二次纖維配抄薄頁包裝紙生物酶技術(shù)的研究.pdf

1、利用廢紙作為原料生產(chǎn)薄頁包裝紙，雖可保護(hù)我國的森林資源，但化學(xué)法脫墨的生產(chǎn)成本和水污染負(fù)荷仍然較高。利用酶法脫墨技術(shù)不僅可減少化學(xué)藥品的用量，降低廢水污染負(fù)荷，改善紙漿性能。因此，本論文采用生物酶技術(shù)，對辦公廢紙和漂白硫酸鹽針葉木漿進(jìn)行酶法脫墨和酶促打漿，然后將兩者混配，制得適合高速紙機(jī)抄造薄頁包裝紙要求的紙料。
　　首先對脂肪酶和纖維素酶法脫墨技術(shù)的工藝進(jìn)行了優(yōu)化，并利用XPS、掃描電鏡、纖維分析儀等分析手段對生物酶脫墨機(jī)理進(jìn)行

2、探討；其次，對針葉木漂白硫酸鹽酶促漿打漿工藝進(jìn)行優(yōu)化，基于打漿轉(zhuǎn)數(shù)和酶用量建立預(yù)測漿料打漿度的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?；然后通過纖維質(zhì)量分析儀、掃描電鏡及利用 X-射線衍射儀分析酶促打漿機(jī)理；最終，研究了硫酸鹽木漿和脫墨漿的配比對成紙性能的影響。
　　研究了脂肪酶和纖維素酶對辦公廢紙脫墨效果的影響，脂肪酶脫墨的優(yōu)化工藝條件為：酶用量30 U·g-1（o.d.漿料），酶處理時(shí)間15 min，酶處理濃度9%，碎漿時(shí)間8 min，pH7~7.5，酶處理

3、溫度50~55oC，乳化劑用量0.05%；此時(shí)脫墨漿的塵埃度為12.33 mm2·m-2。辦公廢紙纖維素酶脫墨的優(yōu)化工藝為：酶用量1.2 U·g-1（o.d.漿料），酶處理時(shí)間15min，酶處理濃度9%，碎漿時(shí)間8min，pH4.5-5，溫度55~60 oC，乳化劑用量0.05%；此時(shí)脫墨漿的塵埃度達(dá)到10.40 mm2·m-2，脂肪酶脫墨漿和纖維素酶脫墨漿過氧化氫漂后白度分別達(dá)到85.60%ISO和83.95%ISO。
　　對比

4、酶法處理前后漿料上油墨粒子大小后發(fā)現(xiàn)，無論是脂肪酶還是纖維素酶脫墨，其油墨粒子在數(shù)量和面積上均比未經(jīng)酶法處理的對照漿少。由環(huán)境掃描電鏡（ESEM）表征結(jié)果可知，漿料纖維在脂肪酶和纖維素酶脫墨處理后，其表面變得光滑、潔凈，同時(shí)纖維素酶處理漿料還觀察到絲狀的微細(xì)纖維。脫墨漿纖維性能分析檢測結(jié)果表明，與對照漿相比，脂肪酶脫墨漿纖維的數(shù)均長度和重均長度基本不變，寬度均略微降低。而纖維素酶脫墨漿纖維的數(shù)均長度、重均長度和寬度均略微降低。由 XPS

5、分析得知，經(jīng)脂肪酶和纖維素酶脫墨后，漿料的 O/C變大，證實(shí)漿料中油墨（主要由C元素組成）明顯減少。
　　采用單因素方法研究了打漿酶對促進(jìn)漂白硫酸鹽漿打漿效果的影響，酶促打漿的優(yōu)化工藝條件為：酶用量0.06 U·g-1（o.d.漿料），酶預(yù)處理溫度60℃，酶處理時(shí)間30min，pH5，打漿轉(zhuǎn)數(shù)7500r，打漿濃度10%。在最優(yōu)條件下所得漿料的打漿度為57.0°SR，打漿后漿料抄造所得紙張的抗張和撕裂指數(shù)分別為85.13N·m·g-

6、1和9.41 mN·m2·g-1。對于未經(jīng)和經(jīng)過酶處理的漿料而言，在不同打漿程度下，紙張的物理強(qiáng)度僅與打漿度有關(guān)，其是獨(dú)立于前處理方式和條件的變量。從而證實(shí)，酶促打漿的本質(zhì)作用不在于提高紙張的物理強(qiáng)度性能，而在于達(dá)到相同紙張物理強(qiáng)度性能時(shí)降低打漿能耗。為分析酶處理工藝與降低打漿能耗的定量數(shù)學(xué)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中先固定其它因素，分別分析打漿轉(zhuǎn)數(shù)和酶用量與打漿度的兩種對應(yīng)關(guān)系后，基于這兩種影響因素的漿料打漿度經(jīng)驗(yàn)預(yù)測模型可建立為：)()(2001

7、x R Aey xy+′+=ba；經(jīng)等式變換，可得不同前處理?xiàng)l件下打漿轉(zhuǎn)數(shù)與打漿度的控制模型為：][12001ba-+=x R Aeyy x?；诖丝刂频仁?，可以明顯發(fā)現(xiàn)，達(dá)到相同打漿度時(shí)，酶處理可顯著減少打漿轉(zhuǎn)數(shù)（即降低打漿能耗）；例如，0.10 U·g-1（o.d.漿料）酶用量時(shí)，達(dá)到45°SR打漿度，打漿轉(zhuǎn)數(shù)可降低10%左右。此外，通過 ESEM觀察打漿前后漿料的表面微觀特性后可知，打漿酶處理之后，纖維表面出現(xiàn)碎片和細(xì)小組分，同時(shí)

8、纖維表面出現(xiàn)孔洞和裂紋，說明該打漿酶的確可輕微切斷或改善纖維表面性能。在相同的打漿條件下，經(jīng)過打漿酶處理，打漿后漿料的 Zeta電位值增大，保水值上升了6.4個(gè)百分點(diǎn)。纖維質(zhì)量分析結(jié)果證明，經(jīng)打漿酶處理的漿料，纖維的數(shù)均長度和重均長度均有所增加，纖維寬度和細(xì)小纖維含量有所下降，而纖維的平均扭結(jié)率有所增加。由XRD分析結(jié)果得知，纖維素的結(jié)晶度未發(fā)生顯著變化。
　　在漂白硫酸鹽針葉木漿與脫墨漿配比為80：20時(shí)，成紙緊度為0.65 g