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1、微生物酶運用于制漿
1.1 漆酶在制漿中的應(yīng)用
造紙廠的蒸煮制漿過程就是用化學(xué)藥品溶出、脫除木素的過程,一般的化學(xué)制漿,不但成本高、能耗大,而且對環(huán)境污染也較為嚴(yán)重。而使用由白腐菌生產(chǎn)的漆酶將原料的木素降解成低分子木素,增加了木素的溶出和被抽提的能力,從而實現(xiàn)木素與纖維素、半纖維素的分離。用漆酶和介體HBT在蒸煮前對麥草進行預(yù)處理,可降低紙漿的Kappa值,提高紙漿的白度和強度。Jujop的研究表明,在20%~90%,pH值2~10條件下用漆酶進行預(yù)處理,可以對原料中的木素進行改性,磨漿能耗明顯降低,每噸漿能耗由1300kW•h降至850kW•h,節(jié)省動力約30%,且機械漿的物理性能得到改善,紙漿質(zhì)量達到化學(xué)熱磨機械漿的水平。
1.2 纖維素酶在制漿中的應(yīng)用
在機械制漿前加化學(xué)預(yù)處理,除去或改變一部分木素結(jié)構(gòu),可以改善紙漿的強度,但降低了紙漿的得率,損害了紙漿的光學(xué)特性,廢水的排放量和污染負荷也相應(yīng)增加,而經(jīng)由木霉所產(chǎn)出的纖維素和半纖維素酶處理則結(jié)合了機械法制漿和化學(xué)機械法制漿的優(yōu)點,克服其缺點,除了可以增加紙漿的強度性能之外,還能顯著降低機械磨漿時的能量消耗。
2、微生物酶用于紙漿漂白
傳統(tǒng)的含氯漂白產(chǎn)生大量有毒和強致癌性物質(zhì)對環(huán)境和人類造成極大危害,已逐漸被無氯漂白所取代,而以某些真菌產(chǎn)生的漆酶不僅能氧化非酚結(jié)構(gòu),而且能使硫酸鹽漿脫木素和脫甲氧基。佐治亞大學(xué)的研究者發(fā)現(xiàn)一株漆酶產(chǎn)菌———朱紅密孔菌(Pycnoporus cinnabarlnus),以產(chǎn)生自己的氧化還原中介物3-羥基鄰氨基苯甲酸(3-h(huán)ydroxyanthranilic acid,3-HAA)。漆酶加3-HAA系統(tǒng)不僅能氧化非酚模式化合物,而且能降解合成的木素。通過篩選或誘變培育出假單胞菌(Pseudoznonas sp.)G6-2,枯草桿菌(Bacillussp.)A-30等木聚糖酶高產(chǎn)菌株進行了分離純化的酶學(xué)研究,其所產(chǎn)木聚糖酶運用于生物漂白技術(shù),其結(jié)果表明木聚糖酶在多種漿種的不同漂白工藝中都有明顯的助漂作用。用于樺木漿CEH三段漂和ECF漂白,在保持白度,得率,強度基本不變的情況下,可減少近50%氯或二氧化氯用量,漂白漿的白度穩(wěn)定性也有所提高。
3 微生物酶用于造紙廢水處理
在制漿和造紙生產(chǎn)過程中,造紙廢水可分為黑液、中段廢水和紙機白水。黑液是整個造紙過程中污染最為嚴(yán)重的廢水,木素是造成造紙工業(yè)排放黑液COD和色度形成的主要原因。白腐菌具有能降解木素和變性木素的酶活系統(tǒng),能將漂白廢水中的有機氯化物轉(zhuǎn)變成無機氯和CO2,并破壞發(fā)色基團組織和結(jié)構(gòu),降低漂白廢水中的TOCl、BOD、COD和色度。范偉平等利用微電解-白腐菌生物降解-絮凝沉降聯(lián)合處理系統(tǒng)對活性染料生產(chǎn)廢水進行處理,在最佳pH和溫度及接觸停留時間下,其COD去除率達90%以上,色度去除率在95%以上。另有研究表明,使用堅強芽孢桿菌產(chǎn)生的絮凝劑處理印染廢水和酵母廢水,可取得良好的絮凝效果,由李云鵬等從剩余污泥中制得微生物絮凝劑LBF經(jīng)實驗相比于PAC效果更好,其COD、SS、色度去除率都高于PAC處理的廢水樣。
4 微生物酶用于造紙工業(yè)中的其他用途
與常規(guī)堿法脫墨漿相比,微生物酶法脫墨漿有更高的游離度,且濾水性好、物理性能優(yōu)、白度高和殘余油墨量低,還可縮短脫墨時間。利用纖維素酶處理回收的廢紙,既可脫除油墨和化學(xué)處理難以去除的調(diào)色劑,又可改善二次纖維的抄造和使用性能。顧琪萍等研究表明,在優(yōu)化條件下,廢報紙經(jīng)脂肪酶脫墨后,白度比原漿提高4.3%SBD,裂斷長、耐破指數(shù)和撕裂指數(shù)可分別提高11.4%,19.8%和17.5%。由于傳統(tǒng)造紙工業(yè)是耗能和環(huán)境污染大戶,隨著生物技術(shù)的發(fā)展,微生物酶應(yīng)用于造紙工業(yè)的技術(shù)越來越受到廣大研究者的重視,其規(guī)模也在不斷提高。通過使用微生物技術(shù)或酶技術(shù),不但能使資源充分利用,降低能耗與環(huán)境污染,而且能帶來良好的經(jīng)濟效益,對造紙工業(yè)與環(huán)境保護都具有非常重要的現(xiàn)實意義。
作者:軼媛 單位:湖北輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院