。

實施例4

常規(guī)黑白激光打印廢紙制取脫墨漿，對廢紙進行水力碎漿處理，處理條件為：NaOH用量1.0％，Na₂SiO₃用量2.0％，H₂O₂用量1.1％，脫墨劑用量0.5％，處理時間27min，紙漿濃度10.0％，分散轉(zhuǎn)速1500rpm。碎漿后進入脫墨工段，脫墨條件為：脫墨劑用量0.4％，漿濃1.2％，脫墨時間14min，浮選脫墨。脫墨后洗滌漿料進行漂白處理，漂白工藝條件為：NaOH用量1.3％，Na₂SiO₃用量2.6％，EDTA用量0.3％，MgSO₄用量0.05％，H₂O₂用量2.4％，溫度70℃，漂白時間2h。所制取脫墨漿的性能指標為：白度81.2％ISO，殘余油墨量733.1ppm，松厚度2.14cm³·g^-1，耐破指數(shù)3.26KPa·m²·g^-1、抗張指數(shù)64.9N·m/g，撕裂指數(shù)4.90mN·m²·g^-1。

采用本發(fā)明制取黑白激光打印廢紙漿，溶劑為實施例3中經(jīng)回收系統(tǒng)回收的溶劑，脫墨前進行化學處理，溶劑用量為4.3g/g漿，補加脂肪酶用量1.2IU/g漿，補加氫氧化鋰用量0.5wt％，超聲處理的功率360W，超聲頻率40kHz，溫度55℃，處理時間25min。處理后漿料進入碎漿工段，然后洗滌漿料，廢液進入回收系統(tǒng)，漿料然后進行脫墨和漂白，工藝條件同常規(guī)處理。制取漿料的性能指標為：白度83.8％ISO，殘余油墨量372.4ppm，松厚度2.22cm³·g^-1，耐破指數(shù)3.75KPa·m²·g^-1、抗張指數(shù)75.2N·m/g，撕裂指數(shù)5.78mN·m²·g^-1。采用本技術(shù)可降低黑白激光打印廢紙漿的殘余油墨量49.2％，回收的溶劑仍然具備優(yōu)良的脫墨性能，相應提高了紙漿的白度和物理強度，紙漿品質(zhì)得到顯著改善。

另外，與前期的發(fā)明專利“一種改善混合辦公廢紙脫墨漿性能的方法ZL201110287439.3”進行了對比，以黑白激光打印廢紙為原料，采用該發(fā)明技術(shù)制取廢紙漿，其殘余油墨量僅能達到524.1ppm，殘余油墨量僅降低28.5％，作用效果大大降低，本發(fā)明能更針對性地作用于激光黑白打印廢紙。