廢新聞紙漆酶-介體與纖維素酶系協(xié)同脫墨及機(jī)理的研究.pdf

1、近年來，廢紙作為二次纖維資源在原料中所占的比例日益增加，已經(jīng)成為制漿造紙纖維原料的重要來源。脫墨是廢紙回用的關(guān)鍵。酶法脫墨是一種經(jīng)濟(jì)有效的脫墨方法，可以減少化學(xué)脫墨帶來的環(huán)境污染問題，降低漂白化學(xué)藥品的用量及改善漿料的濾水性能等。 漆酶（EC1.10.3.2），是一種多酚氧化酶，作為木素降解酶的一種，在某些具有傳遞電子能力低分子量化合物作為介體的條件下，能夠氧化占木素90％的非酚型結(jié)構(gòu)單元，從而使木素發(fā)生氧化降解，故可以通過氧化

2、降解紙漿表面的木素達(dá)到脫除油墨的目的，這對研究主要由機(jī)械漿組成的廢新聞紙具有很大意義。前期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，漆酶/介體系統(tǒng)可以對廢新聞紙進(jìn)行脫墨，脫墨漿強(qiáng)度性能得到改善，但脫墨漿經(jīng)漂白后白度仍不能達(dá)到抄造較高白度紙種的要求。由于纖維素酶、半纖維素酶本身具有脫墨作用，故有理由相信漆酶與纖維素酶、半纖維素酶之間具有協(xié)同脫墨作用。 本文以美國8＃廢紙為研究對象，利用纖維素酶、半纖維素酶與漆酶/介體對其進(jìn)行協(xié)同脫墨并對其機(jī)理進(jìn)行研究。首先

3、探討了協(xié)同脫墨的工藝條件；其次利用現(xiàn)代表面分析技術(shù)對對照漿、漆酶脫墨漿及協(xié)同脫墨漿的纖維表面形態(tài)及性能進(jìn)行了分析；再次研究了各種脫墨漿的磨木木素的結(jié)構(gòu)變化；最后分析了脫墨廢液中碳水化合物含量變化的情況，旨在揭示協(xié)同脫墨作用的機(jī)理。 利用纖維素酶、半纖維素酶與漆酶/介體協(xié)同脫墨的最佳工藝條件為：先加入纖維素酶或半纖維素酶碎解廢新聞紙25 min，然后加入漆酶保溫30 min，溫度為55～60℃。此條件下所得脫墨漿經(jīng)H2O2漂白后，

4、白度分別達(dá)到55.4％ISO和58.4％ISO，比單獨(dú)采用纖維素酶、半纖維素酶和漆酶脫墨時(shí)均有所提高。協(xié)同脫墨漿有效殘余油墨濃度（ERIC）和塵埃度與單獨(dú)使用纖維素酶、半纖維素酶和漆酶相比均有一定程度的降低。 利用化學(xué)分析光電子能譜（ESCA）、傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）、環(huán)境掃描電鏡（ESEM）、纖維質(zhì)量分析儀（FQA）等對協(xié)同脫墨漿的表面形態(tài)進(jìn)行分析得知，經(jīng)纖維素酶、半纖維素酶與漆酶協(xié)同脫墨后，協(xié)同脫墨漿纖維表面的氧碳

5、比與單獨(dú)漆酶脫墨相比有所提高，表面木素含量有所降低。同時(shí)對碳元素譜峰分離分析結(jié)果表明，與對照漿和漆酶脫墨漿相比，協(xié)同脫墨漿C1、C4態(tài)原子的含量降低，C2、C3態(tài)原子的含量提高。FT-IR分析表明，經(jīng)協(xié)同處理后，紙漿表面羰基含量增加，代表木素苯環(huán)結(jié)構(gòu)伸展振動的吸收峰相對強(qiáng)度降低，說明在協(xié)同處理過程中存在著木素的溶出。ESEM觀察發(fā)現(xiàn)，協(xié)同脫墨漿相比漆酶脫墨漿，纖維表面變得更加粗糙，出現(xiàn)更多的微細(xì)纖維。FQA分析結(jié)果表明，與單獨(dú)使用漆酶，

6、纖維素酶和半纖維素酶相比，協(xié)同脫墨漿的纖維長度和粗度均略有降低。 使用深度球磨的方法從對照漿和酶脫墨漿提取磨木木素，并利用元素分析、FT-IR及凝膠滲透色譜（GPC）等分析技術(shù)對協(xié)同脫墨后木素結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行研究。與對照漿相比，經(jīng)漆酶處理后，C和H元素含量下降，O元素含量增加。經(jīng)纖維素酶、半纖維素酶與漆酶/介體協(xié)同脫墨處理后，與漆酶脫墨漿相比，木素的C、H和O元素含量變化較小。對木素的功能基進(jìn)行測定，結(jié)果表明經(jīng)LMS處理后，木素中的

7、酚羥基含量降低，羧基含量升高，說明經(jīng)過漆酶/介體脫墨后木素的酚羥基受到氧化降解。經(jīng)纖維素酶、半纖維素酶與漆酶/介體體系協(xié)同脫墨后，紙漿中木素的酚羥基含量亦有下降，但變化幅度不大。對木素紅外光譜分析得知，經(jīng)協(xié)同脫墨處理后木素的羥基、酯羰基、甲氧基和酚羥基的相對吸收強(qiáng)度均降低，共軛羰基相對吸收強(qiáng)度有所增加。通過GPC分析其分子量的分布表明，經(jīng)協(xié)同處理后木素的數(shù)均、重均分子量及多分散性都有所下降，說明木素受到一定程度的降解。 利用GC