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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:鍾武宏
研究生(外文):WU HUNG JUNG
論文名稱:熱分散對於脫墨漿物性的影響及相關漂白應用研究
論文名稱(外文):The Effect of Hot Dispersion on the Physical Properties of Deinked Pulp and its Application on Bleaching
指導教授:彭元興彭元興引用關係
指導教授(外文):YUAN SHING PERNG
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:環境工程學系碩士在職專班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:脫墨漿漂白熱分散連二亞硫酸鈉甲瞇亞磺酸
外文關鍵詞:bleaching of deinked pulpheat dispersionsodium hydrosulfiteformamidine sulfinic acid
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國際上的漿料價格高漲,脫墨回收漿就成為各紙廠關注的焦點,然而在廢紙脫墨中常有大小污點及雜質影響脫墨漿品質,常於脫墨製程後段使用蒸氣及熱分散機來細緻污點及達到紙張較均一之光學性質,為了解脫墨漿前段濃縮後漿料濃度及不同溫度對熱分散對物性及光學性質之影響及使用兩種還原型漂白劑連二亞硫酸鈉與甲脒亞磺酸於熱分散機上與後段漂白應用不同濃度及不同溫度對漿料白度、污點數及作較深入之探討。
實驗主要以100 %電腦報表紙脫墨漿為基準,熱分散物性探討在前段螺旋壓榨機(screw press)之不同壓力產生不同濃度(19,32,35,36 %),依熱分散前不同蒸氣溫度(90,100,110,115 ˚C),對於手抄紙物性的影響。結果顯示抗張強度及剛挺度部份溫度約在100˚C為最適當,而比破裂度與撕力因素部份部份溫度約在90˚C為最適當,表面強度因臘棒#4以下無法判斷,物性與原廠之建議值文化用紙部份最佳溫度為95˚C接近。螺旋壓榨機漿料濃度部份,濃度部份以32 %最為適當,與原廠之濃度25~30 %建議值接近。
熱分散機後漂白實驗,溫度在40˚C、60˚C、85˚C時添加不同濃度的連二亞硫酸鈉或甲脒亞磺酸,由實驗結果來看連二亞硫酸鈉添加濃度以0.8 %為最佳,溫度在40˚C時連二亞硫酸鈉白度增益優於甲脒亞磺酸、溫度在60˚C時連二亞硫酸鈉白度增益與甲脒亞磺酸相當、溫度在85˚C時未漂漿白度為83.5 % GE,濃度0.8 %連二亞硫酸鈉漂白白度為88.5 % GE,甲脒亞磺酸添加量0.8 %時可達到90.5 %GE的白度,由此可知甲脒亞磺酸於高溫有較佳漂白效果。
熱分散機機上漂白實驗,未漂漿白度約在84 %GE左右,連二亞硫酸鈉濃度在0.1 %時,就與熱分散機後段連二亞硫酸鈉漂白槽漂白濃度0.8 % 時,有相同白度在87 % GE。濃度0.8 %之連二亞硫酸鈉與甲脒亞磺酸漂白效果相同,白度為 90 % GE,白度提高6 % GE。
熱分散機後漂白污點數實驗,漿溫在40˚C、60˚C、85˚C時連二亞硫酸鈉與甲脒亞磺酸藥品濃度由0.1~1.2 %濃度越高則污點數下降越多,相同濃度比較甲脒亞磺酸之污點數約較連二亞硫酸鈉有較低的污點數。
機上漂白污點數實驗,連二亞硫酸鈉之手抄紙平均之污點數為65 ppm,甲脒亞磺酸之手抄紙污點數約在41 ppm左右。不同溫度機上漂白隨溫度提高污點數有提高的趨勢。
還原性漂白劑的應用在脫墨漿成本部份,脫墨漿成本約在13000-15000元/噸,若以熱分散機後漂白溫度85 °C為最佳白度增益6% GE計算連二亞硫酸鈉添加濃度為1 %,每噸漿需240元約佔成本的1.6-1.8 %,使用甲脒亞磺酸添加濃度為0.42 %時每噸漿需218.4元約佔成本的1.45-1.68 %。
The ever increasing pulp price in the global market causes paper mills to again focus on the deinking pulp. There are, however, numerous small specks and dirt present in the deinked pulps which detract from pulp quality. Thus steam and heat dispersion are often used in later stages to reduce specks to give a more uniform optical properties. In order to understand the effects of different pulp consistencies and temperatures on the disperser performance with regard to the pulp physical and optical properties, two reducing type bleaching agents, sodium hydrosulfite and formamidine sulfinic acid (FAS) were added to the disperser stage and post-dispersion bleaching stage and their effects at different pulp consistency and temperatures on the pulp brightness and dirt speck count were examined.
The study was based on 100% deinked computer form pulp. The post-dispersion physical properties examined the effect of a front stage screw press exerting different pressure to produce consistencies of 19, 32, 35 and 36%, and using steam temperatures of 90, 100, 110 and 115℃for the treatments. The results indicate that the tensile and stiffness properties were most optimal at 100℃; while the bursting and tear factors were most optimal at 90℃.The attempted wax-picking test for measuring surface strength was foiled due to low values less than no. 4 wax sticks. The suggested operational temperature of 95℃ by the mill was in the right range. As for pulp consistencies, a 32% consistency was found to work well, which is akin to the 25-30% consistency suggested by the mill.
The post-dispersion bleaching experiment was conducted at 40, 60, and 85℃ with different concentrations of sodium hydrosulfite and FAS. The results indicate that the optimal dosage for sodium hydro- sulfite was 0.8%. At 40℃, the brightness gain of the resulting pulp by the sodium hydrosulfite was superior to that of FAS; at 60℃, the gains of the 2 bleaching agents were roughly equal; whereas at 85℃, the unbleached pulp had a brightness of 83.5% GE, while 0.8% of sodium hydrosulfite produced a brightness of 88.5% GE, and 0.8% FAS dosage produced a pulp brightness of 90.5%. The results indicate that FAS performed better under higher temperatures.
The on-disperser bleaching experimental results indicate that with a unbleached pulp brightness of 84% GE, a 0.1% dosage of sodium hydrosulfite produced a pulp brightness comparable to the post- disperser bleaching dosage of 0.8%, reaching 87% GE. At dosages of 0.8% sodium hydrosulfite and FAS, respectively, both boosted pulp brightness to 90% GE, a gain of 6% GE.
The results of the post-disperser bleaching study indicate that the pulp dirt counts decreased with increasing bleaching agent dosages from 0.1-1.2%, regardless of the bleaching temperature. At the same dosages, the dirt counts of FAS bleached pulp tended to be fewer than the sodium hydrosulfite bleached pulp.
The on-disperser bleaching study results indicate that the average dirt counts of the sodium hydrosulfite bleached pulps was 65 ppm, whereas the FAS bleached pulps had an average dirt count of 41 ppm. There was a tendency of dirt counts to increase with the increasing operational temperature of the disperser.
Cost analysis of the reducing bleaching chemicals on the deinking pulp suggest that the pulp had a cost of ca. NT$ 13000-15000/ton. If using the optimal post-disperser bleaching temperature of 85℃ and the best brightness gain of 6% GE as a basis for calculation, then 1% dosage of sodium hydrosulfite cost NT$ 240/ton pulp, or equal to 1.6-1.8% of the pulp cost. When FAS was used at 0.42% dosage, then the cost was NT$ 218/ton pulp, or equal to 1.45-1.68% of the pulp cost.
封面內頁
簽名頁
授權書 iii
中文摘要 iv
英文摘要 vi
誌謝 ix
目錄 x
圖目錄 xiv
表目錄 xvii

第一章 前言 1
1.1 研究起源 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 3
第二章 背景資料 4
2.1 熱分散背景 4
2.1.1 熱分散系統介紹 4
2.1.2 熱分散操作參數 7
2.1.3 熱分散系統後銜接設備 7
2.1.4 各家廠商熱分散設備異同 8
2.2 連二亞硫酸鈉背景 10
2.2.1 反應機制 11
2.2.2 生產製程 13
2.2.3 應用 14
2.3 甲脒亞磺酸 15
2.3.1 常用的生產製程 16
2.4 脫墨處理及漂白藥劑 16
2.4.1 氫氧化鈉 17
2.4.2 矽酸鈉 17
2.4.3 過氧化氫 18
2.4.4 硼氫化鈉 18
2.4.5 重亞硫酸鈉 19
2.4.6 三聚磷酸鈉 19
2.4.7 乙二胺四乙酸 20
2.4.8 二乙烯三胺五乙酸 20
2.5 Kubelka-Munk理論 21
第三章 文獻回顧 24
3.1 熱分散系統對物性的影響 24
3.1.1 不同溫度與刀盤間隙對熱分散的影響 24
3.1.2 在熱分散後再經由低濃度磨漿機鍊漿應用研究 29
3.2 還原型漂白劑甲脒亞磺酸之相關文獻 36
3.2.1 添加甲脒亞磺酸濃度對紙張白度的影響 36
3.2.2 添加甲脒亞磺酸pH值對白度的影響 37
3.2.3 漂白時間與溫度對於白度的影響 38
3.2.4 漿料濃度與漂白溫度對白度的影響 38
3.2.5 漂白溫度對白度的影響 39
3.2.6 還原型漂白劑漂白濃度對白度及回黃的影響 40
第四章 實驗規劃及方法 42
4.1 實驗目的 42
4.2 實驗規劃與方法 45
4.2.1 熱分散對於手抄紙物性及光學性質的影響 45
4.2.2 熱分散機後及機上漂白白度及污點數應用 47
第五章 實驗結果與討論 51
5.1 熱分散前濃度及溫度對紙張物性及光學性質的影響 51
5.1.1 游離度 51
5.1.2 抗張強度 52
5.1.3 撕力 53
5.1.4 比破裂度 53
5.1.5 剛挺度 54
5.1.6 表面強度 54
5.1.7 彈性模數E 55
5.1.8 白度 55
5.1.9 視白度 56
5.1.10 ΔE值 56
5.1.11 不透明度 57
5.1.12 Kubelka-Munk理論 58
5.2 熱分散機後漂白實驗 60
5.2.1 機後漂白手抄紙白度安定性研究 65
5.2.2 機後漂白污點數研究 69
5.3 熱分散機上漂白實驗 73
5.3.1 機上漂白還原性漂白劑手抄紙白度安定性研究 75
5.3.2 機上漂白污點數研究 76
5.4 漂白實驗的經濟效益評估 77
第六章 結論與建議 79
6.1 物性實驗與光學實驗 79
6.1.1 物性實驗 79
6.1.2 光學實驗 79
6.2 熱分散漂白實驗 79
6.2.1.熱分散機後漂白實驗 80
6.2.2.熱分散機後污點數研究 80
6.2.3.熱分散機上漂白實驗 80
6.2.4.熱分散機上污點數研究 80
6.2.5.還原性漂白劑的成本 81
6.3 建議 81
參考文獻 83


圖目錄
圖1.1 亞洲地區長短纖紙漿及庫存天數走勢圖 2
圖2.1 典型脫水設備區示意圖 5
圖2.2 典型加熱區設備示意圖 6
圖2.3 熱分散機示意圖 7
圖2.4 熱分散後銜接設備圖 8
圖2.5 Aikawa 熱分散設備 9
圖2.6 Krima熱分散設備 9
圖2.7 Metso 熱分散設備 9
圖2.8 Voith 熱分散設備 10
圖2.9 TAPPI不透明度測試原理 21
圖2.10 Kubelka-Munk 曲線圖 23
圖4.1 實驗流程圖 44
圖4.2 熱分散物性及光學性質實驗之流程圖 45
圖4.3 熱分散機後實驗流程圖 48
圖4.4 熱分散機上實驗流程圖 48
圖4.5 熱分散機上不同溫度實驗流程圖 49
圖4.6 污點計測圖 50
圖5.1 熱分散溫度及濃度對游離度的影響 52
圖5.2 熱分散溫度及濃度對抗張強度的影響 52
圖5.3 熱分散溫度及濃度對撕力因素的影響 53
圖5.4 熱分散溫度及濃度對比破裂度的影響 54
圖5.5 熱分散溫度及濃度對剛挺度的影響 54
圖5.6 熱分散溫度及濃度對彈性模數E的影響 55
圖5.7 熱分散溫度及濃度對於白度的影響 56
圖5.8 熱分散溫度及濃度對視白度的影響 56
圖5.9 熱分散溫度及濃度對ΔE值的影響 57
圖5.10 熱分散溫度及濃度對不透明度的影響 58
圖5.11 熱分散溫度及濃度對 k/s值的影響 59
圖5.12 熱分散溫度及濃度對吸收系數k的影響 59
圖5.13 熱分散溫度及濃度對散射系數s的影響 59
圖5.14 漿溫40 ˚C連二亞硫酸鈉濃度對白度的影響 60
圖5.15 漿溫40 ˚C甲脒亞磺酸濃度對白度的影響 61
圖5.16 漿溫60 ˚C連二亞硫酸鈉濃度對白度的影響 62
圖5.17 漿溫60 ˚C甲脒亞磺酸濃度對白度的影響 63
圖5.18 漿溫85 ˚C連二亞硫酸鈉濃度對白度的影響 64
圖5.19 漿溫85 ˚C甲脒亞磺酸濃度對白度的影響 65
圖5.20 漿溫40 °C連二亞硫酸鈉漂白手抄紙置放一個月對白度安定性的影響 66
圖5.21 漿溫40 °C甲脒亞磺酸漂白手抄紙置放一個月對白度安定性的影響 66
圖5.22 漿溫60 °C連二亞硫酸鈉漂白手抄紙置放一個月對白度安定性的影響 67
圖5.23 漿溫60 °C甲脒亞磺酸漂白手抄紙置放一個月對白度安定性的影響 67
圖5.24 漿溫85 °C連二亞硫酸鈉漂白手抄紙置放一個月對白度安定性的影響 68
圖5.25 溫漿85 °C甲脒亞磺酸漂白手抄紙置放一個月對白度安定性的影響 69
圖5.26 漿溫40 °C連二亞硫酸鈉漂白手抄紙污點數的影響 70
圖5.27 漿溫40 °C甲脒亞磺酸漂白手抄紙污點數的影響 70
圖5.28 漿溫60 °C連二亞硫酸鈉漂白手抄紙污點數的影響 71
圖5.29 漿溫60 °C甲脒亞磺酸於漂白手抄紙污點數的影響 72
圖5.30 漿溫85 °C連二亞硫酸鈉漂白手抄紙污點數的影響 72
圖5.31 漿溫85°C甲脒亞磺酸漂白手抄紙污點數的影響 73
圖5.32 機上漂白還原性漂白劑對白度的影響 74
圖5.33 機上漂白還原性漂白劑溫度對白度的影響 74
圖5.34 機上漂白還原性漂白劑手抄紙置放一個月對白度安定性的 75
影響 75
圖5.35 機上漂白還原性漂白劑手抄紙溫度置放一個月對白度安定性的影響 76
圖5.36 機上漂白還原性漂白劑手抄紙濃度對污點數的影響 76
圖5.37 機上漂白0.8 %濃度還原性漂白劑手抄紙溫度對污點數的影響 77
圖5.38 還原性漂白劑白度增益之成本分析圖 78


表目錄
表2.1 各供應商熱分散系統比較表 10
表3.1 瑞典製漿造紙研究院測試報告63144 25
表3.2 熱分散溫度及刀盤間隙物性測試總表…………………………. 26
表3.3 熱分散溫度及刀盤間隙對漿料游離度的影響 27
表3.4 熱分散溫度及刀盤間隙對破裂強度的影響 27
表3.5 熱分散溫度及刀盤間隙對拉力的影響 28
表3.6 熱分散溫度及刀盤間隙對平壓強度的影響 29
表3.7 熱分散溫度及刀盤間隙應用與後段低濃度磨漿對物性的影響總表…………………………………………………………………… 30
表3.8 熱分散溫度及刀盤間隙應用與後段低濃度磨漿機對漿料游離度的影響 31
表3.9 熱分散溫度及刀盤間隙應用與後段低濃度磨漿機對漿料破裂度的影響 32
表3.10 熱分散溫度及刀盤間隙應用與後段低濃度磨漿機對拉力的影響 33
表3.10 熱分散溫度及刀盤間隙應用與後段低濃度磨漿機對平壓壓力的影響 34
表3.12 熱分散溫度及刀盤間隙應用與後段低濃度磨漿機對STFI 值的影響 35
表3.13 添加甲脒亞磺酸濃度對紙張白度的影響 36
表3.14 添加甲脒亞磺酸pH值對白度的影響 37
表3.15 漂白時間與溫度對於白度的影響 38
表3.16 漿料濃度與漂白溫度對白度的影響 39
表3.17 不同漂白溫度對白度的影響 40
表3.18 還原型漂白劑漂白濃度對白度及回黃的影響 41
表4.1 總實驗變數與測試項目一覽表 43
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http://www.bigchinatech.com
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http://sdgdhg.cn.alibaba.com
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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