漂白酶的应用

酶在ECF和TCF漂白中的应用
于伟东　陈中豪
(华南理工大学,广州,510641)
余惠生
(中科院广州化学研究所)
摘　要　聚木糖酶在ECF漂白流程中的二氧化氯漂白前处理,在达到相同的纸浆要求下可节省ClO2用量的15～35%;聚木糖酶应用于H2O2漂白前,在达到相同的要求时可节省H2O2用量30%。

聚木糖酶应用于TCF漂白中也可以改善后续漂白的作用,而且酶处理后的纸浆具有较好的性质。

关键词　聚木糖酶　ECF　TCF
前　言
自从含氯漂白废水中有机氯毒性的报道以来,许多研究机构和工厂对漂白流程进行不断的改善,发展了许多ECF(无元素氯)和TCF(全无氯)流程,其中酶作为生物技术在漂白中的应用是改善ECF和TCF漂白的方法之一。

木聚糖酶在硫酸盐浆中的漂白,首次在1986年斯德哥尔摩的第三届制浆造纸中生物技术的国际会议上报道[1],报道中说以真菌和放射菌中分离出的天然半纤维素酶能改善榉木和松木浆的过氧化氢漂白。

其后的研究工作表明纯化的木聚糖酶处理能有效的改善脱木素性和提高纸浆的白度[2,3]。

自从第一家工厂于1988年尝试应用聚木糖酶处理以来,在北美和欧洲已有75家工厂进行了尝试,大多数工厂都是应用在以氯为基础的漂白流程中[4]。

1　酶的应用及其改进
众所周知木糖是在碱法浆中沉积在纤维表面,在漂白过程中对于化学药品进入纤维内部与木素反应形成了障碍。

残留在纸浆中木糖的去除使得木素在后续漂白中更容易去除[5]。

酶由细菌产生,是一种蛋白质。

一般处理的条件温度35～60℃,pH5～7,时间最少30 min[6]。

在半纤维素酶中或多或少的存在着一些纤维素酶,这些物质是导致酶处理过程中粘度下降的主要原因。

所以在酶处理前酶的纯化是很重要的,另外蒸煮后的纸浆经洗涤后仍处在碱性条件下,这也增加了酶在工厂中应用的复杂性,发展改善酶的处理条件对将来在工厂中应用会提供有利的环境。

2　酶在ECF漂白中的应用
在ECF漂白中,应用木聚糖酶有三个原因:1)降低漂白化学药品用量;2)降低漂白负荷;3)提高白度的增幅。

在ECF漂白中主要用ClO2代替Cl2。

试验结果表明[7]对于针叶木硫酸盐浆在ClO2漂白之前采用聚木糖酶处理,在达到相同的漂后要求时,可节省ClO2用量15～35%。

对于ECF漂白来说,DED漂白流程作为终漂段是常用的。

少量的ClO2用量对白度提高较小,用木聚糖酶预处理后的纸浆在DED漂白中,在很少的二氧化氯用量情况下,大大地提高了白度的增幅,其它研究结果表明经过酶预处理大大减少了后续漂白中化学药品的用量[8]。

3　酶在TCF漂白中的应用
TCF漂白流程由于不含任何氯的成分,而广泛应用于纸浆厂,漂白废水中也不含有氯化有机物质,它的漂白流程主要是由O2、O3、H2O2和其它一些活性氧物质组成。

3.1　酶在氧漂前的应用
近年来的研究和工厂实践表明,氯漂作为蒸煮的延伸,广泛应用于硫酸盐浆漂白的
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《广东造纸》　1998年.No.3
第一段,它能有效的增加纸浆白度,在对阔叶木速生材桉木硫酸盐浆采用H2O2强化的氧脱木素研究中,在不引起纸浆粘度大幅度下降的情况下脱除纸浆中残余木素近50%,白度提高可达到25%(SBD)以上[9]。

但从国外研究来看木聚糖酶应用于氧脱木素之前或两段氧脱木素之间处理,不但对白度提高较少,对纸浆的硬度下降也较少,但却加强了氧脱木素后的漂白作用[10]。

3.2　酶在H2O2漂白前的应用
H2O2作为起着增白作用的漂白化学物质,广泛应用于化学浆和机械浆的漂白之中。

用聚木糖酶在H2O2漂白中进行处理,节省H2O2用量30%[11]。

在达到相同的白度要求时,用聚木糖酶应用于H2O2漂白之前大大地提高了H2O2的漂白效率。

由于在H2O2漂白时,纸浆当中的金属离子对于H2O2的无效分解起了很重要的作用,所以在H2O2漂白之前采用螯合剂处理对于改善H2O2漂白是很重要的。

由于螯合剂处理段的p H值、温度也适合于某些商品酶的活性,因此,两段可结合成一段在H2O2漂前进行处理。

3.3　酶在活性氧前的应用
近年来,许多研究工作者为了改善氧脱木素的选择性和过氧化氢的漂白作用,采用了活性氧作为预处理来改善漂白,并取得了很好的结果。

木聚糖酶在活性氧前的应用可大大降低活性氧用量,减少了漂白成本。

国外在针叶木浆两段氧脱木素间采用木聚糖酶预处理活性氧活化第二段氧脱木素前,在达到相同白度时,可降低了活性氧用量40%,而且改善了后续漂白的作用[12]。

4　酶处理后纸浆的性质
酶处理后纸浆在粘度方面损失很少,在纸张强度方面如裂断长、抗张强度、耐破度等强度方面经酶处理较没有经酶处理要稍有提高。

由于木聚糖酶去除了残留在纸浆中的半纤维素木糖部分,这就提高了纸浆的滤水性能,因此应用木聚糖酶在ECF和TCF漂白中,不但可以减少漂白化学药品的用量,而且改善了漂后纸浆的性质。

参考文献
1　Viikari L Ranua.Proceedings of the1986Third interna2 tional Conference of Biotechnology in the pulp and paper Industry Stockholm Sweden.
2　Dunlop Jones.N et al.,PPC1995,96(10),20
3　P.Ratima Baj pai.Tappi1996,Vol.79,No.4,225
4　Tolan J.S.,PPC,1995,96(12),107
5　A.Suurn kki,J PPS,1996,Vol.22,No.3,J91
6　汪崇洋,国际造纸,1995,4,28
7　Robert W.Allison,Appita,1993,Vol.46,No.4,269 8　Anthony P.Johnson,Appita,1994,Vol.47,No.3,243 9　李　红,华南理工大学硕士论文,1997
10　Michael G.Paice.Tappi1995,Vol.78,No.9,389
11　TOM A Clark,Appita,1991,Vol.44,No.6,161
12　K Hunt,J PPS,1998,Vol.24,No.2,55
・简讯・
广东省造纸学会召开第七届理事会第二次常务理事会议
广东省造纸学会七届二次常务理事会议于1998年4月3日在番禺市莲花山造纸厂举行。

常务理事及秘书处人员共16人出席了会议。

刘焕彬理事长主持了会议。

詹怀宇秘书长传达了《广东省科协1998年工作要点》、
《关于第八届广东省自然科学优秀学术论文评选工作的通知》、
《关于开展“实施科教兴国战略和可持续发展战略献计献策活动”的通知》等文件精神。

刘焕彬理事长就贯彻省科协文件精神作了工作布置。

(1)由学会学术委员会负责,认真组织第八届广东省自然科学优秀学术论文的评选和申报工作;
(2)积极参与省科协组织的“实施科教兴国战略和可持续发展战略献计献策活动”;
(3)为响应省科协倡导的“百厂百会协作行动”,学会拟定与一批会员企业建立厂会合作关系,具体工作由学会技术咨询委员会和秘书处组织落实。

与会同志讨论了学会今后的工作,通报了我省造纸企业有关情况。

刘焕彬理事长介绍了今年11月23～25日在华南理工大学召开的“速生材制浆造纸新技术国际研讨会”的筹备情况。

学会决定今年10月举办一次涂布加工技术交流会,并初定明年组织一次环境保护与造纸废水处理学术研讨会。

(学会秘书处供稿)
04《广东造纸》　1998年.No.3。