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1、傳統(tǒng)印染前處理鹽堿用量大、能耗高、并排放大量水污染物,會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的危害。生物酶技術(shù)因其具有高效、節(jié)能、節(jié)約原材料等特點(diǎn),有望取代傳統(tǒng)前處理工藝,具有廣闊的應(yīng)用前景。本研究針對(duì)棉針織物前處理過(guò)程,開(kāi)展了生物酶前處理的應(yīng)用研究,為此技術(shù)在棉印染行業(yè)的推廣應(yīng)用提供理論和技術(shù)支持,從而推動(dòng)棉印染行業(yè)內(nèi)的清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排。
本文首先通過(guò)對(duì)果膠酶、纖維素酶、脂肪酶和蛋白酶這四類9種酶的酶活測(cè)試,研究了溫度、pH等對(duì)各類酶酶活的
2、影響,確定各單酶的最適使用條件,并以果膠去除率、毛效、強(qiáng)力損失作為表征織物精練效果指標(biāo),探討了各單酶及復(fù)配酶的精練效果,試驗(yàn)表明堿性果膠酶BioPrep3000L的精練效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于酸性果膠酶PL-300,其中加入適量的纖維素酶963能提高堿性果膠酶的精練效果,而添加脂肪酶、蛋白酶對(duì)堿性果膠酶BioPrep3000L的精練效果沒(méi)有改善甚至產(chǎn)生了負(fù)面影響。因此,復(fù)合酶制劑應(yīng)以堿性果膠酶為主,纖維素酶為輔。此外,通過(guò)響應(yīng)面(Response
3、SurfaceMethodology,RSM)分析法優(yōu)化了生物酶前處理工藝條件,研究表明:pH在8-9之間時(shí),隨pH的變化,果膠去除率只有輕微的波動(dòng);處理溫度在55℃-65℃之間時(shí),隨著溫度的上升,果膠去除率逐漸降低,確定復(fù)合酶精練最適溫度是55℃;果膠去除率隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)及酶用量的增加而顯著提高。利用軟件Minitab15進(jìn)行響應(yīng)優(yōu)化并分析各因素對(duì)果膠去除率的貢獻(xiàn),結(jié)合成本以及生產(chǎn)要求,推薦工藝為pH8.5(1/15 M NaOH
4、/NaH2PO4),溫度55℃,處理時(shí)間35 min,堿性果膠酶0.03%(o.w.f),纖維素酶0.1 g/L,JFC0.2g/L,浴比1:20為最優(yōu)工藝條件,經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證果膠平均去除率為75.0%,取得較理想的精練效果。
其次,研究了滲透劑、螯合劑及離子強(qiáng)度等對(duì)生物酶精練效果的影響,研究結(jié)果表明:滲透劑在生物酶精練中必不可少,且非離子表面活性劑(JFC)相對(duì)于離子表面活性劑有更好的效果;螯合劑(EDTA)有助于生物酶精
5、練,當(dāng)用量為0.05 mmol/g底物時(shí)效果最佳;離子強(qiáng)度(K2HPO4用量)的增加有利于果膠的去除。在研究果膠去除率隨酶用量及處理時(shí)間的變化關(guān)系時(shí),發(fā)現(xiàn)函數(shù)y=axb能夠擬合果膠去除率隨處理時(shí)間變化的規(guī)律。復(fù)合酶用量、K2HPO4(緩沖鹽)用量及處理時(shí)間是影響精練效果的三個(gè)主要因素,通過(guò)對(duì)這三個(gè)因素的正交試驗(yàn)及方差分析,確定最佳應(yīng)用工藝條件為:堿性果膠酶BioPrep3000L,0.05%(o.w.f);纖維素酶963,0.1 g/L
6、;K2HPO42g/L,處理時(shí)間30 min;pH值在8-9之間;溫度55℃。該工藝果膠去除率可以達(dá)到75%。
最后,通過(guò)中試研究,比較了生物酶處理工藝與傳統(tǒng)堿處理的精練效果,并對(duì)此工藝的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析。結(jié)果表明生物酶前處理織物的毛效、白度、果膠去除率及染色性能與傳統(tǒng)堿處理工藝相當(dāng),但織物失重率及強(qiáng)力損失明顯降低,排水量只有傳統(tǒng)堿處理工藝的50%,且廢水可生化性提高(BOD5/CODcr值提高了14.7%),C
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