재생률이 높은 폐신문지(old newspaper, ONP)를 부유선별법을 이용하여 탈묵을 진행하였을 시, 해리시간, 초음파처리에 따른 백색도, 잔류잉크농도(effective residual ink concentration, ERIC), 수율의 효과를 규명하였다. 또한 부유선별시 pH, 포수제에 따른 백색도, ERIC과 수율의 효과도 규명하였다. 해리시간이 증가할수록 백색도와 ERIC이 증가함을 보였으나 수율의 차이는 없었다. 해리시간이 30분일 때 백색도 58% ERIC 182.9 ppm이였고, 해리를 더 진행하더라도 백색도의 증가를 볼 수 없었다. 단 해리 된 ONP를 초음파발생장치를 이용하여 초음파처리를 했을 경우 단 2분의 해리시간으로도 58%이상의 백색도를 얻을 수 있었다. 초음파처리를 20분간하고, pH 11에서 포수제로 등유을 사용했을 때 백색도가 59.32%로 가장 높았다.
재생률이 높은 폐신문지(old newspaper, ONP)를 부유선별법을 이용하여 탈묵을 진행하였을 시, 해리시간, 초음파처리에 따른 백색도, 잔류잉크농도(effective residual ink concentration, ERIC), 수율의 효과를 규명하였다. 또한 부유선별시 pH, 포수제에 따른 백색도, ERIC과 수율의 효과도 규명하였다. 해리시간이 증가할수록 백색도와 ERIC이 증가함을 보였으나 수율의 차이는 없었다. 해리시간이 30분일 때 백색도 58% ERIC 182.9 ppm이였고, 해리를 더 진행하더라도 백색도의 증가를 볼 수 없었다. 단 해리 된 ONP를 초음파발생장치를 이용하여 초음파처리를 했을 경우 단 2분의 해리시간으로도 58%이상의 백색도를 얻을 수 있었다. 초음파처리를 20분간하고, pH 11에서 포수제로 등유을 사용했을 때 백색도가 59.32%로 가장 높았다.
In this study, the sonication method was applied to remove ink from old newspaper(ONP) using flotation. Results indicated increased whiteness and effective residual ink concentration (ERIC) with longer disintegration. Therefore 58% of whiteness and 182.9 ppm ERIC were obtained for 30 minutes of disi...
In this study, the sonication method was applied to remove ink from old newspaper(ONP) using flotation. Results indicated increased whiteness and effective residual ink concentration (ERIC) with longer disintegration. Therefore 58% of whiteness and 182.9 ppm ERIC were obtained for 30 minutes of disintegration time without the change in yield. Longer disintegration than 30 minutes had no effects on whiteness without the application of ultra-sonication. On the other hand, higher than 58% of whiteness was achieved in 2 minutes of disintegration when the ultra-sonication was applied. The highest whiteness (59.32 %) was obtained by applying sonication for 20 minutes and froth flotation with kerosene as a collector under the alkaline condition (pH 11).
In this study, the sonication method was applied to remove ink from old newspaper(ONP) using flotation. Results indicated increased whiteness and effective residual ink concentration (ERIC) with longer disintegration. Therefore 58% of whiteness and 182.9 ppm ERIC were obtained for 30 minutes of disintegration time without the change in yield. Longer disintegration than 30 minutes had no effects on whiteness without the application of ultra-sonication. On the other hand, higher than 58% of whiteness was achieved in 2 minutes of disintegration when the ultra-sonication was applied. The highest whiteness (59.32 %) was obtained by applying sonication for 20 minutes and froth flotation with kerosene as a collector under the alkaline condition (pH 11).
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 부유선별을 이용하여 ONP의 백색도를 향상시키는데 있다. 이 때 해리시간, 초음파처리, pH, 포수제를 변경해가며 부유선별을 진행하였고 그 때의 백색도와 수율을 분석하였다.
이러한 면을 고려하여 본 논문에서는 최근 문제시 되는 난 탈묵성 잉크를 분리하기 위하여, 부유선별 시 초음파처리가 물체 표면에 흡착된 이물질을 분리시키는 효과 및 잉크입자의 파괴로 해리 후 다음 단계에서의 잉크 제거에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다.
제안 방법
실험에 사용된 ONP는 대전교차로 신문지 중 흑백으로 인쇄된 페이지만 사용하였으며, 약 3x3cm의 크기로 손으로 세절하여 실험하였다. ONP의 기본특성을 파악 하기 위하여 해리과정을 거친 후 건조시켜 백색도와 ERIC를 측정하였다. 해리 조건은 pH 7에서 ONP농도 1%(H2O : 2 L ONP 20 g)로 DAEIL기공사의 해리기를 사용하여 2900 rpm에서 10분간 해리시켰다.
잉크입자의 안정된 분산은 부유선별시 잉크제거에 영향을 미치게된다. 따라서 pH의 변화에 따른 탈묵효과를 분석하였다.
이 해리과정에서 잉크는 종이 섬유로부터 이탈되고 부유선별법에 의해 잉크가 제거된다. 이 때 초음파처리가 잉크가 섬유로부터의 이탈에 미치는 영향을 분석하기 위하여 초음파발생장치(JODO사 JAC 1020)를 이용하여 해리 후 330 watt로 초음파 처리를 하였다.
본 연구는 부유선별을 이용하여 ONP의 백색도를 향상시키는데 있다. 이 때 해리시간, 초음파처리, pH, 포수제를 변경해가며 부유선별을 진행하였고 그 때의 백색도와 수율을 분석하였다. 백색도 분석결과 해리시간이 증가함에 따라 백색도가 증가함을 볼 수 있었지만, 30분이 넘어가면서 더 이상 백색도가 증가하지 않았다.
탈묵제 및 부선 공정에 따른 특성을 분석하기 위해 위해 3종의 포수제별 부선 실험을 진행하였으며 포수제는 1 ml를 사용하였다. 해리와 부유선별은 pH는 각각 3, 5, 7, 9, 11로 하였고, ONP농도 1%(H2O : 2 L, ONP 20 g)로 실험을 진행하였다.
탈묵제(deinking agent)가 재생펄프와 잉크 계면 간의 친수·친유기에 미치는 상관관계를 규명하기 위해 해리시간에 따른 부선실험을 진행하였다.
섬유에서 분리된 잉크입자는 적절한 크기의 입자들로 분산된 후, 기포에 효과적으로 부착되어 부상셀의 표면으로 부상할 수 있어야 하며, 이를 위해서 포수제를 필요로 한다. 탈묵제가 잉크입자 제거에 미치는 영향을 분석하기 위하여 3종의 포수제(kerosene, oleic acid, lenoleic acid)를 사용하여 부유선별 실험을 하였다.
탈묵제가 재생펄프와 잉크 계면 간의 친수·친유기에 미치는 상관관계를 규명하기 위해 초음파 발생장치를 이용하여 초음파 처리를 하였다.
ONP의 기본특성을 파악 하기 위하여 해리과정을 거친 후 건조시켜 백색도와 ERIC를 측정하였다. 해리 조건은 pH 7에서 ONP농도 1%(H2O : 2 L ONP 20 g)로 DAEIL기공사의 해리기를 사용하여 2900 rpm에서 10분간 해리시켰다. 그 결과 백색도는 47.
탈묵제(deinking agent)가 재생펄프와 잉크 계면 간의 친수·친유기에 미치는 상관관계를 규명하기 위해 해리시간에 따른 부선실험을 진행하였다. 해리와 부선은 pH 11에서 ONP농도 1%(H2O : 2 L, ONP 20 g)로 실험 진행하였다. 기포제로는 MIBC(0.
탈묵제 및 부선 공정에 따른 특성을 분석하기 위해 위해 3종의 포수제별 부선 실험을 진행하였으며 포수제는 1 ml를 사용하였다. 해리와 부유선별은 pH는 각각 3, 5, 7, 9, 11로 하였고, ONP농도 1%(H2O : 2 L, ONP 20 g)로 실험을 진행하였다. ONP의 해리는 해리 기를 이용하여 교반속도 2900 rpm으로 10분간 진행하였고, 해리 후 2분간의 초음파 처리를 하였다.
대상 데이터
해리와 부선은 pH 11에서 ONP농도 1%(H2O : 2 L, ONP 20 g)로 실험 진행하였다. 기포제로는 MIBC(0.5 ml), 포수제로는 kerosene(1 ml)를 사용하였다. 부선시 공기주입량는 3L/min, 교반속도는 2500 rpm으로 10분간 진행하였으며 그 결과는 다음의 Fig.
해리와 부선은 pH 11에서 ONP농도 1%(H2O : 2 L, ONP 20 g)로 실험 진행하였다. 기포제로는 MIBC(0.5 ml), 포수제로는 oleic acid(1 ml)를 사용하였다. 부선시 공기 주입량은 3 L/min, 교반속도는 2500 rpm으로 10분간 진행하였으며 그 결과는 Fig.
실험에 사용된 ONP는 대전교차로 신문지 중 흑백으로 인쇄된 페이지만 사용하였으며, 약 3x3cm의 크기로 손으로 세절하여 실험하였다. ONP의 기본특성을 파악 하기 위하여 해리과정을 거친 후 건조시켜 백색도와 ERIC를 측정하였다.
이론/모형
52% 이었다. 백색도와 ERIC은 Technidyne사 Color Touch Model 을 사용하여 측정하였다.
성능/효과
해리 조건은 pH 7에서 ONP농도 1%(H2O : 2 L ONP 20 g)로 DAEIL기공사의 해리기를 사용하여 2900 rpm에서 10분간 해리시켰다. 그 결과 백색도는 47.9%이며 ERIC은 911 ppm이였다. 또한, 실험결과 값에 오차범위를 알아보기 위하여 동일한 기초 실험을 4번 실시하였으며, 백색도의 오차범위는 ±0.
2)을 볼 수 있었다. 그러나 초음파처리를 함으로써 2분의 해리 시간으로도 최대 58.97%의 백색도를 얻을 수 있었다. 또한, 초음파처리 시간에 따라 백색도가 약간은 증가를 하지만 짧은 초음파처리 시간으로도 최대 59%의 백색도를 얻다.
또한 pH 11 상태를 유지시키기 위하여 Na2CO3를 사용하였으며 이는 섬유 표백제로도 사용된다. 따라서 낮은 pH일 때 와 비교 시 더 높은 백색도 향상을 보였고, 표백과 부선을 동시에 사용함으로써 더 높은 백색도를 가져오는 것으로 사료된다.
또한 초음파처리 시간이 증가함에 따라 백색도의 증가량은 해리시간에 따른 백색도 증가량에 비해 크지 않은 것은 초음파처리 시 사용했던 전력(330 watts)이 잉크박리 및 잉크입자 사이즈에 영향을 미치기에 충분한 세기인 것으로 판단된다. 또한 초음파처리는 처리를 하지 않은 것에 비해 전처리 시간을 80%가량 단축시켜 탈묵 시 에너지 절감 차원에도 효과적이다.
또한, 실험 결과에 의하면 포수제에 상관없이 모두 염기성에서 높은 백색도를 보인다. 이는 염기성 상태에서 중성이나 산성보다 섬유의 해리가 빠르게 일어나기 때문으로 판단되며, 이는 섬유와 잉크의 분리가 잘 일어나고 부선시 효과적으로 잉크가 제거됨을 알 수 있다.
또한, 실험결과 값에 오차범위를 알아보기 위하여 동일한 기초 실험을 4번 실시하였으며, 백색도의 오차범위는 ±0.16% 이었고 ERIC의 경우는 ±16.5 ppm 이었다.
97%의 백색도를 얻을 수 있었다. 또한, 초음파처리 시간에 따라 백색도가 약간은 증가를 하지만 짧은 초음파처리 시간으로도 최대 59%의 백색도를 얻다. 이는 Won등16)이 발표했던 것처럼 펄프슬러리를 초음파처리 했을 경우 초음파가 매질을 두드려주는 효과가 있음을 알 수 있다.
이는 초음파처리를 함으로써 ONP의 슬러리화 시간 단축 및 부유선별을 통한 잉크 제거에 필요한 펄프로부터의 잉크 분리에 효과적임을 보여준다. 모든 실험에서 염기성일 때 섬유의 해리가 빨리 일어나 잉크분리도가 높아지게되고, 이로 인해 가장 높은 백색도를 얻을 수 있었다. 포수제로 korosene를 사용 하였을 경우 흔히 사용되고 있는 지방산 계열의 포수제보다 높은 백색도를 얻을 수 있었다.
이 때 해리시간, 초음파처리, pH, 포수제를 변경해가며 부유선별을 진행하였고 그 때의 백색도와 수율을 분석하였다. 백색도 분석결과 해리시간이 증가함에 따라 백색도가 증가함을 볼 수 있었지만, 30분이 넘어가면서 더 이상 백색도가 증가하지 않았다. 하지만 해리 된 ONP를 초음파 처리를 하였을 경우 해리시간이나 초음파처리 시간에 영향을 받지 않고 모두 높은 백색도를 얻었다.
실험 결과에 의하면 ONP의 해리시간이 증가함에 따라 백색도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 이는 해리과정이 단순히 ONP를 물에 불려 슬러리 형태로만 만드는 것이 아니고 해리과정에서 잉크가 섬유와 분리된다는 것을 의미한다.
실험 결과에서 보면 kerosene > oleic acid > linoleic acid > No collector의 순으로 높은 백색도를 보였다.
초음파처리를 하지 않은 상태에서 해리시간이 증가함에 따라 ONP의 백색도가 증가하는 것(Fig. 2)을 볼 수 있었다. 그러나 초음파처리를 함으로써 2분의 해리 시간으로도 최대 58.
모든 실험에서 염기성일 때 섬유의 해리가 빨리 일어나 잉크분리도가 높아지게되고, 이로 인해 가장 높은 백색도를 얻을 수 있었다. 포수제로 korosene를 사용 하였을 경우 흔히 사용되고 있는 지방산 계열의 포수제보다 높은 백색도를 얻을 수 있었다.
후속연구
Joung등17)은 알칼리성에서신문고지를 해리 및 탈묵하였을 경우 보다 효과적인 탈묵이 된다고 발표하였다. 이 실험 조건은 알칼리성에서 진행되었고, 중성이나 산성상태에서 실험을 진행하였을 경우 해리를 통한 잉크분리가 완료 될 때까지 더 긴 시간이 필요할 것으로 사료된다. 이는 단순한 해리 뿐 아니라 계면활성제의 첨가를 통한 잉크입자의 분산 및 초음파처리를 통한 추가적인 잉크분리와 잉크입자 크기의 제어가 필요한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라가 폐지와 관련하여 갖고 있는 문제점은 무엇인가?
특히 우리나라는 폐지 회수율이 비교적 높으나, 임산자원이 부족하여 외국으로부터 많은 천연펄프를 수입하고 있으며 폐지의 많은 양을 수입하여 사용하고 있다. 제지의 주원료인 펄프의 약 80%를 수입에 의존하고 있는 우리나라로서는 폐지 재활용의 향상을 꾀하고, 폐지 재활용에 따른 지류의 품질저하 (백색도 저감 등) 및 재활용 횟수의 제한 등의 문제점을 가지고 있다.
온실가스 배출을 감소시키기 위한 전세계의 노력은?
현재 전 세계적으로 온실가스 배출을 감소시키기 위하여 환경친화형 소재의 사용뿐만 아니라 환경 친화형 공정의 개발, 대체에너지 개발 등 다각적인 노력을 기울이고 있다. 폐지의 재활용도 그 일환으로 이루어질 수 있다.
탈묵 재생펄프를 원료로 이용하는 분야는?
또한, 자원재활용을 통한 환경보존과 원가절감이 유효한 제지 원료인 재생펄프는 지난 10년 동안 전 세계적으로 사용량이 2배 까지 증가하였으며, 탈묵 재생펄프를 원료로도 이용하는 범위 또한 신문용지와 화장지부터 고급 인쇄용지분야에 이르기까지 그 이용률이 더욱 증대되었다.
참고문헌 (19)
Ferguson. L. D., 1995 : Deinking chemistry, Deinking short course 1995 , pp.73 - 92.
Ferguson. L. D., 1995 : Flotation Deinking Technology, Deinking short course 1995 , pp.235 - 250.
Scoot. W. E. and Gerber. P., 1995 : Using ultrasound to deink xerographic waste, Tappi J. 78(12) : pp.125-130.
Turai. L. L. and Teng. C. H., 1982 : Ultrasonic deinking of wastepaper, Tappi J. 62(1) : pp.387-390.
Shemi Akpojotor, Hsieh Jeffery S., 2010 : Electroflotation Combined with Flotation Deinking of Flexographic Newsprint, Industrial & engineering chemistry research v.49 no.5 , pp.2380 - 2387
Sun G., Deng Y., 2007 : Flotation deinking of old newspapers (ONP) using poly(diallyldimethylammonium chloride) as a single deinking agent, Progress in paper recycling : PPR v.16 no.3 , pp.32 - 38
Seung-Ho Kim, Hyoung Lee and Ki-Hyon Paik, 2002 : EoP Bleaching of Mixed Office Wastepaper, J. KTAPPI vol.34(3), pp. 46-52
Yasuyuki M., Hitomi S., Masanori I., Takanori I., and Kazuhiko F., 2007 : Phenolization of hardwood sulfuric acid lignin and comparison of the behavior of the syringyl and guaiacyl units in lignin, J Wood Sci(53), pp. 67-70.
Gehr. V., 1994 : Untersuchungen zur Bleiche unterschiedlicher Altpapierstoffe fur die Herstellung hochwertiger Druck und Presspapier, Dissertation, University Hamburg, pp. 43-46.
Sharpe, P. E., 1995 : TCF bleaching of mixed office waste compositions, 1995 Recycling Symposium, New Orleans. LA, USA, 20-24 Feb, pp. 157-187.
Venditti. R. A. and Offill. L. G., 1995 : Effect of ultrasonic treatment on the size distribution of toner particles in wastepaper, Recycling Symposium pp. 53-60.
Offill III, L.G. and Venditti, R.A., 1995 : Ultrasonic treatment on the size distribution of toner particles in wastepaper, Proc. of Tappi Recycling Symposium pp. 3- 60.
Aun, B.J. and Paik, K.H., 1997 : Deinking of laser-printed paper using ultrasound, J. of Korea Tappi 29(4) : pp.36- 44.
Para, H,Mora, M. and Gama, F.M., 2004 : Enzymatic versus chemical deinking of non-impact ink printed paper, Journal of Biotechnology 108 : pp.79-89.
Bong-Yong Kim, Jae-Kyung Yang, 1996 : Studies on the Characterization of TMP bleaching by Hydrogen Peroxide, J KTAPPI, 28(2), pp. 30-37.
Won J.-M., Lee M.-K., 1996 : Effect of Ultrasonic Treatment on the Pulp Properties, Journal of Korea Technical Association of the Pulp and Paper Industry v.28 no.2 no.68 , pp.46-54.
Joung, Y.J., Han, S.H. 1994 : Pulping and deinking conditions of flexographic-printed old newspapers, Journal of Korea Tappi vol 26, No. 3, pp.25-36
ICchem, 1999 : A deinking agent composition for paper, Korea Patent 10-0336298.
Cheong San Chemical Co., 2006 : A deinking material mixed enzyme, Korea Patent 10-2008-0009788.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.