本發(fā)明公開了一種高脫除率的廢紙脫墨方法，屬于廢紙脫墨技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
廢紙回收利用是解決造紙工業(yè)面臨的原料短缺、能源緊張和污染嚴(yán)重三大問題的有效途徑。廢紙回收就是把可用的紙漿纖維素從紙張的其他組分（如油墨、顏料、無機(jī)填料、激光調(diào)色劑顆粒、粘合劑等）中分離出來，對廢紙進(jìn)行再生處理的過程。目前，廢紙已成為造紙工業(yè)的重要原料來源，所占比重越來越大。利用廢紙進(jìn)行制漿造紙，可以節(jié)約大量的木材，降低生產(chǎn)成本，減輕廢水污染，減少環(huán)保投資，降低水和能源消耗。
在廢紙制漿中一個重要的環(huán)節(jié)就是脫墨。目前，廢紙脫墨所采取的方法有機(jī)械法、化學(xué)法和生物酶法。機(jī)械法動力消耗大、脫墨效果差、漿料濾水性不好、白度低、紙漿品質(zhì)得不到保證，僅作為一種輔助法應(yīng)用；化學(xué)法脫墨是當(dāng)前應(yīng)用最多的方法，主要通過加入表面活性劑、氫氧化鈉、硅酸鈉等化學(xué)品，使油墨中某些組分皂化或水解，并從纖維上脫落，達(dá)到脫墨目的，但存在脫墨成本高，得率低，廢水治理成本高，產(chǎn)生膠粘物難去除，設(shè)備容易結(jié)垢等許多弊端。
生物酶脫墨則是近年發(fā)展起來的一種脫墨方法，它克服了許多化學(xué)法無法解決的問題，是化學(xué)脫墨劑的理想代替品。其工藝是利用纖維素酶的生物催化作用，降解部分纖維素絲使油墨和纖維素的連接減弱，使油墨易于從纖維素上分離下來，再將油墨粒子進(jìn)一步通過浮選法或洗滌法從紙漿中除去。目前可見到的生物酶脫墨劑主要成分為纖維素酶、木聚糖酶。這兩種酶用于脫墨，由于它能分解紙漿纖維，所以存在有降低紙漿強(qiáng)度和得率的不足的問題，且用于脫墨的生物酶對環(huán)境要求敏感，溫度和ph值都對酶的活性影響顯著，進(jìn)行脫墨時為了調(diào)節(jié)ph值，也需加入酸堿等化學(xué)試劑，存在環(huán)境污染。因此，如何使廢紙脫墨工藝兼顧質(zhì)量、環(huán)保與效率，成為目前造紙行業(yè)亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對目前常見的脫墨方法脫除的油墨和紙漿難以分離、油墨脫除率低、化學(xué)脫墨劑污染環(huán)境的問題，提供了一種高脫除率的廢紙脫墨方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
（1）將茶葉和水混合加熱浸提，過濾得到濾液，將濾液離心分離得到上層液，并將上層液濃縮，得到濃縮液，將濃縮液和無水乙醇按質(zhì)量比為1:4混合醇沉，過濾得到濾渣即為茶皂素，備用；
（2）將磁鐵礦粉碎成磁鐵礦顆粒并裝入紗布袋中，再放入發(fā)酵罐底部，用活性污泥將紗布袋掩埋，再向發(fā)酵罐中加入沼氣液，密封發(fā)酵；
（3）待上述發(fā)酵結(jié)束后，取出紗布袋中的磁鐵礦顆粒平鋪在地面，立即用液氮噴淋冷凍后粉碎，過100目篩得到多孔磁鐵礦粉末，將所得多孔磁鐵礦粉末和烤鴨油、丁香精油混合后再次放入發(fā)酵罐中密封發(fā)酵，發(fā)酵結(jié)束后取出發(fā)酵產(chǎn)物過濾分離得到濾渣，滅菌，得到改性多孔磁鐵礦粉，備用；
（4）將待脫墨廢紙和水混合后剪切勻漿，得到紙漿，再將紙漿加熱煮沸，待煮沸后的紙漿冷卻至25～30℃時，向冷卻后的紙漿中加入纖維素酶，保溫酶解3～5h；
（5）待上述酶解結(jié)束，向酶解產(chǎn)物中加入步驟（1）備用的茶皂素和步驟（3）備用的改性多孔磁鐵礦粉，超聲振蕩，得到產(chǎn)物，再在超聲振蕩后的產(chǎn)物四周施加磁場，待吸附油墨的改性多孔磁鐵礦粉完全沉底后將其去除，并將剩余的上層漿液回收利用，即可完成對廢紙的脫墨處理。
本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明首先將磁鐵礦和活性污泥、沼氣液混合發(fā)酵，利用微生物對礦石表面進(jìn)行微腐，產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)，再利用液氮冷凍即“冰劈作用”使磁鐵礦粉化，得到高比表面積的磁鐵礦粉，再用烤鴨油和丁香精油在微生物的作用下，對磁鐵礦粉表面進(jìn)行改性，增加礦粉表面親油性的酯基和烴基數(shù)量，制得油墨附聚劑，用其吸附油墨，再通過機(jī)械攪拌和高溫雙重作用使油墨在紙纖維上突起，再用纖維素酶作用在突起上，使得油墨和纖維間的連接變松弛，然后利用茶皂素作為天然非離子表面活性劑使油墨和纖維完全脫離，油墨顆粒附聚在磁鐵礦粉表面，在外加磁場的作用下實(shí)現(xiàn)油墨和紙纖維的分離，提高油墨脫除率，使用本發(fā)明廢紙脫墨方法進(jìn)行廢紙脫墨，紙漿得率較高，油墨脫除率達(dá)88～95%，同時脫墨漿白度可以達(dá)到72.3～78.6%iso，殘余油墨的含量降至73～82ppm，膠粘物含量降至89～92ppm，且本發(fā)明脫墨方法不使用有毒化學(xué)試劑，使用后不會對環(huán)境造成污染。
具體實(shí)施方式
準(zhǔn)備茶葉、水、無水乙醇、磁鐵礦、氨氮廢水處理廠二沉池活性污泥、沼氣液、烤鴨油、丁香精油、待脫墨廢紙和纖維素酶，完成備料。
首先按質(zhì)量比為1:10將茶葉和水混合后裝入燒杯，對燒杯水浴加熱至60～70℃，保溫浸提3～5h后過濾去除濾渣，將濾液移入離心機(jī)中，以3000～4000r/min轉(zhuǎn)速離心處理15～20min，分離去除沉淀得到上層液并濃縮至上層液原體積的1/3，得到濃縮液，隨后按體積比為1:4向濃縮液中加入無水乙醇，在70～80℃的水浴條件下靜置醇沉2～3h，過濾得到濾餅，將濾餅真空干燥即得茶皂素，再稱取1～2kg磁鐵礦放入粉碎機(jī)中粉碎得到粒徑為3～5mm的磁鐵礦顆粒，將得到的磁鐵礦顆粒裝入紗布袋中并將紗布袋放置在發(fā)酵罐底部，先用磁鐵礦顆?？傎|(zhì)量3～5倍的氨氮廢水處理廠二沉池活性污泥將紗布袋掩埋，再向發(fā)酵罐中加入磁鐵礦顆粒總質(zhì)量8～10倍的沼氣液，密封罐口，在35～45℃下靜置發(fā)酵30～40天，利用微生物對礦石表面進(jìn)行微腐，產(chǎn)生多孔結(jié)構(gòu)，待發(fā)酵結(jié)束后，取出紗布袋中的磁鐵礦顆粒平鋪在地面，立即用液氮噴淋冷凍5～10min后轉(zhuǎn)入球磨罐中，球磨處理20～30min后過100目篩，利用冰劈作用使磁鐵礦粉碎，得到多孔磁鐵礦粉末，再按質(zhì)量比為2:5:1將多孔磁鐵礦粉末、烤鴨油、丁香精油混合后再次裝入發(fā)酵罐中，將發(fā)酵罐放在溫度為30～40℃的恒溫箱中發(fā)酵12～15天，過濾發(fā)酵產(chǎn)物得到濾渣，高溫滅菌后干燥，用烤鴨油和丁香精油在微生物的作用下，對磁鐵礦粉表面進(jìn)行改性，增加礦粉表面親油性的酯基和烴基數(shù)量，即得改性多孔磁鐵礦粉，再將待脫墨廢紙和水按質(zhì)量比為1:100混合后用高剪切分散勻漿機(jī)以3000～3500r/min轉(zhuǎn)速剪切勻漿1～2h，得到紙漿后加熱煮沸處理30～40min，待紙漿自然冷卻至25～30℃時，向紙漿中加入紙漿質(zhì)量10%的纖維素酶，保溫酶解3～5h，通過機(jī)械攪拌和高溫雙重作用使油墨在紙纖維上突起，再用纖維素酶作用在突起上，使得油墨和纖維間的連接變松弛，待酶解結(jié)束后，向酶解后的紙漿中加入紙漿質(zhì)量5%茶皂素和紙漿質(zhì)量10%的改性多孔磁鐵礦粉，利用茶皂素作為天然非離子表面活性劑使油墨和纖維完全脫離，油墨顆粒附聚在磁鐵礦粉表面，添加完畢后轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以40～60khz的頻率超聲振蕩處理3～5h，最后待超聲處理結(jié)束后，將紙漿轉(zhuǎn)入玻璃罐中，在玻璃罐四周施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為2000～2500gauss、磁力為1×106gauss2/cm的外加磁場，在外加磁場的作用下實(shí)現(xiàn)油墨和紙纖維的分離，待吸附油墨的改性多孔磁鐵礦粉完全沉底后將其去除，并將剩余的上層漿液回收利用，即可完成對廢紙的脫墨處理。
用本發(fā)明廢紙脫墨方法進(jìn)行廢紙脫墨，紙漿得率較高，油墨脫除率達(dá)88～95%，同時脫墨漿白度可以達(dá)到72.3～78.6%iso，殘余油墨的含量降至73～82ppm，膠粘物含量降至89～92ppm，且本發(fā)明脫墨方法不使用有毒化學(xué)試劑，使用后不會對環(huán)境造成污染。
實(shí)例1
首先按質(zhì)量比為1:10將茶葉和水混合后裝入燒杯，對燒杯水浴加熱至60℃，保溫浸提3h后過濾去除濾渣，將濾液移入離心機(jī)中，以3000r/min轉(zhuǎn)速離心處理15min，分離去除沉淀得到上層液并濃縮至上層液原體積的1/3，得到濃縮液，隨后按體積比為1:4向濃縮液中加入無水乙醇，在70℃的水浴條件下靜置醇沉2h，過濾得到濾餅，將濾餅真空干燥即得茶皂素，再稱取1kg磁鐵礦放入粉碎機(jī)中粉碎得到粒徑為3mm的磁鐵礦顆粒，將得到的磁鐵礦顆粒裝入紗布袋中并將紗布袋放置在發(fā)酵罐底部，先用磁鐵礦顆粒總質(zhì)量3倍的氨氮廢水處理廠二沉池活性污泥將紗布袋掩埋，再向發(fā)酵罐中加入磁鐵礦顆?？傎|(zhì)量8倍的沼氣液，密封罐口，在35℃下靜置發(fā)酵30天，待發(fā)酵結(jié)束后，取出紗布袋中的磁鐵礦顆粒平鋪在地面，立即用液氮噴淋冷凍5min后轉(zhuǎn)入球磨罐中，球磨處理20min后過100目篩，得到多孔磁鐵礦粉末，再按質(zhì)量比為2:5:1將多孔磁鐵礦粉末、烤鴨油、丁香精油混合后再次裝入發(fā)酵罐中，將發(fā)酵罐放在溫度為30℃的恒溫箱中發(fā)酵12天，過濾發(fā)酵產(chǎn)物得到濾渣，高溫滅菌后干燥，得改性多孔磁鐵礦粉，再將待脫墨廢紙和水按質(zhì)量比為1:100混合后用高剪切分散勻漿機(jī)以3000r/min轉(zhuǎn)速剪切勻漿1h，得到紙漿后加熱煮沸處理30min，待紙漿自然冷卻至25℃時，向紙漿中加入紙漿質(zhì)量10%的纖維素酶，保溫酶解3h，待酶解結(jié)束后，向酶解后的紙漿中加入紙漿質(zhì)量5%茶皂素和紙漿質(zhì)量10%的改性多孔磁鐵礦粉，添加完畢后轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以40khz的頻率超聲振蕩處理3h，最后待超聲處理結(jié)束后，將紙漿轉(zhuǎn)入玻璃罐中，在玻璃罐四周施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為2000gauss、磁力為1×106gauss2/cm的外加磁場，待吸附油墨的改性多孔磁鐵礦粉完全沉底后將其去除，并將剩余的上層漿液回收利用，即可完成對廢紙的脫墨處理。
用本發(fā)明廢紙脫墨方法進(jìn)行廢紙脫墨，紙漿得率較高，油墨脫除率達(dá)88%，同時脫墨漿白度可以達(dá)到72.3%iso，殘余油墨的含量降至73ppm，膠粘物含量降至89ppm，且本發(fā)明脫墨方法不使用有毒化學(xué)試劑，使用后不會對環(huán)境造成污染。
實(shí)例2
首先按質(zhì)量比為1:10將茶葉和水混合后裝入燒杯，對燒杯水浴加熱至65℃，保溫浸提4h后過濾去除濾渣，將濾液移入離心機(jī)中，以3500r/min轉(zhuǎn)速離心處理18min，分離去除沉淀得到上層液并濃縮至上層液原體積的1/3，得到濃縮液，隨后按體積比為1:4向濃縮液中加入無水乙醇，在75℃的水浴條件下靜置醇沉2h，過濾得到濾餅，將濾餅真空干燥即得茶皂素，再稱取1kg磁鐵礦放入粉碎機(jī)中粉碎得到粒徑為4mm的磁鐵礦顆粒，將得到的磁鐵礦顆粒裝入紗布袋中并將紗布袋放置在發(fā)酵罐底部，先用磁鐵礦顆?？傎|(zhì)量4倍的氨氮廢水處理廠二沉池活性污泥將紗布袋掩埋，再向發(fā)酵罐中加入磁鐵礦顆?？傎|(zhì)量9倍的沼氣液，密封罐口，在40℃下靜置發(fā)酵35天，待發(fā)酵結(jié)束后，取出紗布袋中的磁鐵礦顆粒平鋪在地面，立即用液氮噴淋冷凍8min后轉(zhuǎn)入球磨罐中，球磨處理25min后過100目篩，得到多孔磁鐵礦粉末，再按質(zhì)量比為2:5:1將多孔磁鐵礦粉末、烤鴨油、丁香精油混合后再次裝入發(fā)酵罐中，將發(fā)酵罐放在溫度為35℃的恒溫箱中發(fā)酵14天，過濾發(fā)酵產(chǎn)物得到濾渣，高溫滅菌后干燥，得改性多孔磁鐵礦粉，再將待脫墨廢紙和水按質(zhì)量比為1:100混合后用高剪切分散勻漿機(jī)以3250r/min轉(zhuǎn)速剪切勻漿1h，得到紙漿后加熱煮沸處理35min，待紙漿自然冷卻至28℃時，向紙漿中加入紙漿質(zhì)量10%的纖維素酶，保溫酶解4h，待酶解結(jié)束后，向酶解后的紙漿中加入紙漿質(zhì)量5%茶皂素和紙漿質(zhì)量10%的改性多孔磁鐵礦粉，添加完畢后轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以50khz的頻率超聲振蕩處理4h，最后待超聲處理結(jié)束后，將紙漿轉(zhuǎn)入玻璃罐中，在玻璃罐四周施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為2250gauss、磁力為1×106gauss2/cm的外加磁場，待吸附油墨的改性多孔磁鐵礦粉完全沉底后將其去除，并將剩余的上層漿液回收利用，即可完成對廢紙的脫墨處理。
用本發(fā)明廢紙脫墨方法進(jìn)行廢紙脫墨，紙漿得率較高，油墨脫除率達(dá)91%，同時脫墨漿白度可以達(dá)到75.3%iso，殘余油墨的含量降至76ppm，膠粘物含量降至90ppm，且本發(fā)明脫墨方法不使用有毒化學(xué)試劑，使用后不會對環(huán)境造成污染。
實(shí)例3
首先按質(zhì)量比為1:10將茶葉和水混合后裝入燒杯，對燒杯水浴加熱至70℃，保溫浸提5h后過濾去除濾渣，將濾液移入離心機(jī)中，以4000r/min轉(zhuǎn)速離心處理20min，分離去除沉淀得到上層液并濃縮至上層液原體積的1/3，得到濃縮液，隨后按體積比為1:4向濃縮液中加入無水乙醇，在80℃的水浴條件下靜置醇沉3h，過濾得到濾餅，將濾餅真空干燥即得茶皂素，再稱取2kg磁鐵礦放入粉碎機(jī)中粉碎得到粒徑為5mm的磁鐵礦顆粒，將得到的磁鐵礦顆粒裝入紗布袋中并將紗布袋放置在發(fā)酵罐底部，先用磁鐵礦顆?？傎|(zhì)量5倍的氨氮廢水處理廠二沉池活性污泥將紗布袋掩埋，再向發(fā)酵罐中加入磁鐵礦顆?？傎|(zhì)量10倍的沼氣液，密封罐口，在45℃下靜置發(fā)酵40天，待發(fā)酵結(jié)束后，取出紗布袋中的磁鐵礦顆粒平鋪在地面，立即用液氮噴淋冷凍10min后轉(zhuǎn)入球磨罐中，球磨處理30min后過100目篩，得到多孔磁鐵礦粉末，再按質(zhì)量比為2:5:1將多孔磁鐵礦粉末、烤鴨油、丁香精油混合后再次裝入發(fā)酵罐中，將發(fā)酵罐放在溫度為40℃的恒溫箱中發(fā)酵15天，過濾發(fā)酵產(chǎn)物得到濾渣，高溫滅菌后干燥，得改性多孔磁鐵礦粉，再將待脫墨廢紙和水按質(zhì)量比為1:100混合后用高剪切分散勻漿機(jī)以3500r/min轉(zhuǎn)速剪切勻漿2h，得到紙漿后加熱煮沸處理40min，待紙漿自然冷卻至30℃時，向紙漿中加入紙漿質(zhì)量10%的纖維素酶，保溫酶解5h，待酶解結(jié)束后，向酶解后的紙漿中加入紙漿質(zhì)量5%茶皂素和紙漿質(zhì)量10%的改性多孔磁鐵礦粉，添加完畢后轉(zhuǎn)入超聲振蕩儀，以60khz的頻率超聲振蕩處理5h，最后待超聲處理結(jié)束后，將紙漿轉(zhuǎn)入玻璃罐中，在玻璃罐四周施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為2500gauss、磁力為1×106gauss2/cm的外加磁場，待吸附油墨的改性多孔磁鐵礦粉完全沉底后將其去除，并將剩余的上層漿液回收利用，即可完成對廢紙的脫墨處理。
用本發(fā)明廢紙脫墨方法進(jìn)行廢紙脫墨，紙漿得率較高，油墨脫除率達(dá)95%，同時脫墨漿白度可以達(dá)到78.6%iso，殘余油墨的含量降至82ppm，膠粘物含量降至92ppm，且本發(fā)明脫墨方法不使用有毒化學(xué)試劑，使用后不會對環(huán)境造成污染。