酶預(yù)處理馬尾松TMP粗漿對(duì)磨漿性能影響的研究.pdf

1、用生物酶處理機(jī)械漿，目的是要選擇性的使木素降解或者改性，而不會(huì)犧牲或者降解原料的碳水化合物，尤其是纖維素。自上世紀(jì)70年代以來，篩選和分離出適合于生物制漿的菌株的試驗(yàn)，在全球很多的實(shí)驗(yàn)室得到實(shí)現(xiàn)。用純菌株預(yù)處理木片，可以在2～4周的培養(yǎng)期內(nèi)，降解掉原料中的部分木素，從而使后續(xù)磨漿過程中的能耗顯著降低(20～50％)，手抄紙的強(qiáng)度性能也得到較大的提高。
　　 機(jī)械作用以及生物酶反應(yīng)對(duì)纖維細(xì)胞壁的改性機(jī)理還不是很清楚，目前也不確定細(xì)

2、胞壁中化學(xué)組分的降解與能耗降低之間的確切關(guān)系。然而我們可以通過分析酶預(yù)處理后的處理液，磨漿能耗以及檢測(cè)磨漿前后的纖維性能、紙漿強(qiáng)度等，來反映酶預(yù)處理對(duì)磨漿性能的影響。
　　 本論文通過對(duì)馬尾松TMP粗漿進(jìn)行生物酶預(yù)處理，然后進(jìn)行機(jī)械磨漿，從而對(duì)酶預(yù)處理弓尾松TMP粗漿的效果進(jìn)行表征，并分析酶預(yù)處理對(duì)磨漿性能的影響。試驗(yàn)中通過測(cè)定所用生物酶的酶活，以及對(duì)不同酶預(yù)處理前后紙漿的打漿度、預(yù)處理液中還原糖的成分與釋放量、漿料的保水值、漿

3、料的粘度、磨漿能耗和成紙的物理性能的研究，并利用纖維質(zhì)量分析儀(FQA)、掃描電子顯微鏡(SEM)和高效液相色譜(HPLC)等分析技術(shù)對(duì)酶預(yù)處理前后的紙漿的纖維性能進(jìn)行了分析，從而探討生物酶預(yù)處理對(duì)磨漿能耗、成紙性能以及紙漿纖維性質(zhì)的影響。
　　 在纖維素酶預(yù)處理馬尾松TMP粗漿的試驗(yàn)中，單一的纖維素酶(CBHⅠ、CBHⅡ和EGⅠ)以及復(fù)合纖維素酶預(yù)處理對(duì)TMP粗漿水解效率的影響，顯示了預(yù)處理較低的酶水解水平以及預(yù)處理時(shí)漿料溶解

4、的差異。在酶用量為1mg/g絕干漿時(shí)，兩種纖維二糖水解酶(CBHⅠ和CBHⅡ)對(duì)漿料的水解率只有0.3％，EG Ⅰ酶和復(fù)合纖維素酶對(duì)漿料的水解水平相對(duì)較高(1～2.5％)，尤其是復(fù)合纖維素酶，且隨著酶用量的增加，其水解的效率得到較明顯的提高。
　　 改變底物漿料的游離度(150～600mLCSF)以及漿料尺寸(+40、+100和+200)，再用CBHⅠ酶和EGⅠ酶分別預(yù)處理漿料。試驗(yàn)顯示，漿料不同的游離度不能顯著的影響CBHⅠ酶

5、對(duì)漿料的水解效率；對(duì)于EGⅠ酶預(yù)處理，隨著游離度從600mLCSF降到150mLCSF，其釋放的還原糖量會(huì)增加20％。漿料的粗糙度也沒有顯著地影響CBHⅠ酶預(yù)處理時(shí)還原糖的釋放量，而EGⅠ酶處理200目的漿料時(shí)，還原糖的釋放量比處理40目和100目漿料時(shí)多80％，表現(xiàn)了這兩種纖維素酶不同的反應(yīng)模式，且EGⅠ酶處理纖維質(zhì)底物相比于CBHⅠ酶有更佳的水解能力和更好的親和力。
　　 TMP粗漿二次磨漿的能耗受到酶預(yù)處理的影響。當(dāng)用CB

6、HⅠ酶單獨(dú)處理時(shí)，能耗可以降低22％，作用是較顯著的；當(dāng)單獨(dú)用EGⅠ酶處理，以及CBHⅠ酶加木聚糖酶補(bǔ)充，其節(jié)能效果較低(5～10％)；用單一的木聚糖酶處理漿料，打漿度達(dá)到需要的50～60°SR，以及酶用量在12.5IU/g時(shí)，其能耗節(jié)約在20％以上；用混合酶(包括聚阿拉伯糖水解酶、纖維素酶、半纖維素酶和木聚糖酶)處理漿料，處理?xiàng)l件為50℃，pH=5及反應(yīng)時(shí)間th，在1～4IU用量下，能耗節(jié)約35％以上。
　　 CBHI酶處理后

7、的漿料，其纖維具有很好的結(jié)合力，其手抄紙也比EGⅠ酶、復(fù)合纖維素酶處理樣以及控制樣具有更高的抗張性能。EGⅠ酶和復(fù)合纖維素酶的處理效果沒有反映在促進(jìn)其強(qiáng)度指標(biāo)上，然而其光散射系數(shù)和不透明度都有了改善，這也說明EGⅠ酶和復(fù)合纖維素酶產(chǎn)生了主要的細(xì)小纖維，這些細(xì)小纖維也起到了填料的作用，且增強(qiáng)了其光散射的趨勢(shì)。
　　 然而，酶預(yù)處理后再經(jīng)過二次磨漿的漿料，隨著磨漿能耗的改變，手抄紙的性能也會(huì)發(fā)生變化。在能耗為5MJ/kg時(shí)，CBHⅠ

8、酶預(yù)處理后紙張的抗張強(qiáng)度比復(fù)合纖維素酶預(yù)處理的要高20％；另一方面，對(duì)于光散射較理想的材料，EGⅠ酶和復(fù)合纖維素酶的處理效果要好于CBHⅠ酶。另外，木聚糖處理的漿料，其手抄紙的抗張強(qiáng)度可以提高10％，且紙張白度提高6.4％。混合酶預(yù)處理在用量2IU/g及磨漿1500r后，其紙張抗張強(qiáng)度比空白樣提高了14％，當(dāng)用β-葡聚糖酶預(yù)處理時(shí)，對(duì)紙張的強(qiáng)度性能的影響則相對(duì)較差。
　　 β-葡聚糖酶處理和混合酶處理一樣，可以增加漿料的打漿度和