Destintado de papel de impresión láser aplicando secuencias con ultrasonido de acción intensiva y procesamiento magnético-mecánico, orientado hacia la obtención de celulosa de alta pureza.

Ramírez Valdovinos, Enrique (2016) Destintado de papel de impresión láser aplicando secuencias con ultrasonido de acción intensiva y procesamiento magnético-mecánico, orientado hacia la obtención de celulosa de alta pureza. Doctorado thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

RESUMEN: Se presenta un estudio sobre destintado no convencional de papel desperdicio impreso con Láser, en el cual se analizó de manera paralela la respuesta del papel tratado con alguno de los siguientes procesos: i) tratamiento magnético-mecánico, combinado con etapas de flotación y lavado, y ii) ultrasonido de alta ganancia, seguido de etapas posteriores de flotación y lavado. En ambos procesos, el material destintado fue evaluado mediante un diseño experimental multifactorial 2k con 2 réplicas, tomando como factores y variables respuesta, parámetros relevantes en las etapas de tratamiento mecánico (ultrasonido y fuerzas magnético-mecánicas), y propiedades de interés de las pulpas destintadas. En las etapas de flotación y lavado se usó un surfactante comercial, baja consistencia y manteniendo constantes las condiciones para cada experimento. A manera de comparación, se realizó un destintado empleando etapas y condiciones, comúnmente utilizadas en un proceso convencional. Mediante análisis estadístico de los datos obtenidos de cada proceso de destintado propuesto, se determinaron condiciones optimizadas para obtener pulpa, tanto del tratamiento con ultrasonido, cómo del tratamiento mecánico magnéticamente-inducido. Estas pulpas fueron sometidas a un blanqueo libre de cloro elemental (ECF), para analizar la viabilidad de que los productos celulósicos destintados y blanqueados, pudieran alcanzar propiedades requeridas en una celulosa tipo grado soluble. La fibra destintada fue evaluada mediante el análisis de diversos parámetros de calidad como No. De Kappa, contenido de α-celulosa, grado de blancura, color CIE L*, a*, b*, así como el conteo de partículas de tinta/m², mediante normas TAPPI. Los resultados obtenidos indican que el destintado convencional tuvo una baja efectividad de la remoción de partículas de tóner, aun después de la etapa de lavado, obteniéndose una blancura de 78.89%. En contraste, los métodos propuestos mostraron ser eficaces en la fragmentación de las tintas tóner, en tamaños de intervalos entre 25-50 y 50-100 µm. Estas partículas fueron eliminadas en gran medida por flotación y el lavado. La mejor remoción de partículas de tinta/m², se obtuvo con 20 minutos, temperatura de 25°C, consistencia de 0.5% y forma continua en la aplicación del ultrasonido, obteniéndose una blancura de 86.89% Elrepho. Mientras con 5 min, velocidad alta y baja consistencia, se logró la mejor remoción de partículas de tóner para el tratamiento con fuerzas magnético-mecánicas, obteniéndose una blancura óptima de 83.18%. Finalmente, las propiedades obtenidas bajo condiciones optimizadas, indican que las pulpas destintadas pueden ser reutilizadas en productos grado papelero o para celulosa grado soluble, aplicando algún blanqueo posterior. Con el blanqueo ECF aplicado a pulpa destintada con ultrasonido, se obtuvo una blancura de 90.45% y 93.69% de α-celulosa. La pulpa destintada con tratamiento magnético-mecánico y blanqueo ECF, mostró una blancura de 90.72% y 93.33% de α-celulosa. Palabras clave: Destintado no convencional, papel impreso con Láser, tratamiento magnético-mecánico, ultrasonido de alta ganancia, blanqueo ECF, αcelulosa. ABSTRACT: This investigation shows a study about the deinking of Laser printed waste paper, using either: i) a magnetically-induced mechanical treatment, combined with subsequent flotation and washing stages, or ii) treatment with high gain ultrasound, with flotation and washing stages. In both of the two non-conventional deinking processes, the performance of each treatment was evaluated by applying a multifactorial 2k, experimental design with two replicates. For each experimental design, parameters of interest from either, the magnetically-induced or the high gain ultrasonic treatment, were chosen as factors, and relevant properties of the deinked pulp, were the response variables. During the flotation and washing stages applied in each deinking process, a commercial surfactant was applied, using low consistency, and maintaining identical operational conditions for each experimental run. As a comparative base, a conventional deinking process was applied to the waste paper, using stages and conditions commonly used in the industry. The optimal conditions to obtain deinked pulp from the magnetically-induced mechanical treatment or the high gain ultrasonic process, were determined by analyzing the experimental data generated from each of the two deinking processes. The optimized, deinked pulps were subjected to a further bleaching, using elemental chlorine free (ECF) sequences. The deinked, bleached pulps were evaluated to determine its potential as a raw material for the production of dissolving grade cellulose. The deinked pulp quality was evaluated by measuring brightness (% Elrepho), kappa number, color CIE L*, b* a*, α-cellulose content and number of residual ink particles/m2, using TAPPI standards. Results showed a very low ink particle removal efficiency for the conventional deinking process, obtaining a brightness of 78.89% Elrepho. On the other hand, both of the two the proposed methods, were able to fragment efficiently the toner particles, producing a large count of particles within 25-50 and 50-100 µm size range. These particles were largely removed in the flotation and washing stages. Experimental analysis revealed that the optimal conditions for the magnetically-induced mechanical deinking, were acquired by using 5 minutes of treatment, 0.5% consistency and high processing speed, obtaining an optimal brightness of 83.18%. On the other hand, in the case of the high gain ultrasonic deinking, the optimal conditions were as follows: treatment time of 20 minutes, temperature of 25°C, low consistency (0.5%), and an application of the ultrasound in a continuous form (non-intermittent), obtaining an optimal brightness of 86.98%. Finally, data analysis of the lignocellulosic product obtained under optimized conditions, suggested that this material could be used, as a starting raw material for the production of dissolving grade cellulose, allowing to obtain a brightness of 90.45% and 93.69% of αcellulose content for the sonication treatment, while for magnetic-mechanical a pulp with 90.72% brightness and 93.33% α-cellulose was produced. Key words: non conventional Deinking, waste paper printed with Laser, magnetomechanical treatments, ultrasound process with high gain, ECF bleaching,  -cellulose.

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