廢水處理回用膠粘物問題的去除

廢水處理回用膠粘物問題的去除

利用利用報紙作為原料發(fā)展造紙行業(yè)是全世界的一項重要措施和環(huán)境保護(hù)的需要。但是,廢紙漿配抄各種中、高檔紙時,主要有兩大問題:一是脫墨問題,二是沉積物問題。沉積物問題包括了膠粘物問題和腐漿問題,其中以膠粘物問題更難處理。不脫墨廢紙漿用來生產(chǎn)中、高檔紙板時也有膠粘物問題。因此,對應(yīng)用各種廢紙和廢紙箱為原料在其制漿造紙過程中發(fā)生膠粘物問題的來龍去脈有所了解的話,就可以考慮如何去避免或減少膠粘物問題的出現(xiàn),保持造紙操作過程的順利進(jìn)行和提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量。1粘合劑和壓敏膠應(yīng)用膠粘物主要來自廢紙中下列碎片,它們是膠粘劑膠帶、標(biāo)簽、書籍裝訂用膠或熱熔膠殘留物、蠟、油墨粘合劑、乳膠、濕強(qiáng)樹脂和其它聚合物等。膠粘劑(adhesives)是最重要的一類。熱熔膠和壓敏膠以及蠟則主要用于涂布。應(yīng)用在廢紙中,許多化合物是從膠粘劑來的,例如植物抽出物、蛋白質(zhì)、橡膠和合成樹脂等。這些膠粘劑常用于包裝工業(yè)和紙盒、紙箱制造工業(yè),或用于信封、標(biāo)簽、膠帶等壓敏膠膜。應(yīng)用膠粘劑常分為:水濕性膠粘劑、壓敏性膠粘劑和熱熔性膠粘劑等,分別介紹如下:1.1聚合物系統(tǒng)成分活性劑應(yīng)用這一類膠粘劑廣泛用于包裝工業(yè),如紙盒密封,紙板制漿,貼標(biāo)簽紙和紙袋生產(chǎn)等。應(yīng)用這一類膠粘劑主要是天然產(chǎn)品,如植物抽出物和動物蛋白,也可以由合成乳膠制成。應(yīng)用植物性膠粘劑是用谷粉、淀粉、糊精和天然膠等水可分散性原料生產(chǎn)。所用天然蛋白質(zhì)則屬骨膠衍生物。為了改進(jìn)它們的性質(zhì),可加添加劑,如聚乙二醇(polyglycol)、多糖、增濕劑、增塑劑和填料等。應(yīng)用此外,這一類膠粘劑也可由乳膠和合成樹脂制造。乳膠系統(tǒng)可以是天然的橡膠,也可以是合成的橡膠,例如:苯乙烯-丁二烯橡膠、氯丁橡膠(neoprene)和羧基化橡膠等。這些產(chǎn)品在它們的組成中也包括了所需的增粘劑、增稠劑、抗氧化劑和穩(wěn)定劑等。合成樹脂水分散體系典型的組成是聚醋酸乙稀酯(PVA)和醋酸乙烯酯(VA)共聚物的穩(wěn)定懸浮液。這個組成包括了改進(jìn)性能的添加劑,如:增塑劑、增粘劑、分散劑、填料、抗泡沫劑和防腐劑等。水濕性膠粘劑實際上也是構(gòu)成壓敏膠的一部分。1.2壓敏膠的組成應(yīng)用紙和紙板產(chǎn)品中壓敏性膠粘劑的主要應(yīng)用場合見表1。應(yīng)用從表1看出,這一類膠粘劑主要是基于天然橡膠和合成橡膠的共聚物,或者是丙烯酸聚合物。增粘樹脂的加入是為了使產(chǎn)品獲得足夠的性能平衡:即粘附性、抗粘附性與抗剪切力之間的平衡。在它們的組成中,也有穩(wěn)定劑、塑化劑和其他增加某些性能的添加劑。聚合物是這一類膠粘劑的良好基礎(chǔ),這是因為它的柔韌性易于增粘和易于變性。應(yīng)用壓敏膠主要用于可剝和可粘的標(biāo)簽、狹帶和自粘標(biāo)簽等。這些產(chǎn)品在廢紙回用過程中主要的問題是它們的永久性粘性。應(yīng)用關(guān)于壓敏膠的化學(xué)組成,以前提到的主要是基于天然的和合成的橡膠彈性體,或者是基于丙烯酸聚合物。主要用于標(biāo)簽的小批量產(chǎn)品是用苯乙烯-丁二烯樹脂、乙烯基醋酸-乙烯酯(EVA)、烷基乙烯基酯和其它合成化合物。應(yīng)用作為膠粘劑而用于整體聚合作用的主要共聚物是:聚苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯和聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯。商業(yè)上其它的產(chǎn)品有乙烯-丁二烯或乙烯-丙烯的共聚物。應(yīng)用基于丙烯酸聚合物改性的丙烯酸酯在膠粘劑中是常用的。最常用的酯是丁基-2-乙基-己基丙烯酸酯和異丙烯酸基丙烯酸酯(isoacrylacrylate)。極性單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸酯(即異丙烯酸酯)、丙烯酰胺、丙烯腈、二甲基-氨基-乙基-異丙烯酸酯和羥基-乙基-甲基-丙烯酸酯等等。最后,改性單體主要包括甲基和乙基丙烯酸鈉、乙烯基乙酸酯和甲基-異丙烯酸酯。應(yīng)用這些膠粘劑構(gòu)成了膠粘物的重要來源。最后,膠粘劑工業(yè)已經(jīng)做出了重大的努力來研究可碎解的壓敏膠,這些壓敏膠對廢紙回用無有害的影響。在這個理念下,兩類膠粘劑已經(jīng)開發(fā):一類是水不溶解的易被洗滌所除去的膠粘劑,如聚苯乙烯-b-異戊間二烯(polystyrene-b-isoprene)膠粘劑,另一類是水溶并可分散的膠粘劑,如聚丙烯酯與親水單體(例如丙烯酸)的共聚體。應(yīng)用表2是常用于壓敏膠系統(tǒng)的化合物。1.3在膠粘、冷卻、定量印刷技術(shù)中的應(yīng)用應(yīng)用它們都是熱塑性聚合物,不含溶劑,在常溫下呈固體狀態(tài),升高溫度時會軟化,根據(jù)溫度高低將呈現(xiàn)更粘或少粘的流體,冷卻時又會變硬,就這樣來完成膠粘功能。假如能很快冷卻,生產(chǎn)速度可提高。在包裝工業(yè)、粘結(jié)工業(yè)和書畫刻印藝術(shù)工業(yè)得到了應(yīng)用。應(yīng)用熱熔膠包括了天然的和合成的物料,同屬于三大類:1.3.1聚乙烯、聚乙烯、乙烯基聚合物應(yīng)用用于要有機(jī)械強(qiáng)度、膠粘性和耐溶劑性的場合。用得最多的是聚乙烯、聚丙烯、乙烯基醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和橡膠嵌段共聚物(rubberblockcopolymers)。1.3.2相對較低的洛馬爾應(yīng)用用于要有特殊粘附性、粘度和熱粘性場合。這一類包括了大量的合成樹脂、松香以及它們的衍生物。1.3.3在紙媒和回用大學(xué)生市場中的應(yīng)用應(yīng)用包括石蠟(天然烷烴)、微晶蠟(蜂蠟和植物蠟等)和合成碳?xì)湎??？刂埔蛩赜?適用操作性、粘度、熔點、表面濕性和柔韌性等。應(yīng)用蠟作為熱熔性膠粘劑,主要還是用于紙、紙板和有關(guān)產(chǎn)品的涂布,如瓦楞防火紙板箱、紙杯和食物包裝等用蠟涂布后可提高其濕強(qiáng)度或作為水的載體。瓦楞防火紙板箱用于海上運輸肉類、蔬菜、水果等的包裝可耐冷藏和冰凍。用聚用聚合物添加劑改性的蠟是作為熱熔蠟涂布用的,已廣泛用于包裹和包裝。在回用廢紙中,蠟化合物的主要來源是瓦楞防火紙板箱和(高達(dá)C60),而微晶石蠟是C23~C85(常為環(huán)狀烷烴)。油衍生石蠟的密度為0.9~0.95時,在常溫下呈固形物;其密度為0.7~0.8時,在常溫下則為液體。因此,根據(jù)它們的密度,它們在抄紙時屬輕雜質(zhì)。用聚在多數(shù)應(yīng)用情況下,石蠟要用不同的產(chǎn)品來改性以增強(qiáng)它的特性,用得最多的產(chǎn)品是聚乙烯和乙烯基醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。用聚所有這些蠟料都有疏水特性,因此是水不溶的。2.1粘合劑的分類用聚根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),膠粘物的分類有三種方法:2.1.1根據(jù)粘合劑的不同溶解，該粘合劑可分為兩類2.1.1.控制三法出紙時阻燃劑的培養(yǎng)用聚廢紙中的不溶于水的原生膠粘物,可用機(jī)械方法除去,在抄紙時不難控制。主要缺點是它們在整個過程中常發(fā)生粘性變化,當(dāng)粘性在凈化階段降低時,膠粘物就不會除去并能在抄紙前階段沉積下來。2.1.1.植物脂化合物類用聚來源于廢紙中存在的溶解物和膠體物,在某些突變條件下失穩(wěn)產(chǎn)生附聚作用,結(jié)果是凝聚和沉積出來。這些突變條件是:pH、溫度、剪切力、濃度、表面電蠟涂布牛皮紙。用聚蜂蠟是傳統(tǒng)上用于防水板的。雖然石蠟油是最廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品,但植物類脂化合物(lipoid)也已經(jīng)在這方面應(yīng)用了。用聚油衍生的石蠟(waxparaffins)是不同脫蠟操作的附屬品,主要有三種,即石蠟(paraffins)、中等和微晶石蠟(mediumandmicroerystalline)。石蠟和中等晶型石蠟是來自脫蠟潤滑油,微晶石蠟來自蒸餾廢抽出物。石蠟是C18~C30(平均C20~C30)的碳?xì)浠衔?中等晶型石蠟含碳原子更多2膠膠粘物的分類、沉積機(jī)理及其造成的危害荷和加入化學(xué)品等等的突然變化。由于形成再生膠粘物很難預(yù)防,再生膠粘物造成了很多問題。當(dāng)再生膠粘物在篩選和凈化以后形成時,相信再生膠粘物將會在紙機(jī)或最終產(chǎn)品(紙張)中沉積出來。2.1.2根據(jù)粘合劑的大小，膠可以分為三種類型2.1.2.1.橡膠粘合劑用聚指大于0.42mm的膠粘物,它們將留在35目篩上,易用機(jī)械篩選的方法除去。2.1.2.膠粘物deposi/dpo用聚指0.074~0.42mm的膠粘物,即指能通過35目并留在200目篩上的膠粘物,它們最難除去,但極易附聚和沉積(deposit)。2.1.2.再生膠粘物的控制用聚指小于0.074mm的膠粘物,即通過200目篩的膠粘物,它們分散在漿中或回用水中,穩(wěn)定時不發(fā)生問題,但失穩(wěn)時就會形成再生膠粘物,這種膠粘物也很難控制。2.1.3根據(jù)粘合劑的不同物理性質(zhì)，該膠可以分為兩類2.1.3.1.硬橡膠粘合劑用聚它們趨向于在紙機(jī)末端形成并造成在干燥部烘缸和紙張上沉積。2.1.3.2.軟膠粘合劑用聚它們似乎是在前階段,即在網(wǎng)上和毛布上形成沉積。2.2膠粘物表面的粘連能力用聚膠粘物是復(fù)雜的混合物,它具有下列特性:低表面張力、粘性和可塑性。因此,它最終在紙機(jī)表面和產(chǎn)品中沉積下來。各種生產(chǎn)變數(shù)將影響膠粘物的發(fā)生。這些變數(shù)是:pH、溫度和化學(xué)藥品等等,它們將使溶解物和膠體物失穩(wěn),隨后即凝聚和沉積。用聚膠粘物粒子形成沉積的主要特性是表面張力和表面電荷。絕大部分膠粘劑的表面能在20~40dyne/cm,因此,膠粘物極易粘附在表面能較高的物體表面,例如,聚酯成形網(wǎng)的表面能大約43dyne/cm,因此,表面能低于此數(shù)的膠粘物將易于沉積在成形網(wǎng)表面。為預(yù)防這個問題,要么增加膠粘物表面能,要么降低成形網(wǎng)的臨界表面能,這就是用化學(xué)方法控制膠粘物的基礎(chǔ)。表3是一些物料的臨界表面能。用聚物料在表面的粘附傾向可用接觸角和粘附能的測定來預(yù)示。流體在固體表面的相互作用是由流體表面張力和流體與固體表面間的界面張力(interfacialtension)所造成的。接觸角是一個主要的熱力學(xué)參數(shù),它象征著液體在固體表面的擴(kuò)展程度。用聚具有形成和沉積效能的膠粘物的第二個特征是表面電荷。粒子在水中時,靠離子化、特殊吸收或離子分離而產(chǎn)生電荷,結(jié)果是兩種離子在介質(zhì)中圍繞粒子形成了所謂的雙電層。由于這種電荷分布,在界面與任何點之間的靜電電位有了差別,膠體粒子內(nèi)的電荷將在它們之間形成排斥力,制止了它們的聚結(jié)(coalescence)和最后形成再生膠粘物。用聚能最佳說明膠體體系的動電學(xué)參數(shù)是Z-電位,它可以從測量電泳、電滲透(electrosmosis)、流體電位和沉積電位等來定?，F(xiàn)在已可以用Z-電位儀直接測定。2.3橡膠粘合劑對紙張、漿糊和復(fù)制紙張造成的損害2.3.1其他污染物存在時用聚在廢紙制漿過程中,膠粘物易堵塞凈化器和篩選機(jī)網(wǎng)孔。另外,在有其他污染物存在時,還會發(fā)生協(xié)同影響,例如在膠粘沉積物上有微生物集結(jié)時,將產(chǎn)生腐蝕問題,這是微生物代謝作用產(chǎn)生了不同的氧化作用或者形成了腐蝕產(chǎn)物。2.3.2紙頁斷頭造成紙頁斷頭用聚這些膠粘物會沉積在成型網(wǎng)上、刮板上、毛布上、壓榨輥上和干燥部烘缸刮刀上,還會造成紙頁斷頭。結(jié)果是停機(jī)維修清理時間多了,生產(chǎn)受到影響。2.3.3施膠和印刷因素不全用聚由于這些膠粘物沉積在產(chǎn)品中,造成了產(chǎn)品有斑點、孔洞,降低了物理強(qiáng)度,對施膠和印刷也有負(fù)面影響,具體表現(xiàn)如下:(1)對涂布紙板,膠粘物能造成涂布和印刷問題。(2)對多層紙板,膠粘物在中間層能產(chǎn)生褪色作用。(3)對印刷紙和薄頁紙等,斑點能降低產(chǎn)品質(zhì)量。2.3.4也存在著新的問題(1)廢紙中熱熔膠增加;(2)廢紙