Transcript 廢紙脫墨

壹、研究動機
肆、研究過程及方法
自從紙發明以後，人們對紙的需求增加，環境
廢 報 紙 脫 墨 效 果 的 探 討
因此遭受到嚴重的破壞，故重覆利用廢紙成為很重
要的課題。廢紙再生，常需要將廢紙漿淨化、脫墨
和漂白。本研究針對廢報紙脫墨進行各種變因的探
討，了解廢報紙回收，製成再生紙的有效方法。
再生紙抄造流程
不同配置條件探討
脫墨效果分析
貳、研究目的
一、
探討不添加化學藥品下，碎紙條的浸泡時間
對再生紙脫墨效果的影響
二、
收集聯合報舊報紙
探討浸泡溶液中添加H2O2(aq)與否對再生紙
不添加任何化學藥品
只以清水浸泡廢報紙
脫墨效果的影響
三、
探討浸泡溶液中不同濃度的NaOH(aq)對再生
將報紙碎成長條狀
再生紙 RGB 分析
作為本實驗的對照組
紙脫墨效果的影響
四、
探討在不同濃度的NaOH(aq)和H2O2(aq) 中，
添加2% Na2SiO3(aq)時，提升再生紙脫墨
掃瞄再生紙
調製浸泡溶液
將報紙浸泡溶液中
探討只添加 H2O2(aq)
效果的最佳條件為何？
對廢報紙的脫墨效果
參、研究設備及器材
洗
紙
打
漿
再生紙含墨率分析
探討添加不同濃度的 NaOH(aq)
對廢報紙的脫墨效果
清洗紙漿
偏矽酸鈉( Na2SiO3)
氫氧化鈉(NaOH)
探討添加 Na2siO3(aq)
抄
Epson掃描器
紙
恆溫水浴槽
碎紙機將廢報紙碎成長條
電子天平
脫墨效果較好前十名：
對廢報紙的脫墨效果
碎紙機
用濾網抄製再生紙
伍、實驗結果
廢報紙浸泡於恆溫槽中
逐塊分析RGB數值
－－廢 報 紙 脫 墨 效 果 之 探 討
650
619
616
600
548
546
550
519
517
R
G
500
B
450
400
NaOH(aq)
H2 O 2(aq)
Na2 SiO 3(aq)
Time
0%
0%
0%
1H
0%
0%
0%
2H
圖一、不添加化學藥品，浸泡1H、2H對再生紙RGB的影響
圖四、NaOH(aq)濃度0.5%、1%、2%，4%H2O2(aq)，
浸泡1H、 2H對再生紙RGB的影響
圖二、只添加4% H2O2(aq)，浸泡1H、2H對再生紙
RGB的影響
圖三、只添加1% NaOH(aq)，浸泡1H、2H對
再生紙RGB的影響
圖五、NaOH(aq)濃度0.5%、1%、2%，4%H2O2(aq)，
2% Na2SiO3(aq)，浸泡1H、2H對再生紙RGB的影響
圖六、NaOH(aq)濃度0.5%、1%、2%，2%H2O2(aq)，
2%Na 2 SiO 3 ( a q ) ，浸泡1H、2H對再生紙RGB的影響
圖七、NaOH(aq)濃度1%，
H2O2(aq)2%、4%，
Na2SiO3(aq)0%、2%，
浸泡1H、2H 對
再生紙RGB的影響
陸、討論與結論
一、討論
（2）添加 NaOH(aq) 對R、G值有明顯提升效果，當H2O2(aq)濃
（一）浸泡時間長短對再生紙脫墨效果的影響
1. 顯示浸泡時間對RGB無明顯提升效果。
度為4% ，且有2% Na 2 SiO 3( aq ) 時，NaOH ( a q) 濃度低
2. RGB提升的比較基準是以浸泡1H的數值為對
(0.5%)時，浸泡時間長有利於RGB值上升。 （參考圖五）
（3）由本次實驗結果可知，隨著NaOH(aq)濃度的增加，RGB值
照組。（參考圖一）
會跟著上升，但是NaOH(aq)加入量過多，或較高濃度下浸
（二）只添加4%H2O2(aq)對再生紙脫墨效果的影響
泡時間較久，會使紙漿纖維返黃或發黑，被稱為「鹼性發
加入H2O2(aq)有漂白作用，因為H2O2(aq)在60℃下易
黑」現象，所以NaOH(aq)的用量以1%較好。 （參考圖七）
分解，1H後殘存的H2O2(aq)不多，浸泡時間增加，
（4） H2O2(aq)在鹼性和高溫條件下，極易受金屬離子和油墨雜
反 而 增 加 油 墨 再 度 與 紙 漿 結 合 的 機
質的影響而分解，即：H2O2→1/2O2＋H2O，不能有效地
會，故R、G、B值不升反降。（參考圖二）
進行漂白，所以H2O2(aq)的用量以4%較好。Na2SiO3(aq)有
緩和H2O2(aq)分解的作用，所以NaSiO 3(aq)與H2O2(aq)同時
（三）不同濃度的NaOH(aq)對再生紙脫墨效果的影響
使用，RGB值明顯地提高很多，本次研究只採用
因為NaOH(aq)屬強鹼，與紙漿中的油墨會產生
2% Na2SiO3(aq)。
皂 化 作 用 ， 並 使 紙纖 維 產 生潤 漲 ， 讓皂 化 後 的油
二、結論
墨較易和紙漿分離，所以NaOH ( a q ) 在廢報紙脫墨
過程扮演很重要的角色。
（一）將調配好的溶液加入廢報紙條後放入恆溫水槽，發現油
1.只添加1%NaOH(aq)，浸泡1H和2H，對R和G的
墨瞬間浮起來，推測60℃的高溫使H2O2(aq)快速分解，產
數值提升較明顯。R和G的數值提升100左右 。
生氧氣氣泡，而氣泡上浮把油墨一起帶上來。為求實驗
（參考圖三）
2.當NaOH(aq)提高到1%、2%，2H時，由於
NaOH(aq)與紙漿的反應時間夠長，RGB皆上升。
的一致性，並未將油墨撈起！
（二）在浸泡紙漿過程中紙漿會浮在溶液上，而紙漿中產生氣泡，
推測其為H2O2分解形成氧氣泡混於紙漿中，使紙漿浮起。
（參考圖四）
加入Na2SiO3(aq)後，紙漿浮起速率較慢，且氣泡較少，故
（四）在不同濃度的NaOH(aq)和H2O2(aq) 中，
驗證Na2SiO3(aq)有緩和H2O2(aq)分解之效果。
添加 Na2SiO3，對再生紙脫墨效果的影響
1. NaOH(aq)濃度0.5%、1%、2%，4%H2O2(aq)， 2% （三）實驗有考慮到紙質的均質化，所以廢報紙都經過碎紙處
Na2SiO3(aq)，浸泡1H、2H對脫墨效果的影響
理之後再抄紙，但是碎紙條的長度太長，不容易均勻分
)
（參考圖五）
2. NaOH(aq)濃度0.5%、1%、2%，2%H2O2(aq)，2%
散，所以有時候取樣到彩色版時，浸泡的溶液顏色明顯
較紅，可能影響結果。
Na2SiO3(aq)，浸泡1H、2H對脫墨效果的影響
（參考圖六）（四）手工抄製再生紙，容易抄出厚薄不均的再生紙，表面
Na2SiO3(aq)須在適當的鹼性環境中才能發揮
不夠平整，厚薄及平整度對RGB值會有影響，但是影
其最佳效用，所以pH值過高或過低，Na2SiO3 的
響不大。對掃描之後的含墨率分析則影響很大 ，會有
效果都會降低，因此實驗時須找到適當的NaOH(aq)
極端值產生，因此含墨率採用中位數，RGB值則是採
濃度條件。同時浸泡時間也會影響脫墨的效果，
用算術平均數的比較。
NaOH(aq)濃度低(0.5%)時，浸泡時間宜長(2H)；
（五）實驗用的抄紙濾網，由於鐵網的材質較硬，抄製出來
NaOH(aq)濃度高(2%)時，浸泡時間宜短(1H)以
免紙色返黃。
的紙都有明顯的格子狀。分析RGB數值時，兩面的 數
值差不多，但是在利用Image J 分析含墨率時，兩面的
Na2SiO3(aq)可以緩和H2O2(aq)的分解，故添加
數據差很多，因此都掃描較光滑面。
Na 2 SiO 3( aq ) 可增長氧對紙漿漂白的反應時間，
（六）本次實驗發現，1%NaOH(aq)、 2%Na2SiO3(aq)，若 加
獲得更好的漂白效果，使R、G、B值提升更多。
上2%H2O2(aq)，浸泡2H，和加上4%H2O2(aq)，浸 泡1H
（五）NaOH(aq)濃度1%，H2O2(aq)2%、4%，
的脫墨效果都很好，所以降低化學藥品濃度，增加反
Na2SiO3(aq)0%、2%，
應時間可以得到相同的效果。
浸泡1H、2H 對再生紙RGB的影響
柒、參考文獻
（1）添加H 2 O 2 ( a q ) ， 對G、B值有提升效果，故當
H 2 O 2 ( a q ) 濃度由4%降低為2%，排名第二的
1%NaOH(aq) 、2%H2O2(aq) 、2% Na2SiO3(aq)條
件下B值停留在816，比排名第1的條件B值約
下降40，因此當H2O2(aq)濃度由4%降低為2%，
會降低RGB的平均值，脫墨效果會減退。
（參考圖七）
1、韋黎(Li Wei);曹雲峰(Yun-Feng Cao);熊林根(Lin-Gen
Xiong);楊洋(Yang Yang); 劉祝蘭(Zhu-Lan Liu)
(2010）：廢報紙脫墨漿漂白及其配抄普通文化用紙研
究。 陝西科技大學學報(自然科學版)，28卷2期
(2010/04)。
2、翰林版自然與生活科技第四冊課本