作业
1、与木材和非木材相比，以废纸为原料制备纸浆，在制浆工艺方面会哪些不同之处？（至少列举2个）
（1）木材和非木材制浆含有蒸煮工段，而废纸制浆没有；
（2）木材和非木材制浆洗涤浓缩有黑液回收，而废纸制浆洗涤浓缩主要针对于去除油墨和胶黏物等。
2、废纸除了用来造纸外，还有哪些用途？（至少列举3个）
（1）制作压制的纸板（2）改良土壤（3）制作手工艺品
3、从浮选工艺和浮选设备角度出发，如何降低废纸浮选脱墨过程中纸浆纤维的流失？
分别可以从以下两方面降低废纸浮选脱墨中纸浆纤维的流失：
（1）浮选工艺方面：减少泡沫的流失；使用多段浮选回收（二段以上）。
（2）浮选设备方面：从平流卧式向旋流立式发展；发展圆柱形、密闭式槽体；使用文丘里抽气或气泡发生器鼓泡；使用正压吹风或负压抽吸去除浮渣。
4、从废旧涂布纸、废旧新闻纸、废旧书刊文化用纸、废旧静电复印纸中任选一种废纸，请写出合适的脱墨剂，结合脱墨机理解释其原因？
废旧新闻纸
脱墨剂推荐：碱性脱墨剂或者非离子型表面活性剂
选择原因：对于废纸脱墨，该类废纸一般易于分散。载体树脂易皂化，从而释放颜料，颜料可碎解成微小颗粒，一般采用浮选法和洗涤法均可达到理想的脱墨效果。在脱墨设计时，一般选择皂化用碱，渗透力、分散力较强的表面活性剂即可。目前国内外绝大多数新闻纸化学脱墨工厂采用碱性脱墨法和碱性脱墨剂，同时加人NaOH、硅酸钠和过氧化氢等化学品。加人过氧化氢以防止浆料的碱性变黑现象，硅酸钠作为脱墨稳定剂。
1、碱性脱墨剂常用的成分有氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铵、碳酸钠、碳酸钾及硅酸钠等。碱剂又称皂化剂，主要用来调节水力碎浆机内浆料的pH值在碱性范围，以便纤维产生润胀，使油墨粒子易于从纤维上分离下来，使油墨中的树脂产生皂化或水解，破坏油墨粒子的结构和油墨与纤维间的黏结作用，使纤维最终与油墨脱离黏结状态。碱类脱墨剂与钠皂或松香皂配合使用效果更好。硅酸钠是一种水溶性聚合物，可结合多价离子。它作为润湿剂可吸附在胶状颗粒的表面，降低液体的表面张力，提高印刷油墨的分散性，并防止油墨颗粒重新沉降到纤维上。硅酸钠通常与H2O2同用，以钝化金属离子，特别是钝化会使H2O2降解的过渡金属离子。同时，它还起着缓冲剂的作用，使H2O2漂白能在比较理想的pH值下进行。在碎浆时加人硅酸钠可臧少因NaOH的加入而使纸浆变黄的现象，与单纯使用NaOH相比，可使整个脱墨过程在较低的pH值下进行。
2、非离子型表面活性剂如聚苯乙烯基酚醚为一种黄色凝胶，在水中溶解时不发生电离作用。这种非离子型表面活性剂对酸、碱及盐类等溶液均稳定，它具有较高的泡沫力，对油墨有优良的洗涤、渗透、乳化及分散能力。阳离子表面活性剂针对亲水性油墨，阴离子表面活性剂针对疏水性油墨。
5、对于高施胶量、涂布的废纸，选用何种生物酶进行脱墨？结合一种脱墨假说解释其脱墨原理？
对于高施胶量、涂布的废纸，可以选择纤维素酶和淀粉酶来进行脱墨。
脱墨机理：（结合“优先进攻说”假说）
1、纸的表面施胶和内部施胶以及涂布等都会影响废纸脱墨。用淀粉酶处理混合办公废纸，使其中的淀粉水解，从而有助于附着在纤维表面上的油墨粒子的脱除。
2、纤维素酶的脱墨机理实质上就是纤维素酶的作用机理。脱墨用纤维素酶一般均为复合酶，其中含有多种酶组分，不同的酶组分在脱墨中起着不同的作用。在纸浆的纤维素酶处理中，纤维素酶优先作用于纤维结构不规则区域，如纽结，使纤维强度减弱。印刷过的纸页在油墨的边界处，由于油墨的作用，使油墨处的纤维受力不同于无油墨处的纤维，从而导致处于油墨边界的纤维的某些部位发生变形，形成类似于结状的结构，这些部位是纤维素酶优先进攻的部位。在纤维素酶的作用下，使这些部位的纤维结构变得疏松,油墨和纤维的连结减弱，油墨粒子易于自纤维上分离下来，通过浮选除去。
6、运用生物酶技术，如何实现保持纸浆成纸强度，且在低能耗打浆的条件下，提高二次纤维的滤水性能？
通过改变酶处理与打浆组合方式对再生纤维性能进行改善：
1、在打浆之前进行酶处理
在打浆之前进行酶处理,在同样的打浆条件下会增加纸浆的强度。且酶处理能促进打浆作用，随着酶用量的增加，叩解度随之增加，紧度、耐破指数和裂断长等也随之增加。考虑到在打浆之前酶处理对叩解度的影响，叩解度在打浆后的实际增加值随酶用量的变化而不同，酶用量越大，叩解度变化越大。打浆之前进行酶处理，还可以提高打浆效率。在相同的打浆度下，降低打浆能耗，或在同等打浆能耗下，降低纸浆的游离度。同时打浆之前用酶处理，可以降低打浆能耗。在相近的打浆度下,还可以使纸浆紧度和结合强度提高。发生这些变化的原因是酶作用于纤维表面，使纤维结构变得松弛，不需要剧烈的机械作用,就能获得较好的细纤维化，使纸浆性能改善。
2、在打浆之后进行酶处理
纸浆经过打浆之后，纸浆结合强度大幅度提高，但是，叩解度也随之升高，降低了纸浆的滤水能力。如果将已打浆的浆料用酶处理，可以改善纸浆的滤水性能。纸浆滤水性能的改善具有重要意义，它可以提高纸机速度，增加产量，降低蒸汽消耗量；或通过降低纸浆上网浓度，来提高纸页匀度和物理强度。打浆之后酶处理，还可以在不恶化纸浆滤水性能的条件下,提高再生纤维的结合强度。先打浆后酶处理工艺在不影响纸浆滤水性能的情况下，可以大幅度提高再生纤维的结合强度。为了使纸在具有较好滤水性能的同时，具有较好的强度,可在打浆前后合理加人酶制剂。
1、常见的废纸浆的碎浆工艺是什么？针对不同的废纸原料，如何调整碎浆工艺。
碱法碎浆。
2、筛选和净化的原理。
筛选：渣质颗粒在筛选中能否被去除取决于它的尺寸、形状、可塑性。非可塑性的渣质如果尺寸超过筛子开头的大小就会被阻留。可塑性的低强度渣质，例如一些胶粘物质，可以在筛中的剪切力和压力作用下，很容易通过筛缝和筛孔。
净化：渣质与纤维密度不同分离。
流体动力原理：浆流圆周方向的运动产生离心力；轴向运动的浆流运送固体颗粒使其分离；半径方向的浆流逐渐从外围向中心运动。重渣质在外部收集，轻渣质在内部收集。
水力涡旋理论：杂质颗粒在除渣器中被离心脱除，主要是靠它与纸浆悬浮液密度的不同，另外形状和尺寸的差异也起着重要的作用。浆料从入口进人后会产生一个离心区。进口的几何形状应该适合将泵的能量转换成浆流的旋转流动力，有时在除渣器顶部会安装转子，以确保足够的切向流动速度(圆周分速度)，尤其是在产量减少或浓度较高时。
3、废纸浆洗涤常用的洗涤方式是什么？
顺流洗涤、多端逆流洗涤。
洗涤原理：过滤、挤压、扩散
过滤：利用具有许多毛细孔道的浆层作过滤介质，使洗涤液与纤维分离。
过滤面积越大，生产能力大；压差P上升，过滤速度v上升；浆层越薄，过滤速度越快，但生产能力降低；温度上升，废液粘度系数μ下降，v上升；浆层越紧，过滤越慢；草浆比木浆难过滤。一般纸浆浓度低于10%时，采用过滤的方式！
挤压：利用机械挤压对高浓浆料（高于10%）进行过滤，把废液从浆中挤出。
利用挤压的方法完全分离浆中废液是不可能的。
外加压强＞毛细管压强，能把黑液挤出。外加压强≤毛细管压强，不能把黑液挤出。
扩散（置换）作用：利用浆中残留的废液溶质浓度大于洗涤液溶质浓度这一浓度差，使细胞腔和细胞壁中的高浓废液溶质向洗涤液转移。推动力为浓度差！
纤维内外浓度差上升，扩散速度上升，洗涤用水越多，浓度差越大，洗得越快，但黑液浓度下降。为保证一定浓度差，应采用逆流洗涤。
扩散系数D：温度增加或黏度下降，D值增大。
扩散速度与扩散面积成正比，与扩散距离成反比。增大扩散面积F，减少扩散距离X的有效措施是搅拌。
4、浮选的条件是什么？浮选脱墨时如何减少纤维流失？
只有憎水性表面的油墨颗粒才可以浮选。
浮选的先决条件：油墨粒子脱离与纤维的吸附；能够在悬浮液中自由移动；尺寸保证在一定范围内（10-μm）。
5、憎水性油墨、亲水性油墨的浮选机理区别？
憎水性油墨浮选机理有多种，但都是基于表面活性剂为阴离子型，体系中有钙离子存在。
悬浮在浆料中的憎水性油墨颗粒表面具有低负电荷。油墨颗粒表面被表面活性剂分子覆盖，表面活性剂分子的亲水部分向外指向水。
用阴离子型表面活性剂，工业用水中的硬度物质生成钙皂絮片并在油墨颗粒和空气泡之间架起了桥梁，随着空气泡与油墨颗粒的接近，使覆盖油墨颗粒表面的一层水合物被破坏，从而实现了空气泡与油墨颗粒的联接。
亲水性油墨
为了使油墨颗粒表面呈现憎水性，表面活性剂电荷对表面活性剂吸附到油墨颗粒表面上去病使其便面憎水性变化起着十分重要的作用，而空气泡与油墨颗粒的吸附，表面活性剂的电荷作用弱。
颗粒表面也带负电荷，但是亲水性的，与憎水性的泡沫亲和性很低。
阳离子型表面活性剂与亲水性油墨颗粒表面带有相反电荷，二者吸附的很好。
阴离子型表面活性剂由于与油墨带有相同电荷，二者互相排斥。
因此，在碱性条件下，阳离子型的表面活性剂脱墨效果很好。钙离子的存在影响脱墨效果。
6、不同类型的废纸，如何选择合适的脱墨剂。
新闻纸化学脱墨采用碱法脱墨法和碱性脱墨剂；
混合办公废纸的脱墨采用中性纤维素酶；
旧报纸的脱墨采用中性纤维素酶与半纤维素酶的复合作用；
旧杂志纸使用中性纤维素酶的同时复合使用少量液化淀粉酶；
混合办公废纸用淀粉酶脱墨。
7、针对不同类型的废纸，如何选用生物酶脱墨？其脱墨机理是什么？
8、在废纸脱墨、打浆、促进滤水、漂白、增强等方面，常见的生物酶有哪些？其作用原理如何？
纤维素酶可以改善纸浆的滤水性能，内切酶作用于纤维素的无定形区，无规则地切断纤维素链，以便进一步水解。纸浆中亲水性物质减少，滤水速度变快，打浆度下降。
木聚糖酶不具有改善纸浆滤水性能的能力，但可提高成纸的某些强度指标。
9、废纸中树脂的四种存在形式及其存在条件。
内部表面树脂：附着在纤维或薄壁细胞的外表面，主要在纤维的局部表面以斑点的形式存在，有时也以薄膜的形式覆盖在大部分的纤维表面；
内部树脂：存在于薄壁细胞的内部；
胶状树脂：主要是以胶体状态游离地分散在纸浆悬浮液之中，呈小液滴状，但有时也会吸附在纤维的表面；
溶解树脂：该类型的树脂仅存在于碱法制浆系统中或纸浆碱性条件下的漂白系统中，主要是脂肪酸和树脂酸的可溶性皂化物。
存在条件：存在于树脂道中的树脂在机械或化学制浆过程中，会释放出来形成游离地悬浮于浆液之中的胶状树脂。这种胶状树脂在碱性条件下会使其中的树脂酸和脂肪酸形成可溶性皂，从而形成溶解树脂;而溶解树脂随着系统pH值的降低，又会逐渐形成不溶于水的树脂酸和脂肪酸，或以胶体状态存在于浆液，或吸附在纤维表面。当纸浆浓缩或向纸浆中加人树脂控制剂(如滑石粉、硫酸铝等)时，分散在浆液中的胶状树脂会吸附在纤维表面，形成表面树脂;反之，若纸浆被稀释或经受打浆、磨浆处理，吸附在纤维表面的树脂有可能会重新形成胶状树脂。存在于薄壁细胞内部的树脂，一般不参与这种转化，除非薄壁细胞受到磨浆或打浆等机械处理，其中的树脂从薄壁细胞中释放出来。
10、针对废纸胶粘物问题，利用吸附法、化学固着法等如何选择控制剂，其控制原理是什么？
①使用吸附型胶粘物控制剂
无机吸附剂：采用膨润土、碳酸钙、硅藻土、滑石粉、锆化合物等。吸附后胶黏物粘性下降，并留在纸页中脱离纸机系统。
有机吸附剂：改性的聚丙烯细纤维具有很高的分支结构和很大的比表面积，对胶黏物具有很强的亲和力，能够将胶黏物包覆，减少粘网和粘毛布的倾向
②使用分散型胶粘物控制剂
主要是减少胶黏物颗粒之间的引力或增加斥力。
通常用阴离子型或非离子型的表面活性剂。
阴离子型：吸附在胶黏物的表面使其带上负电荷而分散在水中。
非离子型：疏水端与疏水性的胶黏物表面相连，亲水端则伸入水中，使胶黏物颗粒具有亲水性分散在水溶液中。
这些分散的胶黏物可通过洗涤或缝筛除去，或进入白水系统。
③使用溶解型胶粘物控制剂
可使再生浆料中的胶黏物溶解或呈乳化状态。
只用溶剂而不用水。
从经济角度考虑以偶一定困难。
不能将所有的溶剂进行回收，经济上负担不起，而且对环境造成污染。
11、化学浆废纸、高得率浆废纸重复抄造多次后其纸页性能变化如何？
12、理解废纸纤维角质化的概念及其衡量标准
角质化定义：描述干燥或回收时纤维发生物理化学变化的技术术语。
变化主要包括“细胞腔塌陷”和内部氢键的形成。
其宏观表现为纤维润胀能力等纤维性能的劣化，以及再生纸页强度性能的衰变。
纤维保水值的减少来表征纤维的角质化程度。
压榨压力越大，角质化越严重。当纸页干度达到20%，纤维开始发生角质化，干度超过70%后，几乎不再发生纤维的角质化。
13、理解废纸制浆过程中的三级处理包括什么？
一级处理（沉淀）、二级处理（生化处理）和三级处理（物化处理如吸附、超滤和反渗透等）。
14、废纸再生利用技术过程中，从单元操作出发，如何调整工艺、设备、实现节能减排、清洁生产的目标
