用于潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)系統(tǒng)的過(guò)濾材料應(yīng)用現(xiàn)狀分析

邱贊業(yè)+楊青松+王弦月

潤(rùn)版液在印刷過(guò)程中，由于受到紙張、油墨以及外界因素的影響，質(zhì)量會(huì)下降，甚至失效。潤(rùn)版液受污染后，常用的處理方法是定期“排污換新”，然而受污染的潤(rùn)版液中含有大量異丙醇、油墨浮油、紙粉、紙屑等雜質(zhì)，如果直接排放廢液會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。隨著國(guó)家對(duì)印刷企業(yè)污水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高以及人們環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)的核心是過(guò)濾材料，為此，本文將對(duì)潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)系統(tǒng)的過(guò)濾材料進(jìn)行研究分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)技術(shù)人員提供一定的參考。

微孔陶瓷

微孔陶瓷是一種新型的無(wú)機(jī)非金屬過(guò)濾材料，以石英砂、氧化鋁、碳化硅或莫來(lái)石為骨料，摻和一定量的黏合劑、成孔劑后經(jīng)過(guò)高溫?zé)贫桑淇讖揭话銥槲⒚准?jí)或亞微米級(jí)，具有吸附性、透氣性、耐腐蝕性、環(huán)境相容性和生物相容性，可廣泛應(yīng)用于氣體和液體的過(guò)濾。

上海維格拉印刷器材有限公司研制開發(fā)了以微孔陶瓷為過(guò)濾材料的潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)系統(tǒng)。潤(rùn)版液濾液通過(guò)微孔陶瓷時(shí)，其中的油墨、紙粉和紙屑等雜質(zhì)被阻截在過(guò)濾介質(zhì)表面或內(nèi)部，這一過(guò)程結(jié)合了吸附、表面過(guò)濾和深層過(guò)濾，且以深層過(guò)濾為主。

其中，吸附過(guò)程主要以物理吸附為主，微孔陶瓷發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)使其具有巨大的表面積和表面能，能夠吸附潤(rùn)版液濾液中的微小雜質(zhì)。表面過(guò)濾主要發(fā)生在過(guò)濾介質(zhì)的表面，對(duì)于包裹著紙屑、紙粉的大油墨浮油顆粒起到篩濾作用，大于微孔陶瓷孔徑的顆粒被截留。被截留的包裹著紙屑、紙粉的油墨浮油顆粒在過(guò)濾介質(zhì)表面產(chǎn)生架橋現(xiàn)象，形成一層濾膜，該濾膜可以起到初步過(guò)濾的作用，防止雜質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部將微孔堵塞，從而可以減少微孔陶瓷的清潔維護(hù)次數(shù)，延長(zhǎng)其使用壽命。深層過(guò)濾發(fā)生在過(guò)濾介質(zhì)的內(nèi)部，粒徑小于微孔陶瓷孔徑的油墨浮油顆粒在過(guò)濾過(guò)程中進(jìn)入到過(guò)濾介質(zhì)的一定深度，并被截留在介質(zhì)的深層而與潤(rùn)版液濾液分離。

PP棉濾芯

PP棉濾芯是一種采用無(wú)毒無(wú)味的聚丙烯粒子，經(jīng)過(guò)加熱熔融、噴絲、牽引、成型而制成的管狀濾芯，具有體積小、過(guò)濾面積大、精度高、無(wú)污染、安裝和更換方便等特點(diǎn)。

廣州綠印家環(huán)保科技有限公司聯(lián)合廣州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院開發(fā)的潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)系統(tǒng)，采用PP棉濾芯作為過(guò)濾裝置的核心濾芯，過(guò)濾裝置使用二級(jí)過(guò)濾方式，一級(jí)采用孔徑為1μm的PP棉濾芯作為前置過(guò)濾器，主要去除粒徑較粗的顆粒；二級(jí)采用8根孔徑為0.5μm的柱狀PP棉濾芯，去除粒徑較小的顆粒。整個(gè)過(guò)濾桶采用全密閉結(jié)構(gòu)，過(guò)濾水由上端流入，自下端流出，實(shí)現(xiàn)對(duì)被污染潤(rùn)版液的過(guò)濾處理。據(jù)了解，該產(chǎn)品過(guò)濾效率較高，濾芯耐用度可達(dá)3個(gè)月左右。

石英砂

石英砂是石英石經(jīng)破碎加工而成的石英顆粒，是一種堅(jiān)硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是SiO2，可作為水處理過(guò)濾材料使用。

世界膠印機(jī)巨頭德國(guó)海德堡公司研發(fā)生產(chǎn)的FilterStar Compact過(guò)濾系統(tǒng)就采用了石英砂作為過(guò)濾材料。潤(rùn)版液從水箱中泵入過(guò)濾系統(tǒng)，并通過(guò)石英砂過(guò)濾層。被污染的潤(rùn)版液在很高的壓力下與石英砂過(guò)濾晶體充分混合，5μm大小以下的紙粉、紙毛和油墨雜質(zhì)被吸附在石英砂晶體上，從而實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)與潤(rùn)版液的分離。FilterStar Compact過(guò)濾系統(tǒng)為單級(jí)過(guò)濾，主要用于中小幅面印刷機(jī)。海德堡公司建議用戶將使用4～6個(gè)月的石英砂過(guò)濾層送回生產(chǎn)廠家進(jìn)行處理，重新填充濾芯。

活性炭

活性炭是一種由含碳材料制成的外觀呈黑色、內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、表面積大、吸附能力強(qiáng)的微晶質(zhì)碳素材料。作為一種常用的吸附劑、催化劑或催化劑載體，活性炭被廣泛應(yīng)用于人們?nèi)粘Ｉ钪械母鱾€(gè)領(lǐng)域。

活性炭的吸附原理是：在其顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，將有機(jī)物質(zhì)雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內(nèi)。活性炭使用初期吸附效果很好，但長(zhǎng)時(shí)間使用后，活性炭的吸附能力會(huì)不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。如果水箱中水質(zhì)混濁，水中有機(jī)物含量高，活性炭很快就會(huì)喪失過(guò)濾功能。所以，活性炭應(yīng)定期清洗或更換。

另外，活性炭顆粒的大小對(duì)吸附能力也有影響。一般來(lái)說(shuō)，活性炭顆粒越小，過(guò)濾面積就越大，吸附能力就越好。所以，粉末狀的活性炭總面積最大，吸附效果最佳，但粉末狀的活性炭很容易隨水流入水箱中，難以控制，因此很少被采用。顆粒狀的活性炭因顆粒成型不易流動(dòng)，水中有機(jī)物等雜質(zhì)在活性炭過(guò)濾層中也不易阻塞，其吸附能力強(qiáng)，攜帶更換方便。

壓縮活性炭是從改變活性炭特性的角度出發(fā)而研制的新型活性炭，其炭粒之間可形成具有特定孔隙分布的立體交錯(cuò)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，比表面積大，不但能發(fā)揮活性炭的吸附作用，而且可將粒徑大于孔隙尺寸的物質(zhì)截留，受到極大關(guān)注。有關(guān)調(diào)研表明，壓縮活性炭的吸附功能對(duì)過(guò)濾后潤(rùn)版液的參數(shù)影響較大。

中空纖維超濾膜

中空纖維超濾膜是超濾膜的一種，是一種最為先進(jìn)成熟的膜元件，可廣泛應(yīng)用于大分子物質(zhì)的分離、濃縮和提純。其在水處理應(yīng)用中效果極為顯著，截污能力極強(qiáng)，出水的水質(zhì)能夠完全達(dá)到國(guó)家限制的排放標(biāo)準(zhǔn)。

上海川鼎國(guó)際貿(mào)易有限公司采用自主研發(fā)的以中空纖維超濾膜為基礎(chǔ)的膜生物反應(yīng)器（MBR）開發(fā)了潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)裝置，在國(guó)內(nèi)取得了極大反響。該循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)的工藝流程主要為：待過(guò)濾的潤(rùn)版液由印刷機(jī)水箱進(jìn)入預(yù)處理器完成初步過(guò)濾，將大顆粒雜質(zhì)過(guò)濾，然后進(jìn)入中空纖維式MBR膜過(guò)濾器完成精濾，再進(jìn)入貯水槽中，貯水槽通過(guò)輸出管與印刷機(jī)水箱連接形成循環(huán)，潤(rùn)版液最終回到水箱完成過(guò)濾循環(huán)。

預(yù)處理器是一種纖維過(guò)濾器，其采用的材料是孔徑大小為0.1μm的廢纖維膜絲，主要對(duì)潤(rùn)版液廢液進(jìn)行初步過(guò)濾，除去混合在潤(rùn)版液中的油墨浮油、紙粉、紙屑等大顆粒物質(zhì)。

中空纖維式MBR膜過(guò)濾器中的過(guò)濾材料主要由兩部分構(gòu)成，一部分是由廢碎生物膜絲以及無(wú)紡布碎片黏結(jié)成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的填料球，填料球上附著的大量微生物是除污的主力軍，在曝氣機(jī)構(gòu)的作用下，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力；另一部分是膜生物反應(yīng)器中的生物膜材料，該生物膜材料為多組裸體膜絲束柱，浸沒在膜生物反應(yīng)凈化池中，通過(guò)曝氣機(jī)構(gòu)噴出的壓力來(lái)提供過(guò)濾液的過(guò)濾動(dòng)力。

隨著“清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排”環(huán)保理念的不斷深化，膠印機(jī)潤(rùn)版液過(guò)濾循環(huán)技術(shù)得到越來(lái)越高的重視。潤(rùn)版液過(guò)濾凈化的特點(diǎn)在于過(guò)濾材料只針對(duì)油墨、紙粉、紙屑、細(xì)菌等雜質(zhì)進(jìn)行去除，而保留潤(rùn)版液原有的有效成分，使?jié)櫚嬉旱膒H值、表面張力等指標(biāo)滿足印刷要求。需要注意的是，過(guò)濾材料往往需要與具體的過(guò)濾工藝和過(guò)濾系統(tǒng)形成有機(jī)組合，才能達(dá)到最佳的凈化效果，使過(guò)濾材料的壽命更長(zhǎng)，降低過(guò)濾系統(tǒng)的維護(hù)成本。