過氧化氫酶控制劑在廢紙漿漂白中的應用

馮好偉，周景蓬，席文艷，李紅艷

（華泰集團有限公司，山東東營 257335）

過氧化氫酶控制劑在廢紙漿漂白中的應用

馮好偉，周景蓬，席文艷，李紅艷

（華泰集團有限公司，山東東營 257335）

使用過氧化氫酶控制劑對漂白用白水進行處理，以提高過氧化氫（H2O2）漂白效率。漂白用白水處理條件為：過氧化氫酶用量為30×10-6體積分數(shù)，溫度50℃，處理時間30 min。廢紙漿漂白條件為：漿濃10%，溫度90℃，漂白時間60 min，H2O2用量為20 kg/t，NaOH用量為3 kg/t、Na2SiO3用量為25 kg/t。過氧化氫酶控制劑用于廢紙漿漂白，在保證漿料白度的情況下，H2O2用量降低約20%，噸漿綜合漂白成本降低約7.5元。

過氧化氫酶控制劑；廢紙漿；過氧化氫；漂白

過氧化氫（H2O2）在紙漿及廢紙漿生產(chǎn)中的地位非常重要。據(jù)估計，目前用于制漿的H2O2用量的60%是用于廢紙漿漂白[1]。廢紙漿容易形成腐漿而生成好氧微生物，好氧微生物細胞內(nèi)會產(chǎn)生過氧化氫酶（簡稱CAT）[2]，催化H2O2分解，從而降低H2O2的漂白效率[3]。因此使用過氧化氫酶控制劑來控制細菌含量，從而減少H2O2的無效分解，以提高漂白效率。

本文利用經(jīng)過氧化氫酶控制劑處理后的1號多盤濃白水、2號多盤濃白水稀釋漿料進行H2O2漂白，通過對比分析漂白前、后漿料白度、細菌含量等，以確定過氧化氫酶控制劑對廢紙漿H2O2漂白的效果。

1 實驗

1.1 原料及儀器

白水：取自脫墨車間1號多盤濃白水、2號多盤濃白水。漿料：取自脫墨車間漂前漿料。漂白化學品：H2O2（質(zhì)量分數(shù)27.5%），Na2SiO3（35°Bé），NaOH（質(zhì)量分數(shù)30%）；均取自脫墨車間。螯合劑二乙烯三胺五乙酸（DTPA）。過氧化氫酶控制劑（CCA），由國外某公司提供，型號為A。

儀器有恒溫水浴鍋、抄片器、ELREPHO型白度儀和恒溫培養(yǎng)箱等。

1.2 實驗方法

1.2.1 漂白用水處理條件

分別取1號多盤、2號多盤的白水各3份于200mL燒杯中（試樣1～6號），按表1用量順次加入DTPA（質(zhì)量分數(shù)1%）、CCA（質(zhì)量分數(shù)1%），并將上述試樣置于50℃的恒溫水浴鍋中處理30 min。

表1 漂白白水處理化學品用量φ/10-6

將經(jīng)上述處理后漂白用水（試樣1～6號）用于下述實驗。

1.2.2 漿料漂白條件

稱取漂前絕干漿料20 g置于聚乙烯袋中，用處理過的白水稀釋成10%的濃度，置于90℃的恒溫水浴鍋中。按表2用量向漿料中依次加入NaOH、Na2SiO3和H2O2進行漂白，漂白時間為60 min。漂白過程中每隔20 min揉搓1次漿料，以確保漂白的均勻性。

表2 漿料漂白工藝kg/t

1.2.3 漂白前、后白水中細菌含量檢測

用專門取樣器移取1 mL待測白水試樣，用經(jīng)高溫高壓滅活的盛有蒸餾水的試管將該白水稀釋1 000 000倍，移取1 mL稀釋后的試樣滴在3M試片中央，壓片，放入生化培養(yǎng)箱中（溫度36.5℃）培養(yǎng)48 h，培養(yǎng)后的細菌吞噬3M試樣上的營養(yǎng)而變紅，數(shù)出紅點數(shù)乘以稀釋倍數(shù)，即為1 mL試樣中的細菌數(shù)，檢測結(jié)果以CFU/mL表示。

1.2.4 抄片及白度檢測

將漂后漿料置于90℃的恒溫水浴鍋中處理30 min。取處理前后的漂白漿料用國產(chǎn)抄片器抄造定量為60 g/m2的手抄片3張，壓榨壓力為0.4 MPa、壓榨時間5 min，干燥溫度100℃、干燥時間5 min。將手抄片放入恒溫恒濕實驗室[溫度為（23±1）℃、濕度為（50±2）%RH]處理24 h。用ELREPHO型白度儀檢測經(jīng)恒溫恒濕處理后的紙張白度。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同處理條件下白水細菌含量

表3顯示了不同處理條件下白水的細菌含量。

表3 白水中細菌含量CFU/mL

由表3可見，沒有經(jīng)過任何處理的白水經(jīng)H2O2漂白后細菌含量降低，說明H2O2漂白具有殺菌作用。經(jīng)螯合處理后白水經(jīng)H2O2漂白后細菌含量與未螯合處理的相當，漂后細菌含量在107CFU/mL左右。過氧化氫酶控制劑處理后白水漂前細菌含量漂約為105CFU/mL遠遠低于未經(jīng)過氧化氫酶控制劑處理的白水（約為108CFU/mL），說明過氧化氫酶控制劑殺菌效果較好，可有效控制細菌含量。

2.2 不同處理條件下漿料白度

表4顯示了不同處理條件下漿料的白度。

表4 漂后漿料白度

由表4可以看出，對于同一白水，經(jīng)過氧化氫酶處理漂后漿料白度比空白提高0.7%～0.9%ISO，說明過氧化氫酶控制劑能提高H2O2的漂白效率。對于1號多盤白水，使用螯合劑處理的白水漂后漿料白度與空白漿料相當、使用過氧化氫酶控制劑處理后白水漂后漿料白度比空白提高約0.7%ISO；對于2號多盤白水，使用螯合劑處理白水、過氧化氫酶控制劑處理白水漂后漿料比空白漿料提高約0.9%ISO。

由表4還可看出，經(jīng)90℃、30 min處理漿料返黃程度較小，約0.07%。在相同處理條件下，使用2號多盤白水漂后漿料返黃值比1號多盤白水漂后漿料返黃值小。對于同一白水，經(jīng)螯合劑、過氧化氫酶控制劑處理后，漿料返黃值比空白低，說明殘余H2O2的漂白作用使熱返黃減輕。過氧化氫酶的使用應該可以提高殘余H2O2的含量。

3 應用過氧化氫酶控制劑的車間中試

3.1 過氧化氫酶控制劑的添加流程

根據(jù)實驗室試驗結(jié)果，確定了過氧化氫酶添加流程，見圖1。

圖1 過氧化氫酶控制劑的添加流程圖

過氧化氫酶控制劑主要在脫墨第一、第二循環(huán)水中加入，以達到大幅度降低脫墨系統(tǒng)中細菌的活性和控制過氧化氫酶的繁殖速度，保證漂白塔出漿有一定量的殘余H2O2，最終降低H2O2用量，穩(wěn)定漿料白度、降低生產(chǎn)成本。

3.2 過氧化氫酶控制劑應用效果

使用過氧化氫酶控制劑后，漂白塔及1號白水池、2號白水池細菌含量都大幅度下降，從根本上解決了產(chǎn)生過氧化氫酶的根源。漂白塔H2O2用量由原來的90 kg/t（漿）降低到60 kg/t（漿），H2O2分解速率也明顯降低。出漂白塔漿料中殘余H2O2含量由原來的0×10-6提高到30×10-6～40×10-6，避免了漿料返黃現(xiàn)象的發(fā)生，確保漿料白度的穩(wěn)定。脫墨漿白度穩(wěn)定，且呈上升趨勢，實現(xiàn)了穩(wěn)定提高質(zhì)量的目標。總之過氧化氫酶控制劑在廢紙脫墨漿漂白過程中取得了良好的效果。

3.3 經(jīng)濟效益分析

表5為使用過氧化氫酶控制劑前、后的經(jīng)濟效益分析表（H2O2單價為1.03元/kg，過氧化氫酶控制劑單價為109元/kg）。

表5 經(jīng)濟效益分析表

由表5可見，在加入過氧化氫酶控制劑0.12 kg/t后，H2O2用量由原來的90 kg/t降低到70 kg/t，噸漿綜合漂白成本可降低7.52元。

4 結(jié)論

（1）過氧化氫酶控制劑殺菌能力較強，能將漂前白水細菌含量控制在105CFU/mL左右；過氧化氫酶控制劑能提高H2O2的漂白效率，漿料白度可提高0.7%～0.9%ISO；過氧化氫酶控制劑可提高殘余H2O2含量，減輕漿料返黃現(xiàn)象。

（2）過氧化氫酶控制劑用于廢紙漿漂白，可明顯降低細菌含量，從根本上減少過氧化氫酶的產(chǎn)生，提高了H2O2漂白效率，降低了H2O2用量。在保證漿料白度的情況下，使用0.12 kg/t（漿）的過氧化氫酶控制劑，噸漿綜合漂白成本可降低約7.5元。

［1］王海松.廢紙漿漂白技術［J］.國際造紙，2003，22（3）：8-14.

［2］王明星.紡織用堿性耐熱過氧化氫酶的微生物法生產(chǎn)及保存穩(wěn)定性的研究［D］.無錫：江南大學，2005.

［3］陳元.廢紙漿漂白過程中過氧化氫的生物降解研究［D］.南寧：廣西大學，2008.

Application of Catalase Control Agent in Waste Paper Pulp Bleaching

FENG Hao-wei，ZHOU Jing-peng，XI Wen-yan，LI Hong-yan
（Huatai Group Co.，Ltd.，Dongying 257335，China）

In order to improve the efficiency of hydrogen peroxide bleaching，catalase control agent was used to treat white water for bleaching.Treatment conditions for white water used for bleaching were as follows：catalase dosage 30 ppm，temperature 50℃and treating time 30 min.Waste paper pulp bleaching conditions were as follows：the pulp consistency 10%，temperature 90℃，bleaching time 60 min，H2O2dosage 20 kg/t，NaOH dosage 3 kg/t and Na2SiO3dosage 25 kg/t.Addition of catalase control agent in bleaching progress，in which case the bleached pulp brightness is desirable，would reduce the comprehensive cost per ton bleached pulp for about 7.5￥by reducing about 20% consumption of hydrogen peroxide.

catalase control agent；waste paper pulp；hydrogen peroxide；bleaching

TS727+.2

A

1007-2225（2014）02-0027-03

馮好偉先生（1984-），助理工程師；研究方向：造紙化學品；電話：0546-7798857；E-mail：skyhawk123 @126.com。

2014-01-13（修回）

本文文獻格式：馮好偉，周景蓬，席文艷，等.過氧化氫酶控制劑在廢紙漿漂白中的應用[J].造紙化學品，2014，26（2）：27-29.