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PTS-Forschung: Maßnahmen zur Verbesserung der Deinkingstoffqualität

Ziele eines abgeschlossenen Forschungsprojektes von PTS und TU Darmstadt sind die Steigerung der Deinkingstoff (DIP)-Qualität und die Verringerung deren Schwankungen bei Einsatz von Altpapier zur Herstellung graphischer Papiere durch Verbesserung der Prozesswasserqualität mit Hilfe geeigneter Reinigungsverfahren im Sinne einer optimalen DIP-Qualität.

Dies erfordert eine systematische Erfassung von Unterschieden in der Pro-zesswasserqualität und deren Auswirkungen auf die Entwicklung optischer Eigenschaften von Deinkingstoff durch Flotation. Damit können dann Lösungen zur Verbesserung der Deinkingergebnisse in Abhängigkeit von der Prozesswasserqualität erarbeitet werden.

Die Untersuchungen zum Einfluss der Prozesswasserqualität auf die Prozesswassereigenschaften und das Deinkingpotenzial von Altpapier wurden mit Prozesswasser aus DIP-Anlagen durchgeführt. Die Prozesswassereigenschaften von verschiedenen Deinking-Anlagen variieren erheblich. Die Lagerung von Prozesswasser kann sowohl die Prozesswassereigenschaften als auch das Deinkingpotenzial von Altpapier beeinflussen. Die Deinking-Ergebnisse liegen in einer relativ engen Bandbreite. Eine Ausnahme bildet das Filtrat aus einer Deinking-Anlage für die Zeitungsproduktion mit sehr hohem Feststoffgehalt, das zu einer hohen Helligkeit der undeinkten und deinkten Stoffe, der höchsten Schmutzpunktfläche und der Verdunkelung des Filtrats führt. Aus den vorliegenden Daten wurde abgeleitet, dass eine gute Druckfarbenentfernung bei höherem pH-Wert (> 7), Redoxpotenzial (> 170 mV) und Oberflächenspannung (> 50 mN/m) sowie niedriger Härte, CSB (< 4000 mg/l) und Gehalt an organischen Säuren (< 700 mg/l) erzielt wird.

Reinigungsversuche des Prozesswassers wurden durch Zentrifugation, Filtration und Flotation durchgeführt. Hinsichtlich der abfiltrierbaren Stoffe konnte durch Zentrífugation und Filtration die höchste Reduzierung erhalten werden. Die Leitfähigkeit wurde mit keinem Verfahren beeinflusst. Hinsichtlich der Parameter CSB, organische Säuren und Oberflächenspannung wurden die stärksten Änderungen durch Flotation erzielt. Im Hinblick auf die Reduzierung von Schmutzpunkten sind Zentrifugation und Filtration effektiver als Flotation. Auf der anderen Seite ist die Flotation des Prozesswassers besser geeignet, eine Filtratverdunkelung  zu verringern. Trotz der Änderung der Prozesswasserparameter durch die Reinigungsverfahren sind die Verbesserungen der Deinking-stoffeigenschaften vergleichsweise gering. Aber die Selektivität der Druckfarbenentfernung konnte durch die Verfahren Flotation und Filtration erhöht werden. Dies ist im Hinblick auf die durch die Druckfarbenentfernung erhaltenen Verluste als positiv zu bewerten.

Zur Optimierung des pH-Wertes empfiehlt sich die Anpassung des Deinking­chemikalieneinsatzes. Niedriges Redoxpotenzial weist auf Sauerstoffmangel hin, verbunden mit dem Auftreten reduzierender Verbindungen durch mikrobielle Belastung. Als Verbesserungsmaßnahme kann gegebenenfalls eine Erhöhung des Wasserstoffperoxideinsatzes bzw. der Einsatz von Biozid empfohlen  werden. Eine Prozesswasserbehandlung durch Flotation ist geeignet, die Reinheit des Wassers zu erhöhen. Es ist allerdings anzumerken, dass die Qualitätseigenschaften des deinkten Stoffs nicht signifikant verbessert werden.  

Trotz der Bandbreite in den untersuchten Prozesswasserparameter liegen die Deinkingergebnisse bezüglich Helligkeit und Ink Elimination in einem relativ engen Bereich, die durch eine Prozesswasserbehandlung nicht signifikant zu erhöhen sein wird. Generell müssen Prozesslösungen auf die Prozesswassereigenschaften angepasst werden.

Das Forschungsvorhaben IGF 18698N der AiF-Forschungs­vereinigung PTS wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Dafür sei an dieser Stelle herzlich gedankt. Unser Dank gilt außerdem den beteiligten Firmen für die Probenbereitstellung und für die freundliche Unterstützung bei der Projektdurchführung.