木聚糖酶對(duì)楊木化學(xué)漿漂白的影響

宋麗彥 張海慶

（濰坊科技學(xué)院，山東壽光，262700；山東中茂圣源紙漿有限公司，山東陵縣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，253500）

木聚糖酶對(duì)楊木化學(xué)漿漂白的影響

宋麗彥 張海慶

（濰坊科技學(xué)院，山東壽光，262700；山東中茂圣源紙漿有限公司，山東陵縣經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，253500）

對(duì)木聚糖酶輔助二氧化氯漂白楊木KP漿進(jìn)行了研究，結(jié)果表明在不同酶處理位置的二氧化氯漂白中，酶處理位置對(duì)漂白效果影響很大。在木聚糖酶與藥品二氧化氯協(xié)同漂白過程中，D1段與木聚糖酶協(xié)同作用時(shí)，時(shí)間在40min時(shí)較合適。在E段與木聚糖酶協(xié)同作用時(shí)，時(shí)間在50min較為合適。在D2段與木聚糖酶協(xié)同作用時(shí)，時(shí)間在30min時(shí)漂白效果比較明顯。

木聚糖酶 二氧化氯 漂白 楊木化學(xué)漿

近來生物技術(shù)在制漿造紙工業(yè)中 （特別是紙漿漂白）的應(yīng)用得到造紙工作者們的廣泛關(guān)注。用生物技術(shù)進(jìn)行紙漿的漂白可減少制漿造紙廠漂白廢水的污染，有助于造紙業(yè)最終實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，生物漂白已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。[1]生物漂白是利用微生物或者其分泌的酶處理紙漿，達(dá)到脫除木素或有利于脫除木素，并改善紙漿的可漂性或提高紙漿白度的過程。用于生物漂白的酶有半纖維素酶(木聚糖酶和甘露聚糖酶)和木素降解酶(木素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶)。[2]木聚糖酶的生物漂白技術(shù)已成功地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。[3，4]本文主要研究漂白工藝中使用木聚糖酶以改善二氧化氯漂白效率，提高漿漂后的白度、得率等，研究漂序不同酶處理位置對(duì)漂白的影響，包括不同位置的預(yù)處理時(shí)間、酶處理和化學(xué)漂劑處理的協(xié)同作用，從而總結(jié)木聚糖酶在輔助漂白中發(fā)揮作用的最佳時(shí)間。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

三倍體毛白楊，樹齡5年，楊木木片取自河北威縣，蒸煮后得漿用于漂白，蒸煮用KP法（屬于實(shí)驗(yàn)室自制漿）。

1.2 酶制劑及化學(xué)品

本次實(shí)驗(yàn)所用酶為：AU－PE89木聚糖酶，蘇柯漢（濰坊）公司提供，為淺黃色粉末，易溶于水，其酶活約為85000XU/g。

次氯酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉等化學(xué)藥品由實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一購進(jìn)，稀釋到所需濃度后備用。穩(wěn)態(tài)二氧化氯溶液由山東大學(xué)華特實(shí)業(yè)有限公司提供，二氧化氯含量約為2.0%。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 蒸煮

蒸煮在15L電熱回轉(zhuǎn)式蒸煮鍋中進(jìn)行，所得漿料充分洗滌。

1.3.2 篩選

采用ZSQ5型篩漿機(jī)進(jìn)行篩選，篩縫0.30mm。篩好漿后搓成豆?fàn)畲笮?，平衡水分（一般?4h），然后測定水分，最后放入冰箱儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3 木聚糖酶預(yù)處理二氧化氯（D）漂白

木聚糖酶處理在聚乙烯塑料袋內(nèi)進(jìn)行。將一定量的漿樣和配制好的酶液放入塑料袋中混合均勻，通過恒溫水浴加熱，至規(guī)定時(shí)間后取出洗凈供分析使用。

漂白在置于恒溫水浴鍋中的密封聚乙烯塑料袋內(nèi)進(jìn)行。稱取15g絕干漿，按照擬定的實(shí)驗(yàn)室步驟，均勻混合所需藥液后倒入袋中，將藥液與漿混合均勻后，用鹽酸或氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值至設(shè)定值，放入恒溫水浴鍋內(nèi)進(jìn)行恒溫處理或漂白。每15min取出揉一次以使藥品與紙漿混合均勻。漂白結(jié)束后，在洗漿袋內(nèi)用一定量的水洗滌紙漿后備用。

原漿黏度：974mL/g，X段條件：酶用量0.005%，漿濃8%，溫度50℃，時(shí)間60min，pH值 7。D1段條件：漿濃3%，溫度 40℃，時(shí)間 60min，初始 pH 值 6，ClO2用量0.56%。E段條件：漿濃5%，溫度60℃，時(shí)間60min，用堿量3%。D2段條件：漿濃8%，溫度70℃，時(shí)間 150min，初始 pH 值 6，ClO2用量 1.04%。

1.3.4 紙漿分析與紙張抄片及檢測[5]

紙漿卡伯值測定法采用國標(biāo)GB/T1546-1989。紙漿黏度的測定法采用國標(biāo)GB/T1548-1989。抄片采用凱賽快速抄片器，抄定量為60g/m2紙片并干燥。

紙張白度由YQ－Z－48B型白度儀測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同酶處理位置對(duì)漂白性能的影響

表1 不同酶處理位置助漂作用效果對(duì)比

從表1可以看出，經(jīng)木聚糖酶預(yù)處理的KP法楊木漿用流程DED漂白后與未進(jìn)行酶處理的對(duì)照漿相比，紙漿白度和得率都有提高，而黏度都有不同程度的降低，木聚糖酶能夠降解紙漿中的半纖維素，使其主鏈斷裂，使導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)疏松，從而有利于進(jìn)一步漂白時(shí)漂劑的進(jìn)入和殘余木素的溶出[6]，因此使纖維素的聚合度降低，黏度變小。

圖1 不同酶處理位置得率、白度、黏度變化曲線圖

由圖1可以看出，在幾種不同的酶處理位置中，綜合三種指標(biāo)的變化趨勢及因素可見，漂白得率、黏度基本都一致，白度變化較大，各漂序中以DXED的助漂效果最好，DEXD的助漂效果較差。

2.2 木聚糖酶與化學(xué)漂劑的協(xié)同作用

2.2.1 D1段與木聚糖酶的協(xié)同作用對(duì)漂白效果的影響

圖2 D1段與木聚糖酶協(xié)同作用得率、白度、黏度變化曲線圖

由圖2可以看出，在D1段與木聚糖酶協(xié)同作用進(jìn)行的漂白中，酶處理時(shí)間的長短對(duì)漂后漿的性能指標(biāo)有較為明顯的影響，但總體來說都增加了紙漿的可漂性。綜合三項(xiàng)指標(biāo)可得2#紙漿處理時(shí)間40min時(shí)為最佳時(shí)間。與XDED漂序相比，（XD）ED漂序的D1段可以利用殘余的木聚糖酶提高二氧化氯的作用效果，起到繼續(xù)改善化學(xué)漂劑的作用。

2.2.2 E段與木聚糖酶協(xié)同作用對(duì)漂白效果的影響

圖3 E段與木聚糖酶協(xié)同作用漂白結(jié)果變化曲線圖

從圖3可以看出，木聚糖酶與E段協(xié)同作用的效果與單獨(dú)處理的相比不是很理想，黏度下降較小，對(duì)纖維聚合度的保持還是比較有利的。在E段加木聚糖酶處理對(duì)得率影響不大，白度先升高后有所下降，黏度緩慢升高，綜合得出該處酶處理時(shí)間在50min時(shí)最為合適。

2.2.3 D2段與木聚糖酶協(xié)同作用對(duì)漂白效果的影響

圖4 D2段與木聚糖酶協(xié)同作用漂白結(jié)果曲線變化圖

從圖4可以看出，處理時(shí)間在30min時(shí)最為合適。從促進(jìn)漂白的角度看，木聚糖酶在D2段的作用效果不如D1段作用效果明顯。

3 結(jié)論

3.1 AU-PE89木聚糖酶預(yù)處理?xiàng)钅净瘜W(xué)漿的最佳工藝條件為：酶用量50g/t，溫度50℃，時(shí)間90～120min，pH 值 7.0。

3.2 在DED經(jīng)過酶處理的漂白過程中，在不同酶處理位置時(shí)，在相同二氧化氯用量的前提下，在E段前加酶處理所得到的白度最高。在木聚糖酶與各漂白段協(xié)同作用的漂白過程中，在2～3h的反應(yīng)時(shí)間范圍內(nèi)，時(shí)間越長，漂白成漿的白度越高，因此，保證二氧化氯漂白段的反應(yīng)時(shí)間以及與酶協(xié)同作用的時(shí)間，利于提高成漿白度，黏度則是漂白時(shí)間越長下降越大，在與不同的漂段協(xié)同作用時(shí)得率則沒有特定規(guī)律，因此要保證漂白效果，需要根據(jù)不同的漂序選擇相應(yīng)的最佳條件。

[1]中國造紙協(xié)會(huì)關(guān)于中國造紙工業(yè)2002年度報(bào)告，中華紙業(yè)，2003，24（5）：6－9.

[2]伍安國，曾輝，蘇慶平，生物技術(shù)在造紙工業(yè)中的應(yīng)用研究進(jìn)展 2005，34（2）：3-4

[3]Kulkarni N，Rao M.Application of xylanase from alkal ine thermophilic Bacillus sp.NCIM59 in biobl eaching of bagaasse pulp[J].J Biotechnol，1996，51（2）：167.

[4]Leduc D C，Valade J L.The use of xylanases in kraft pulp bleaching：areview [J].Tappi Journal，1994，77（5）：125.

[5]石淑蘭，何福望.制漿造紙分析與檢測[M].中國輕工業(yè)出版社，2004.

[6]楊淑蕙.植物纖維化學(xué)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社.

[7]熊開峰等.楊木KP漿DED漂序木聚糖酶預(yù)處理工藝條件的優(yōu)化，山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，21（3）：72-74.

2011－6－30

宋麗彥（女，1981年生）

本科，化工專業(yè)助教。

通訊地址：山東省壽光市濰坊科技學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院。

郵編：262700

Email：songdoudou999@163.com

聯(lián)系電話：18766899152

制漿與造紙