一种环保型废纸处理剂的研究

Vladimir Grigoriev，Tea Hannuksela 凯米拉化学品公司

传统碎解助剂的风险和局限性

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。

FennoSpec 9368——新的环保型碎解剂

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的应用实例

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。

总结

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。