废办公用纸再生处理技术脱墨工艺研究（表达实验或设计的主体内容）摘要：随着办公自动化的发展，废办公用纸的数量越来越多，主要由激光打印纸和静电复印纸等组成，激光打印油墨和静电复印油墨是合成是合成树脂基油墨，这种合成树脂一般不为废纸碎解时的碱所反应，所以脱墨困难，因此造成废办公用纸的回收率很低。

本次的废办公用纸采用的是浮选洗涤法脱墨工艺，该工艺主要是浮选法和洗涤法结合起来共同使用的一种脱墨工艺，用以解决废办公用纸脱墨难这一问题。

主要研究脱墨剂硬脂酸钠、漂白剂过氧化氢及氢氧化钠三个变量对脱墨程度即白度和色度的影响。

（表达出实验或设计的目的，选择的方法或工艺，获得的结果如何。

）关键词：废办公纸再生浮选洗涤法脱墨白度和色度（通过检索关键词可以查找到摘要和题目）1、前言（表达论文选题的具体目的和意义，反映出实验方法或设计工艺的国内外现状，包括实验原理和工艺原理的说明，控制因素说明）众所周知，我国是一个森林资源十分匮乏的国家，世界森林平均覆盖率约为31%，而我国仅为13%左右。

然而，随着社会的不断进步和造纸工业的迅猛发展，纸产品的需求量也在不断上升,造纸工业面临着原料短缺、能源紧张、污染严重三大难题。

为了弥补木材原料的严重不足，降低生态环境污染，充分利用纤维资源，废纸的再生这一课题脱颖而出，备受人们的关注。

废纸再生具有投资省、能耗低、节省原生纤维资源、简化工艺流程、降低化学药品的消耗、保护森林资源及减少环境污染等优点，已成为众多造纸厂家在原料开发方面积极采用的方法之一。

许多国家在废纸回收利用的规模、数量、品种等方面都取得了引人瞩目的成绩,并具有了相当高的水平。

近几年我国造纸工业非常重视废纸的利用，废纸消耗量增长很快，废纸利用率也得以迅速地提高。

1998年我国的废纸利用率只有38.8%，而到2005年我国的废纸利用率已经增长到54%，在造纸原料结构中废纸浆所占的比例已经超过原生纤维纸浆。

随着办公自动化的发展,办公废纸的数量越来越多,对办公废纸的再生也受到了越来越广泛的关注。

废办公用纸处理流程基本上都是由碎浆、筛选、脱墨、热分散、漂白等重要的操作单元所组成的。

采用的主要脱墨工艺为浮选洗涤法脱墨工艺。

浮选法主要是将空气打入浆内，在脱墨剂、发泡剂等的作用下产生气泡，油墨和杂质吸附在泡沫上而富集于浆料表层，不断刮去这种油墨浮沫即可达到脱墨效果。

浮选法对于大于5μm以上的油墨粒子均有效，其中对10μm-30μm范围内的油墨粒子效果最好。

浮选法设备复杂昂贵，工艺条件要求严格，动力消耗较多。

洗涤法主要是采用大量的水反复洗涤经脱墨的浆料，废水经净化后再循环使用。

洗涤法的主要优点是：油墨粒子除去较干净，浆料中灰分含量较少，浆料白度较高，脱墨操作方便，且操作稳定，设备费用低，耗电量少；但纤维流失较多，得率约在75％左右，且用水量和污染负荷较大。

浮选洗涤法脱墨工艺是浮选与洗涤两者相结合的一种脱墨工艺，主要研究脱墨剂硬脂酸钠、漂白剂过氧化氢及氢氧化钠三个变量对废办公用纸脱墨程度即白度和色度的影响。

2、实验准备2.1实验原料（说明实验对象的来源，分类，现状，性状等）废办公用纸(约0.1kg)2.2实验药品（说明使用药品的原因和用量）氢氧化钠（NaOH）；硅酸钠（Na2SiO3）；过氧化氢（H2O2）；脱墨剂（硬脂酸钠）；氯化钙（CaCl2)2.3实验仪器（说明使用仪器设备的原因和用量）水力碎浆机、恒温水浴锅、浮选机、干燥器、白度仪、色度计(YQ-Z48A)2.4实验方法与步骤（分析工艺流程的设计思路，工艺过程是否可以改进或提出对设计流程中的疑问；并安排实验的工作流程及时间）2.4.1废办公用纸的脱墨实验工艺流程如下：废办公用纸备料—→碎浆—→浮选-洗涤脱墨工艺—→漂白—→抄纸—→烘干—→纸品鉴定2.4.1.1 碎浆精确称取一定量（约10g）绝干废办公用纸于500ml烧杯中，按表3-2加入相应H2O2、NaOH、硬脂酸钠（脱墨剂）、及200mL水和6g Na2SiO3，倒入水力碎浆机中，在45℃恒温水浴锅中碎浆5min，充分疏解废纸纤维,使油墨容易从纤维上剥离下来。

2.4.1.2 浮选-洗涤法脱墨取碎解后的废纸浆于原500ml烧杯中，加入一定量硬脂酸钠作脱墨剂，搅拌均匀后用保鲜膜密封置于89℃恒温水浴锅中进行脱墨反应1h。

然后转移稀释至1000ml进入浮选机，并加入0.8gCaCl2，不断刮去油墨浮沫浮选1.5h。

浮选结束后转移至双层丝袜中，用大量的水反复洗涤浆料至洗涤液清澈。

2.4.1.3 漂白将洗涤后的纸浆挤干，放回500ml烧杯中，加入50ml水和2ml H2O2于89℃恒温水浴锅中进行漂白，漂白时间为1h。

2.4.2抄纸将纸浆转移至贴有保鲜膜的培养皿中，置于烘箱中烘干，称重，计算回收率。

2.4.3纸品鉴定利用白度仪和色度仪测定再生纸的白度和色度，并对其进行数据分析。

3、废办公用纸再生实验设计3.1 正交实验的设计（说明正交实验的意义）3.1.1 正交实验正交试验设计(Orthogonal experimental design)是研究多因素多水平的又一种设计方法，它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验，这些有代表性的点具备了“均匀分散，齐整可比”的特点，正交试验设计是分式析因设计的主要方法。

是一种高效率、快速、经济的实验设计方法。

3.1.2 正交表日本著名的统计学家田口玄一将正交试验选择的水平组合列成表格，称为正交表。

正交表是一整套规则的设计表格，用L为正交表的代号，n为试验的次数，t为水平数，c为列数，也就是可能安排最多的因素个数。

例如L9(34)，它表示需作9次实验，最多可观察4个因素，每个因素均为3水平。

一个正交表中也可以各列的水平数不相等，我们称它为混合型正交表，如L8(4×24) (表12)，此表的5列中，有1列为4水平，4列为2水平。

根据正交表的数据结构看出，正交表是一个n行c列的表，其中第j列由数码1，2，…Sj 组成，这些数码均各出现N/S 次。

3.1.3 正交实验设计原则及步骤1.确定列数：根据试验目的，选择处理因素与不可忽略的交互作用，明确其共有多少个数。

2.确定各因素的水平数：根据研究目的，选择最佳搭配。

3.选定正交表：根据确定的列数(c)与水平数(t)选择相应的正交表。

4.表头安排：应优先考虑交互作用不可忽略的处理因素，按照不可混杂的原则，将它们及交互作用首先在表头排妥，而后再将剩余各因素任意安排在各列上。

5.组织实施方案：根据选定正交表中各因素占有列的水平数列，构成实施方案表，按实验号依次进行，共作n次实验，每次实验按表中横行的各水平组合进行。

3.2 废办公用纸再生正交实验设计（说明本实验的正交意义）3.2.1 考虑的影响因素及水平（选取的指标说明，因素，水平说明）本实验主要考虑脱墨剂硬脂酸钠、漂白剂过氧化氢及氢氧化钠这三种因素在废办公用纸浮选-洗涤法脱墨期间对再生纸的白度及色度的处理效果的影响。

影响实验的数据水平因数及正交实验表如下所示：表3-1 因素水平表水平因素H2O2的浓度NaOH的浓度脱墨剂的浓度1 0.5% 0.5% 1%2 1% 1% 2%3 1.5% 1.5% 3%表3-2正交实验设计表项目H2O2 / ﹪NaOH /﹪脱墨剂/ ﹪实验1 0.5 0.5 1实验2 0.5 1 2实验3 0.5 1.5 3实验4 1 0.5 2实验5 1 1 3实验6 1 1.5 1实验7 1.5 0.5 3实验8 1.5 1 1实验9 1.5 1.5 24、实验结果及数据分析4.1 H2O2、NaOH和脱墨剂对白度的影响结果分析（正交实验分析，直观法和极差法分开讨论）实验所得废办公用纸再生纸白度测量结果及白度分布图，如下：表4-1 白度结果记录表实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 实验8 实验9 白度63.26 68.97 71.7 63.11 79.28 65.57 68.39 70.78 71.3图4-1 白度分布曲线图纸张白度是通过将纸张表面的反射的光量与从标准表面反射的光量相比较的结果来表示。

比值越高,白度水平越高。

白度是纸张等级的区分因素。

现在,印刷人员常对非回收纸的白度要求在90以上(回收纸的白度水平可能要低一些,但是一般也要达到92）。

从本实验的结果来看，大部分在60～80，整体水平都低于印刷标准，最好的是实验5。

4.2 H2O2、NaOH和脱墨剂对白度影响的正交实验分析在各因素对白度和色度影响的正交直观分析表中：Ki表示任一列上水平号为i 时，所对应的试验结果之和；R（极差）—表示在任一列上R=max｛K1 ,K2 ,K3｝－min｛K1 ,K2 ,K3｝。

R越大，因素对实验的影响越大。

分析结果表，如下：表4-2 H2O2、NaOH和脱墨剂对白度影响的正交实验分析结果项目H2O2 / ﹪NaOH /﹪脱墨剂/ ﹪白度实验1 0.5 0.5 1 63.26实验2 0.5 1 2 68.97 实验3 0.5 1.5 3 71.70 实验4 1 0.5 2 63.11 实验5 1 1 3 79.28 实验6 1 1.5 1 65.57 实验7 1.5 0.5 3 68.39 实验8 1.5 1 1 70.78 实验9 1.5 1.5 2 71.30 均值k1 203.93 194.76 199.61均值k2 207.96 219.03 203.38均值k3 210.47 208.57 219.37极差R 6.54 24.27 19.76由表4-2可知采用H2O2、NaOH、脱墨剂进行浮选洗涤法脱墨正交试验，影响再生纸白度的最主要因素为NaOH（R=24.27），其次为脱墨剂用量(R=19.76)，对脱墨浆白度影响最小的为H2O2用量(R=6.54)。

根据再生纸的白度测量结果，可确定采用H2O2、NaOH、脱墨剂进行浮选-洗涤法脱墨的最佳工艺为实验5(白度为79.28)的情况，即A2B2C3(漂白剂H2O2用量为1%，NaOH用量为1%，脱墨剂用量为3%)。

实验结果表明，脱墨温度为89℃，脱墨时间为1.5h的条件下，实现最佳白度的适宜脱墨工艺条件为：H2O2用量1%、NaOH用量1%、脱墨剂（硬脂酸钠）用量3%、Na2SiO3用量3%、漂白时间1h。

4.3 H2O2、NaOH和脱墨剂对色度影响的实验分析色度仪器符号说明如表所示：表4-3 色度仪器符号表符号意义符号意义X 红原色刺激量Δa 色差（色度差）Y 绿原色刺激量Δb 色差（色度差）Z 蓝原色刺激量ΔE 色差（总色差）x 色品坐标TL 牢度y 色品坐标WH 白度（CIE1983公式）L 均匀色空间WC 白度（亨特公式）a 均匀色空间WT 白度（坦伯公式）b 均匀色空间YI 黄度ΔL 色差（明度差）ΔYI 变黄度实验所得废报纸再生纸色度测量结果及色度分布图，如下：表4-4 色度结果记录表项目实验1 实验2 实验3 实验4 实验5 实验6 实验7 实验8 实验9 X 63.61 69.52 78.42 55.43 83.86 60.6 74.21 74.98 47.6 Y 67.5 75.15 83.55 60.18 88.89 64.81 77.49 80.44 51.49 Z 67.27 73.99 95.52 64.21 103.09 66.59 59.52 91.47 43.6 x 0.3206 0.3179 0.304 0.3082 0.304 0.3156 0.3513 0.3037 0.3335 y 0.3402 0.3436 0.3239 0.3346 0.3222 0.3375 0.3668 0.3258 0.3608 L 85.75 89.46 91.4 81.93 94.28 84.38 88.02 89.68 76.97a -0.91 -3.75 -2.26 -4.07 -1.53 -2.03 0.83 -3.26 -3.39b 4.31 5.18 4.130.35 4.93 2.5316.77 3.4412.2ΔL -46.13 -49.84 -51.78 12.35 -54.66 -44.76 -48.4 -50.06 17.31 Δa 0.93 3.77 2.28 3.7 1.55 2.05 -0.81 3.23 3.02 Δb -4.24 -5.11 4.2 1.06 5 -2.46 -16.7 3.51 -10.79 ΔE 46.34 50.25 52 12.94 54.91 44.88 51.21 50.29 20.62 TL 无意义无意义无意义无意义无意义无意义无意义无意义无意义 WH 46.28 50.27 103.28 58.41 111.58 52.19 -13.5 97.34 -15.08 WC 85.09 87.67 90.19 81.48 92.29 84.05 79.37 88.64 73.72 WT 62.68 68.94 89.37 59.83 96.05 62.04 55.745 85.22 40.62 YI 7.89 7.03 -10 -2.96 -10.72 3.4 36.15 -9.58 22.79 ΔYI -7.89 -7.03 10 5.2 10.72 -3.4 -36.15 9.58 -20.55图4-2 色度分析曲线1图4-3 色度分析曲线2图4-4 色度分析曲线3色度是再生纸较为重要的影响因素。