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提　要：在實驗室研究基礎(chǔ)上，利用固體發(fā)酵技術(shù)制備的脫墨專用纖維素酶制劑對廢新聞紙酶法脫墨進行了工業(yè)生產(chǎn)試驗，并用100%酶法脫墨漿抄造出合格的新聞紙。和化學(xué)脫墨相比，酶法脫墨可以進一步提高紙漿的白度和油墨脫除率，并大幅度降低廢水的污染負荷。

關(guān)鍵詞：廢新聞紙；酶法脫墨；纖維素酶；纖維改性

第一作者簡介：邵志勇，山東輕工業(yè)學(xué)院制漿造紙實驗室，實驗師。

　　制漿造紙工業(yè)面臨的環(huán)境和原材料問題使人們對廢紙的回用日趨重視。近年來，二次纖維的利用率已有了很大增長，已成為一種重要的纖維資源[1]。例如，廢新聞紙是我國生產(chǎn)新聞紙或其它紙種的重要原料，也是我國進口的主要廢紙之一。作為廢紙回用的關(guān)鍵技術(shù)脫墨，目前仍采用傳統(tǒng)的堿法化學(xué)脫墨。然而，傳統(tǒng)的堿法化學(xué)脫墨存在許多弊端[2]，于是人們寄希望于脫墨效果更佳、對環(huán)境更友善的酶法脫墨上。

　　課題組在廢新聞紙酶法脫墨和纖維改性實驗室研究[3,4,5]的基礎(chǔ)上，利用固體發(fā)酵技術(shù)制備的纖維素酶制劑進行了廢新聞紙酶法脫墨的工業(yè)生產(chǎn)試驗。

1　實驗原料和方法

1.1　廢新聞紙

　　#8美國廢紙。廢紙的組成是：70%黑白印刷新聞紙，15%彩色印刷新聞紙和15%畫報紙。

1.2　實驗用酶

　　實驗用的產(chǎn)纖維素酶的菌種為Aspergillus L22。在固體發(fā)酵條件下制備批量脫墨專用纖維素酶制劑。該纖維素酶的活性組成為CMCase3.41IU/ml，木聚糖酶活性為6.44 IU/ml，F(xiàn)PA活性為0.106 FPU/ml。

1.3　實驗方法

　　生產(chǎn)試驗的酶法脫墨在高濃水力碎漿機中進行，漂白在漂白塔中進行。實驗室的酶法脫墨方法見參考文獻[3]。

1.4制分析方法

1.4.1　酶活力的測定，參考文獻[6]

　　羧甲基纖維素酶活(CMCase)：羧甲基纖維素鈉溶于pH4.8、濃度為0.5mol/l的NaAC緩沖液中，終濃度0.5%（W/V）。2ml反應(yīng)液，加0.5ml適當(dāng)稀釋的酶液,于50℃下反應(yīng)30min后，加入2ml DNS（3，5-二硝基水楊酸）試劑終止反應(yīng)，煮沸10min，冷卻后定容至15ml，在550nm下測定吸收，以葡萄糖為標(biāo)準。

　　濾紙酶活（FPA）：50mg 濾紙加入pH4.8的0.05% mol/l NaAC緩沖溶液2ml,加0.5ml適當(dāng)稀釋的酶液,50℃反應(yīng)30min后,加入2ml DNS試劑終止反應(yīng)。煮沸冷卻后定容至15ml，在50nm下測定還原糖生成量（以葡萄糖為標(biāo)準）。

　　木聚糖酶活（xylanase）：木聚糖溶于pH4.8、0.05mol/l的NaAC緩沖溶液中制成0.5%木聚糖溶液,取2ml該溶液,加入0.5ml適當(dāng)稀釋的酶液,在40℃、30min后用2ml DNS試劑終止反應(yīng)，冷卻后定容至15ml，在550nm下測定還原糖的生成量(以木糖為標(biāo)準)。

　　以上酶活單位定義為，在反應(yīng)條件下，每分鐘生成1μmol產(chǎn)物所需要的酶量為一個酶活單位。

1.4.2　紙漿性能的評價

　　白度、光吸收系數(shù)和不透明度的測定在YQ-Z-48B數(shù)字顯示白度儀上進行。紙漿或紙張的物理性能和廢水COD、BOD的測定均按有關(guān)國家標(biāo)準進行。

2　結(jié)果與討論

2.1　酶法脫墨實驗室結(jié)果

　　在進行工業(yè)生產(chǎn)試驗以前，首先利用固體發(fā)酵生產(chǎn)的批量纖維素酶制劑進行了實驗室酶法脫墨實驗。酶法脫墨條件是：45℃，pH5.0，0.4IU/g，脫墨劑0.5%，30min。H2O2漂白條件：Na2SiO35%，NaOH1.5%，H2O21.5%，70℃，30min。

　　圖1是酶法脫墨漿經(jīng)H2O2漂白后與相應(yīng)對照漿白度的比較。

　　可以看出，酶法脫墨漿和對照漿相比，白度可以提高2%～5%，驗證了以前實驗室制備的纖維素酶制劑的脫墨效果[3]。

　　在此基礎(chǔ)上，利用100%酶法脫墨漿在動態(tài)成形器上，于1100m/min的車速下抄造出質(zhì)量優(yōu)良的新聞紙。并與在相同條件下利用化學(xué)脫墨漿抄造的新聞紙進行了對比。各項性能指標(biāo)見表1。

　　從表中可以看出，酶法脫墨新聞紙的光學(xué)和物理性能均超過了國家B等新聞紙的標(biāo)準。在相同H2O2用量下，酶法脫墨漿的白度比化學(xué)脫墨漿高7.0%ISO。在打漿度相同的條件下，脫墨漿的裂斷長相近，但酶法機械脫墨漿的撕裂指數(shù)略低。

2.2　酶法脫墨的工業(yè)生產(chǎn)試驗

　　在以上實驗的基礎(chǔ)上，在廢紙脫墨生產(chǎn)線上進行了酶法脫墨生產(chǎn)試驗。并在1760mm紙機上成功抄造出合格的新聞紙。

　　下圖是該生產(chǎn)試驗的設(shè)備流程。

　　其中，酶處理條件：45℃，pH5.0，0.4IU/g，脫墨劑0.5%，30min。H2O2漂白條件：0.75%H2O2，0.75%NaOH，3%Na2SiO3，0.1%MgSO4。

　　下圖為該廠化學(xué)脫墨漿生產(chǎn)新聞紙的流程?；瘜W(xué)脫墨條件為：1.5%H2O2，2.5%NaOH，5%Na2SiO3，0.1%MgSO4，0.1%磷酸三鈉，1%脫墨劑。

　　表2為酶法脫墨新聞紙和化學(xué)脫墨新聞紙的性能比較。

　　由上表可見，在化學(xué)藥品減半的情況下，和化學(xué)脫墨新聞紙相比，酶法脫墨新聞紙仍具有更高的白度和油墨脫除率，更低的打漿度，相似的物理強度。

　　表3為酶法脫墨廢水和化學(xué)脫墨廢水的污染負荷性能的比較，采樣地點在圓網(wǎng)濃縮機。

　　可以看出，酶法脫墨廢水的COD、BOD和SS污染指標(biāo)和化學(xué)脫墨相比都有明顯的下降，分別降低70.3%、74.9%和56.4%。

　　實驗室小試和工業(yè)生產(chǎn)試驗表明，和化學(xué)脫墨相比，酶法脫墨可以減少化學(xué)藥品的用量，從而可以降低生產(chǎn)成本，減少廢水的污染負荷；酶法脫墨可以獲得更高質(zhì)量的紙漿，如具有更高的白度和油墨脫除率，更好的濾水性能。因此，酶法脫墨不但具有良好的社會效益，而且具有可觀的經(jīng)濟效益。

3　結(jié) 論

　　廢新聞紙酶法脫墨的工業(yè)試驗進一步證實了實驗室小試的結(jié)果。證明了所篩選的脫墨用纖維素酶制劑對廢新聞紙脫墨和纖維改性的有效性。

　　和化學(xué)脫墨相比，酶法脫墨可以減少化學(xué)藥品的用量，降低廢水的污染負荷；同時，酶法脫墨可以獲得白度更高、塵埃度更低、濾水性更好的脫墨漿。