弱氧化型殺菌劑在衛(wèi)生紙機上的應用實踐

呂文志 李微 劉康蓮 王潤平 李菊香 周海燕 龍柱

摘要：在國內(nèi)某臺年產(chǎn)5萬 t 衛(wèi)生紙機上進行了一種新型弱氧化型殺菌劑的應用，并與傳統(tǒng)殺菌劑進行了應用效果對比。結果表明，該類弱氧化型殺菌劑相比傳統(tǒng)殺菌劑有明顯優(yōu)勢，能使造紙系統(tǒng)中的細菌、真菌等微生物數(shù)量顯著降低，微生物得到很好的控制，體系變得更干凈。與在其他紙種上的應用相比，該類型殺菌劑用于衛(wèi)生紙機微生物控制時，控制效果與預期還有差距，這可能是由于衛(wèi)生紙生產(chǎn)過程中采用了較低的上漿濃度，相同噸紙殺菌劑用量的有效濃度偏低導致的。

關鍵詞：衛(wèi)生紙機;弱氧化型殺菌劑;中試;應用

中圖分類號：TS78?? 文獻標識碼：A??? DOI：10.11980/j. issn.0254-508X.2021.12.018

Application of Weak-oxidation Bactericide on Toilet Paper Machine

LYU Wenzhi1?? LI Wei1?? LIU Kanglian1?? WANG Runping1?? LI Juxiang1?? ZHOU Haiyan1?? LONG Zhu2，*

（1. College of Chemistry and Chemical Engineering，Qiannan Normal Universityfor Nationalities，Duyun，Guizhou Province，558000;2. Papermaking Lab of College of Textile Science and Engineering，Jiangnan University，Wuxi，Jiangsu Province，214122）

（*E-mail ：longzhu@jiangnan. edu. cn）

Abstract ：A new weak-oxidation bactericide was applied on a domestic toilet paper machine with an annual output of 50000 tons，and its ap? plication effect was compared with the traditional bactericide . The results showed that the weak-oxidation bactericide had obvious advantages in comparison with the traditional bactericide and could be used to significantly reduce the number of microorganisms like bacteria and fungi in the papermaking system. The microorganisms were well controlled and the system became cleaner . Compared with the application in oth ? er kinds of paper，the effect of this weak-oxidation bactericide used for the microbial control of toilet paper was still lower than expected . It may be due to the lower pulp concentration used in the production process of toilet paper，which resulted in the lower effective concentration of bactericide for the same amount of paper.

Key words ：toilet paper machine;weak oxidation bactericide;pilot test;application

造紙生產(chǎn)過程中因纖維原料、淀粉及施膠劑等大量碳水化合物類有機質的使用，以及封閉體系下的高溫、高濕環(huán)境，極易滋生各類微生物[1-3]。微生物大量繁殖一方面會造成漿料和輔料迅速腐爛、變質，另外也易導致設備表面滋生菌泥[4-6]，進而造成斷紙、紙張破洞等生產(chǎn)質量問題。所以在造紙生產(chǎn)過程中，控制微生物數(shù)量非常重要。殺菌劑是用于抑制或殺滅細菌、真菌（酵母菌、霉菌）及藻類等各種微生物的化學品，在造紙行業(yè)有重要應用[7-8]。根據(jù)作用機理，殺菌劑又可分為殺菌劑和防腐劑，前者能快速殺菌，一般用于清水和白水系統(tǒng)的殺菌處理;后者作用效果慢，但長效，可用于漿料、輔料等儲存時的抑菌防腐處理。實際應用中，一般由幾種不同作用機制的殺菌劑組成殺菌體系，實現(xiàn)對微生物的協(xié)同有效控制。

殺菌劑種類很多，通常可以簡單地分為氧化型殺菌劑和非氧化型殺菌劑2類，其中氧化型殺菌劑作為一種快速型殺菌劑，在造紙生產(chǎn)中應用較為普遍。常見的氧化型殺菌劑有臭氧、二氧化氯、次氯酸鈉（漂液）等，主要用于制漿生產(chǎn)或車間清水的預處理。因其具有較強的氧化性，容易影響紙機織物或其他化學品的應用，一般不能直接用于造紙過程[9-10]。該矛盾直到一類弱氧化型殺菌劑的出現(xiàn)和應用而得以解決。該類弱氧化型殺菌劑一方面具有傳統(tǒng)強氧化型殺菌劑殺菌快、效果好的優(yōu)點，另一方面因其氧化性較弱，不會損害造紙織物和影響其它化學品的正常應用，因此在造紙行業(yè)中迅速得到推廣和應用[11-12]。

市場上的弱氧化型殺菌劑一般是雙組分，即由漂液及還原性銨鹽構成，應用時二者在現(xiàn)場快速反應并生成一種弱氧化性中間產(chǎn)物，通過該中間產(chǎn)物產(chǎn)生殺菌作用;另外，因中間產(chǎn)物的氧化性較低，減少了對造紙織物和其他造紙化學品的危害。其反應式如式（1）所示[13-14]。

該類弱氧化型殺菌劑應用有如下優(yōu)點：①性價比高，單一產(chǎn)品即可完全有效地控制系統(tǒng)中的微生物;②不影響染料、增白劑、施膠劑、濕強劑等造紙化學品的應用;③不損傷纖維、紙張強度，特別是對造紙織物無損傷;④監(jiān)測、調控方便，可根據(jù)系統(tǒng)中殘氯含量及時調整加藥量;⑤能在30～180 min 內(nèi)降解，既能保證殺菌效果，也不會危害用于廢水處理過程中的微生物。

1試驗

1.1加藥方案

本次試驗共設3個殺菌劑添加點：其中網(wǎng)下集水盤是主要添加點，在網(wǎng)側、毯側混合漿池各設1個備用添加點，根據(jù)試驗期間微生物的總體控制情況來決定是否啟用。殺菌劑采用間歇方式通過自動加藥設備加入，運行10 min后停止運行30min;試驗期間銨鹽的加藥量為0.4 kg/t 紙，同時控制漂液、銨鹽的質量流量比為2∶1。具體加藥方案如圖1所示。

1.2指標監(jiān)測

為更好地在現(xiàn)場監(jiān)測了解殺菌劑的應用效果，分別對系統(tǒng)中的總氯（ TOC）、電導率、氧化還原電位（ ORP）及可反映微生物含量的三磷酸腺苷（ ATP）進行監(jiān)測，同時還對系統(tǒng)中的細菌數(shù)、真菌數(shù)進行了取樣檢測。

1.2.1 TOC測定

采用便攜式余氯分析儀（美國哈希，DR300余氯分析儀及配套試劑）測定 TOC 濃度，依說明書標準步驟檢測。

1.2.2 ATP測定[15-16]

ATP 是由腺嘌呤、核糖及3個磷酸基團連接而成，是一種不穩(wěn)定的高能化合物，在水解時可釋放出能量，滿足生命活動需要。因此，如果將微生物種群細胞中的 ATP 物質提取出來，再用特定的酶水解，放出能量并產(chǎn)生熒光，用光度計測量所產(chǎn)生熒光的強度，參照 ATP 標準曲線便可判斷待測樣品中微生物的活性。本試驗采用 ATP 熒光儀（3M， Clean-Trace NG3）及配套 ATP 檢測試劑（ ULW10），依照說明書所列標準方法檢測 ATP濃度。

1.2.3電導率測定

用便攜式電導率儀（上海雷磁，DDB-303A）測定樣品電導率。

1.2.4 ORP測定

用便攜式酸度計（上海雷磁，PHB-4）測定樣品 ORP值。

1.2.5微生物含量測定[17]

采用平板計數(shù)法檢測微生物含量。將樣品按一定倍數(shù)稀釋后，取1 mL 稀釋后液體置于3M 細菌（6406#）和真菌（6417#）培養(yǎng)片上，用配套壓板壓成標準形狀后放于培養(yǎng)箱中，在35℃下培養(yǎng)48h，然后清點菌落數(shù)并計算系統(tǒng)中細菌和真菌數(shù)量。

2結果與討論

2.1 TOC 和 ATP監(jiān)測

2.1.1 TOC

殺菌劑應用時，為了保證良好的殺菌效果，必須使?jié){水系統(tǒng)維持一定的殺菌劑濃度。對于弱氧化型殺菌劑來說，其濃度可通過對系統(tǒng)中 TOC 濃度的監(jiān)測間接得到。根據(jù)該類型殺菌劑的應用經(jīng)驗，一般要求流漿箱中漿料 TOC 濃度控制在0.5 mg/L 以上，白水塔中白水的 TOC 濃度維持在1 mg/L 以上，才能獲得較好的殺菌效果。

但從圖2所示的監(jiān)測數(shù)據(jù)可見，無論是白水塔還是流漿箱，TOC 濃度均相對偏低，離理想值有一定差距，且白水塔中 TOC 濃度的波動比較大，這是因為白水塔離加藥點較近，且加藥一般是采用間歇方式操作導致的。

2.1.2? ATP

在微生物種群中，ATP 含量與生物活性成正比，因此可通過監(jiān)測 ATP 含量快速、直觀地了解系統(tǒng)中微生物的數(shù)量和繁殖情況。試驗期間，每天定時對白水塔和毯側流漿箱進行取樣，并檢測其 ATP 含量，結果如圖3所示。由圖3可見，試驗前（應用傳統(tǒng)殺菌劑），無論是在白水塔還是在毯側流漿箱取樣，樣品的 ATP 含量都非常高，均在40000 RLU 以上;而采用新型弱氧化型殺菌劑后，相同取樣點的 ATP 含量快速下降至10000 RLU 以下，并趨于穩(wěn)定。因此，相比傳統(tǒng)殺菌劑，弱氧化型殺菌劑無論在殺菌速度還是在殺菌效果方面均有顯著優(yōu)勢。

2.2? 系統(tǒng)電導率和 ORP 監(jiān)測

2.2.1? 系統(tǒng)電導率

通過監(jiān)測電導率值可考察造紙濕部體系中離子含量的高低，這在一定程度上也可反映濕部系統(tǒng)的潔凈程度。試驗前后濕部體系電導率對比如圖4所示。由圖4可知，弱氧化型殺菌劑應用后，漿水系統(tǒng)的電導率明顯降低，大多數(shù)取樣點的電導率值從試驗前的1500μS/cm 以上降到1000μS/cm 以下，表明弱氧化型殺菌劑應用后漿水系統(tǒng)更干凈。這是因為造紙生產(chǎn)中纖維、淀粉等原輔料都是有機物，在系統(tǒng)中有大量微生物存在的情況下，會被部分分解成水、CO2及 H2 S 等小分子無機物，而 CO2、H2 S 等小分子物質會部分溶于水并發(fā)生電離，導致系統(tǒng)的電導率增加;在微生物被有效控制時，通過細菌分解產(chǎn)生的無機物減少，使系統(tǒng)電導率增加的趨勢得到控制。

2.2.2? ORP

除了導致系統(tǒng)電導率增加外，系統(tǒng)中厭氧菌等微生物的過度繁殖還會導致體系，特別是漿池、輔料池等位置的 ORP 值降低，所以通過監(jiān)測 ORP 值，也可較直觀地了解系統(tǒng)中微生物的繁殖情況，如圖5所示。由圖5可見，改用弱氧化型殺菌劑后，系統(tǒng)各取樣點的 ORP 值普遍得到顯著提高，特別是清白水和濁白水中的 ORP 值均由負轉正。一方面弱氧化型殺菌劑本身作為一種氧化劑，加入后會提高系統(tǒng)的 ORP 值;另外，因弱氧化型殺菌劑應用后，微生物繁殖得到有效控制，也促使因微生物大量繁殖造成體系 ORP 值的降低得到緩解，總體上使系統(tǒng) ORP 值顯著增加。

2.3? 試驗前后體系微生物數(shù)量監(jiān)測對比

分別在試驗開展前后，對濕部體系的漿料及白水進行了微生物數(shù)量的全面取樣分析，對2類殺菌劑的微生物控制效果進行比較。取樣點及檢測結果如圖6和圖7所示。

由圖6和圖7可見，相比目前在用的傳統(tǒng)殺菌劑，弱氧化型殺菌劑應用效果有明顯優(yōu)勢。濕部體系中所有漿料和白水取樣點的微生物含量，包括細菌數(shù)、真菌數(shù)都有大幅降低，這也是導致系統(tǒng)中 ATP、電導率及 ORP 值變化的直接原因，因此弱氧化型殺菌劑完全可以替代傳統(tǒng)殺菌劑在衛(wèi)生紙機上應用。但相比該類型殺菌劑在文化紙機等其它類型紙機上一般能將細菌數(shù)控制在100 cfu/mL 數(shù)量級以下的處理效果，其在衛(wèi)生紙機上的處理效果要低于預期。這可能是由于衛(wèi)生紙屬于薄頁紙，在生產(chǎn)時一般采用相對較低的上漿濃度，所以有更高的循環(huán)白水體量，一定程度上對殺菌劑濃度起到稀釋作用，增加了微生物控制的難度。而在設計試驗方案時，參照該類殺菌劑在其他類型紙機的噸紙用量和處理成本，就會導致加藥量相對不足，處理效果達不到預期。

3 結論

本研究在國內(nèi)某臺年產(chǎn)5萬 t 衛(wèi)生紙機上進行了一種新型弱氧化型殺菌劑的上機應用，并與傳統(tǒng)殺菌劑進行了應用效果對比。

3.1? 新型弱氧化型殺菌劑在紙機應用時，可以很好地控制漿水系統(tǒng)中的微生物，系統(tǒng)中微生物數(shù)量顯著降低。

3.2? 通過試驗期間對漿水體系的跟蹤監(jiān)測，能快速獲得弱氧化型殺菌劑的應用效果，并及時對其用量和添加方式進行調整，相比傳統(tǒng)殺菌劑，弱氧化型殺菌劑的應用更加靈活方便。

3.3? 雖然弱氧化型殺菌劑在衛(wèi)生紙機應用后，相比傳統(tǒng)殺菌劑對微生物的控制效果有明顯改善，但漿水系統(tǒng)各取樣點細菌數(shù)基本在106 cfu/mL 左右，離其預期應用效果尚有差距。這表明在該應用體系下，弱氧化型殺菌劑局部用藥量不足，還需通過增加殺菌劑加藥量或啟用備用加藥點，來增加其在漿水體系中的有效濃度，從而進一步提升其在衛(wèi)生紙機上的應用效果。

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（責任編輯：楊苗秀）