第二节生物漂白

第二节生物漂白一、漂白的目的

漂白的目的是去除天然色素，赋予以必要的白度，同时残留的其它杂质也可以进一步被去除，使润湿性能有所提高。

二、常用的漂白剂漂白剂还原性如保险粉、亚硫酸氢钠等；缺点：白度不稳定即氧化复色等。氧化性如次氯酸钠、双氧水、亚氯酸钠等；缺点：存在着环境污染问题等三、生物漂白生物漂白是利用微生物或者其分泌的酶处理纸浆，以提高纸浆白度或改善纸浆漂白性能的一种漂白方法。目的：降解浆中的残余木质素和半纤维素，从而减少有氯漂序中含氯漂剂的用量减少漂白废液中有毒有机氯化物含量降低漂白废水的污染在无氯漂白中提高纸浆的白度和降低漂剂用量。生物漂白的发展历程1986年芬兰的Viikari等首次报道了用木聚糖酶处理未漂硫酸盐浆（KP浆）可增强其可漂性1989年芬兰率先进行了木聚糖酶漂白KP浆的工业化试验,随后北欧和北美地区的一些制浆厂开始采用这一技术1994年在加拿大有75万吨浆采用了木聚糖酶漂白现今世界上应用木聚糖酶漂白的厂家有数十家。四、直接利用微生物处理的生物漂白白腐菌P.Chrysosprium直接处理硫酸盐纸浆，然后碱抽提——木素部分降解白腐菌还能使漂白废水中的很多有毒物质最终降解成CO2和H2O，从而降低漂白废水的COD、BOD2004年，日本九州大学海生菌PhlebiaSPMG-60生物漂白未漂阔叶木硫酸盐纸浆UKP，这种菌经培育8d后，纸浆白度可以从32.1%ISO提高到62.1%ISO，卡伯值降低11。减少漂白用氯量27%缺点：存在纤维素酶酶活力,使得纸浆的黏度降低,进而使纤维强度性能受到影响。真菌处理周期相对较长，一般需要数天至十多天解决方法：补加一定葡萄糖——抑制白腐菌分泌的纤维素酶的速率。选育纤维素酶缺陷型的白腐菌——可在不产生纤维素酶的情况下大量分泌木素降解酶,并用此来处理未漂纸浆。五、半纤维素酶处理的生物漂白1、木聚糖酶漂白第一代酸性酶：木聚糖酶产生菌多为真菌，酶最大活性所需条件pH4-6，温度40-50℃第二代中性酶：嗜热脂肪杆菌（pH6.5-965℃）第三代碱性酶：Ratto等筛分得到一株嗜热厌氧菌，所产生木聚糖酶在90℃、pH6-7时木浆中木聚糖有最大溶解作用。2、半纤维素酶漂白机理木聚糖在纸浆纤维中的存在形式有三种：与木素形成LCC的木聚糖——破坏了LCC联接——有利于木素的脱除在蒸煮过程中溶解出来又被纤维吸回的木聚糖——暴露残余木素，使化学药品容易与残余木素发生作用其它形式木聚糖——纤维细胞壁变得疏松,从而使木素容易抽提出来3、木聚糖酶漂白工艺参数酶用量——预实验（2~5U/g，麦草浆需更多）PH——真菌4.0~6.0，细菌6.0~9.0温度时间纸浆浓度——5%~10%4、大规模工业化应用木聚糖酶注意点木聚糖酶酶液中的纤维素酶活力应很低，否则漂白浆的强度和得率会降低。木聚糖酶的用量和漂白浆白度的收益。木聚糖酶必须能适应高PH8-9，高温环境60-70℃六、木质素降解酶的生物漂白1、木素过氧化氢酶在适合的缓冲溶液条件下,木素过氧化物酶单独或与其它酶适当配合,对氧脱木素处理后的桉木硫酸盐浆具有一定的提高白度、降低Kappa值的效果。木素过氧化物酶预处理可提高过氧化氢漂白浆白度,减少过氧化氢漂白废液色度以及COD。2、漆酶生物漂白机制漆酶是一种含铜氧化酶，由于漆酶的催化反应只需空气中的氧气即可，水是唯一的副产品，被称为“绿色催化剂”漆酶介体系统对纸浆进行适当时间的处理,可引起卡伯值大幅下降。在漆酶/介体脱木素过程中存在一个氧化还原循环,即漆酶氧化介体形成小分子化合物自由基,并扩散到纸浆中,然后与纸浆中的木素反应使之降解,七、酶法纤维改性纤维改性：指借化学、生物或物理的方法使常规化学纤维品种的某些性能(如吸湿性、染色性、抗静电性、阻燃性等)加以改进而派生的一系列新纤维的总称。1、纤维素酶解对纤维性能的影响在纤维性能方面，酶处理会显著影响纸浆细小纤维和粗组分的量。利用纤维素酶处理针叶木漂白KP浆和苇浆时观察到细小纤维含量有所增加。酶处理对纤维长度和粗度的影响，与酶的类型，酶系组成及酶解程度有关。木聚糖酶对纤维表面半纤维素的水解可以促进纤维细胞壁的润涨，细纤维化，因而利用木聚糖酶处理麦草浆时可能导致纤维粗度有所增加。2、纤维素酶解对纸浆性能的影响改善纸浆的滤水性能纤维素酶对纸浆物理性能的影响酶解对纤维素纤维的光学性能也会产生一定的影响纤维素酶可用于卫生纸生产中，有助于提高纸的柔软性和吸收性3、木素降解酶中的漆酶对纤维性能的影响最近,利用木素降解酶中的漆酶对纤维进行改性,

以提高纸浆强度已广为关注。据国外报道,用漆酶介体体系来改善未漂硫酸盐浆的性能,结果发现,纸浆的湿强度有显著地提高。汤镇江等用漆酶处理磨石磨木浆,发现纸张强度及增干强度效果明显。GatenhplmP等发现,

漆酶与纤维表面的酸基进行接枝作用可以改善纸浆强度和润胀性能。纤维改性酶在生活用纸生产中的应用生活用纸的发展需求及挑战挑战：柔软度厚度抗张强度长短纤维适当配比涂层性质与厚度柔软剂及解键剂的使用增加长纤维配比增强剂使用改性纤维酶的作用纤维素酶和半纤维酶穿过细胞壁进入细胞腔对细胞壁中纤维素和半纤维素的适度降解细胞壁松弛增加水分子的渗透性促进纤维润胀降低内聚力有利于纤维压溃与分丝帚化，使纤维之间有更多的结合点，提高成纸强度，从而降低打浆机械力的作用纤维改性的效果纸张抗张强度平均可提高20%～35%可减少或停止使用增强剂如淀粉、CMC和干强剂。机械打浆作用减轻，可赋予纸张更好的蓬松性，纸张的柔软度也得到改善因碎片减少，成纸掉毛掉粉也得到改善。明显降低综合生产成本，提高产品竞争力节约10%～20%长纤维用量，同时还能保持良好的强度性能；打浆降低10～50kWh/t浆的打浆能耗，同时还能保持良好的强度性能；减少增强剂用量等。应用案例案例一案例二案例三纸机类型新月型BF-10国产原料针叶木与阔叶木混合打浆针叶木与阔叶木混合打浆针叶木与阔叶木混合打浆纸种卫生纸卫生纸、面巾纸、手帕纸卫生纸主要目标提高强度、减少干强剂用量降低长纤维用量，提高厚度降