漆酶-介體體系脫墨機理的研究.pdf

1、如今，造紙工業(yè)面臨最大的三個問題就是能源緊張、環(huán)境污染及資源短缺，而廢紙回收利用具有節(jié)約原料，增加生產(chǎn)；減少污染，保護環(huán)境；節(jié)省能源，降低能耗，比磨木漿、化學(xué)漿節(jié)省投資等優(yōu)點。鑒于廢紙回用的眾多優(yōu)點，近十幾年來，世界各國都已經(jīng)高度重視廢紙資源的回收利用，廢紙的回收率和利用率也在逐年的增長。廢紙回用技術(shù)的關(guān)鍵是脫墨，與傳統(tǒng)的化學(xué)法脫墨相比，酶法脫墨能降低能耗，減輕環(huán)境污染，改善紙漿的物理特性（如濾水性能），脫墨效率也高于化學(xué)法脫墨。

2、>　　 漆酶（Laccase EC 1.10.3.2）是一種含銅多酚氧化酶，在某些具有傳遞電子能力的介體及氧氣的存在下，可以使木素發(fā)生氧化降解，這具有很廣闊的應(yīng)用前景。漆酶及漆酶/介體體系在制漿造紙工業(yè)中主要是應(yīng)用在紙漿漂白、生物制漿、酶法脫墨、纖維改性、造紙廢水處理等方面。
　　 前期的研究結(jié)果表明，漆酶/介體體系能夠?qū)U新聞紙進行油墨的脫除，且脫墨過程中存在部分木素的溶出和破壞。但油墨脫除是因為纖維表面木素的溶出，還是因為

3、漆酶對印刷油墨連結(jié)料的直接降解，亦或是二者共同作用的結(jié)果，尚不能確定，值得做進一步更加深入的研究。本課題對漆酶/介體體系脫墨機理進行系統(tǒng)研究。
　　 本文選取木素含量少的廢舊書刊紙為原料，利用漆酶/介體體系對其進行脫墨處理。首先探討了最佳的脫墨工藝條件；然后用環(huán)境掃描電鏡（ESEM）、傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）、纖維質(zhì)量分析儀（FQA）等現(xiàn)代分析技術(shù)分析對照漿、漆酶脫墨漿及后續(xù)漂白漿的纖維表面性能；選取常用的油墨連結(jié)料，如

4、酚醛樹脂（PF）、松香改性酚醛樹脂（RM-PR）、苯乙烯-馬來酸酐共聚物（SMA）作為模型物，研究漆酶/介體體系對三者的氧化降解性能，從而揭示漆酶/介體體系脫墨機理。
　　 采用漆酶/介體體系對廢舊書刊紙進行脫墨，最佳的工藝條件為：漆酶用量20 LAMU/g漿，碎漿漿濃12％，溫度55-60℃，pH5.5-6.5，通氧氣；脫墨漿再進行后續(xù)的過氧化氫漂白，得到的漂白漿與對照漿相比白度、物理強度都有所增加。用ESEM、FQA等分析技

5、術(shù)對其進行纖維表面性能分析，結(jié)果顯示，與對照脫墨漿相比，漆酶/介體脫墨漿表面比較粗糙，并且有絲狀的微細(xì)纖維出現(xiàn)；細(xì)小纖維的含量稍有降低，纖維平均長度稍微有所升高，纖維的粗度和纖維寬度都有所增加等。
　　 漆酶/介體體系與常用的油墨連結(jié)料-酚醛樹脂進行反應(yīng)，用各種現(xiàn)代分析手段對降解后的酚醛樹脂進行表征。紫外-可見光譜分析結(jié)果表明，酚醛樹脂經(jīng)漆酶/介體處理之后其紫外特征吸收值有一定程度的下降，說明漆酶/介體體系使酚醛樹脂發(fā)生了降解；

6、傅里葉紅外光譜分析結(jié)果表明，酚醛樹脂的功能基有一定程度的變化，其中包括苯環(huán)、酚羥基、叔丁基等特征吸收峰的相對強度都有一定程度的降低，說明酶處理導(dǎo)致上述功能基的降解；GPC的分析結(jié)果表明，經(jīng)漆酶/介體處理之后，酚醛樹脂的平均分子量有所升高，而分子量分布卻減小，可以推測漆酶處理主要是降解酚醛樹脂中低分子量的聚合物；對降解產(chǎn)物進行GC-MS分析，結(jié)果表明漆酶/介體處理之后產(chǎn)生了許多的小分子物質(zhì)，如1-叔丁基-3，5-二甲基苯,2，5-二叔丁基

7、苯酚等物質(zhì)。
　　 用漆酶/介體與松香改性酚醛樹脂進行反應(yīng)，產(chǎn)物的紫外可見光譜分析結(jié)果表明，樹脂經(jīng)漆酶/介體處理之后其紫外特征吸收值有一定程度的降低，說明松香改性酚醛樹脂發(fā)生了降解；紅外光譜分析結(jié)果表明，樹脂的功能基有一定程度的變化，其中包括苯環(huán)、酯基等的特征吸收峰的相對強度有一定程度的降低，說明酶處理導(dǎo)致上述功能基的降解；由GC-MS分析結(jié)果表明，與漆酶/介體反應(yīng)之后產(chǎn)生了許多的小分子物質(zhì)，如2-乙基-1,4-二甲基苯，1,2

8、,4，5-四甲基苯等。漆酶/介體與苯乙烯-馬來酸酐共聚物進行反應(yīng)，產(chǎn)物的紫外可見光譜分析結(jié)果表明，樹脂經(jīng)漆酶處理之后其紫外特征吸收值有一定程度的降低，說明苯乙烯-馬來酸酐共聚物可以被漆酶/介體體系降解；由紅外光譜分析結(jié)果表明，樹脂的功能基有一定程度的變化，其中包括苯環(huán)、酸酐等特征吸收峰的相對強度有一定程度的降低，說明酶處理導(dǎo)致樹脂上述功能基的降解。
　　 上述實驗結(jié)果并結(jié)合前面對漆酶/介體脫墨過程中木素結(jié)構(gòu)的變化，可以推斷出，漆