Vladimir Grigoriev,Tea Hannuksela 凯米拉化学品公司
处理具有高湿强度的损纸或回收纤维是一项具有挑战性的任务。有时,较强的机械剪切力、高温、氢氧化钠等传统方式在合理的碎解时间内不能获得足够的匀度,特别是对于老化的加工损纸。因此,对于难处理的湿强纸,需要额外的氧化剂来打破湿强树脂的强共价键[1]。
次氯酸钠曾被用于湿强纸的碎解助剂,但目前已很少使用,次氯酸盐作为危险化学品,需要特殊处理。它也是游离氯的来源,可造成金属腐蚀,并在纸张和污水中产生可吸附有机卤化物(AOX)。如果损纸碎解后没有对残留量进行仔细控制,转移到湿部的氯离子会破坏部分湿强树脂,降低其效果。高浓度的游离氯也可能对扬克缸涂层和设备运行性能产生负面影响。
由于次氯酸盐的非环保性和安全性问题,其在碎解过程中的使用已经呈下降趋势,但仍然有很多生活用纸生产商使用它。
新的可吸附有机卤化物法规会促使生活用纸生产商寻找替代产品,至少在欧洲是这种趋势。欧盟工业排放指令2010/75/EU已于2018年9月生效,下调了湿强纸生产过程中产生的污水中的AOX限值,从150g/t下降到50g/t[2]。
直到最近,过硫酸盐仍然是唯一的替代化学品。各种过硫酸盐以粉末的形式应用,尽管有缺点,但和次氯酸盐(无Cl)相比,过硫酸盐粉末不会快速溶解,氧化电位更低。该化学品的环境特性更受欢迎。但它需要更长的碎解时间和更高的温度,且生产中必须添加氢氧化钠,以获得过硫酸盐的理想效果,但碱性环境会导致纤维泛黄。此外,也有一些关于对扬克缸涂层性能产生负面影响的报告。
凯米拉研发的FennoSpec 9368可作为次氯酸盐的环保型替代品,该产品的基本成分是过碳酸钠,为颗粒状,如图1所示,其突出优点是具有优越的环保特性,不会产生有害残留物。
图1 FennoSpec 9368
这种独特的化学特性是由于产品既具有碱性又具有氧化功能,快速溶解的FetnnoSpec 9368能够将碳酸钠和过氧化氢释放进溶液中,使系统呈碱性环境(pH9~10)并具备氧化能力,有利于破坏纸张中湿强树脂的作用。
FennoSpec 9368产品采用白色纸袋包装,每袋10kg,白色纸袋可一起投入碎解机,损纸碎解后,只留下水和碳酸钠。因此,该产品不会产生AOX,并且已经获得了环保监管部门的重要审批。
相对于过硫酸盐,FennoSpec 9368还具有快速溶解的优点,这有助于减少碎解时间。图2显示,用FennoSpec 9368替代过硫酸盐,可提高碎解效率。
图2 手抄片显微图
纤维分布的均匀性清楚地表明,和不添加碎解剂或添加过硫酸盐相比,添加FennoSpec 9368碎解剂后的纤维分散性更优。
使用FennoSpec 9368不需要再额外添加氢氧化钠,因为其本身就可以形成pH9~10的碱性环境。在对老化的加工损纸或利乐包废纸等难处理的纤维进行处理时,添加氢氧化钠可进一步加强FennoSpec 9368的作用。图3所示为FennoSpec 9368与过硫酸盐的中试试验结果。
图3 使用不同碎解助剂的手抄片的裂断强度
图3所示为利乐包废纸碎解后制成的手抄片,裂断强度越高表示碎解效果越好。
碎解阶段的高温非常有利于产品快速分解,过氧化物更具活性。通常来说,在35°C和pH为9.5或更高的条件下,FennoSpec 9368的效用最佳。
通常情况下,温度越高,反应的速度越快。FennoSpec 9368要求的温度仍然低于过硫酸盐。过硫酸盐要求热碱性条件,需达到70°C和pH 10以上[3]。
FennoSpec 9368不仅成功应用在生活用纸生产中,也可用在利乐枕包装、包装纸甚至标签纸生产中。本质上讲,其在处理损纸的过程中应用效果很好。
表1显示了FennoSpec 9368在湿强损纸中应用的案例研究。
表1 FennoSpec 9368案例研究:用于湿强损纸碎解过程
在适当的碎解条件下,FennoSpec 9368反应迅速,既可以缩短碎解时间,也可使碎解机能够处理难度更大、重复利用的湿强纸原料。
FennoSpec 9368不像次氯酸盐一样能够对纸浆进行漂白,但是由于在使用过程中会释放过氧化氢,因此可避免碱性泛黄的问题。
FennoSpec 9368是新型环保湿强纸碎解助剂,可以为生活用纸生产商提供经济效益。可将其作为危险、非环保次氯酸盐的替代品,特别是在欧洲地区,当地已实行更加严格的AOX规范。
FennoSpec 9368相较于过硫酸盐等其他粉末状替代品,也具有优势。以下是对FennoSpec 9368效益和优点的总结:
●优越的环保性能、安全、易操作
——无氯、无AOX、无腐蚀;
——可直接投入碎解机的包装袋,10kg/袋。
●相比其他氧化剂,更有效的碎解作用
——快速溶解、碎解时间更短、节能;
——可处理更难处理的湿强纤维;
——纤维流失更少。
●改善纸页质量
——更加均匀的碎解效果,改善纸页结构,提高干强度;
——提高白度,不会产生碱性泛黄现象。
注:FennoSpec、FennoStrength和FennoBond均为凯米拉Oyj或其子公司的注册商标。