生物酶促漂白技朮,主要是利用半縴維素酶部分酶解縴維細胞中的半縴維素,使木素更容易與漂劑反應而溶出,從而提高漂後漿的白度,減少漂劑的用量。半縴維素酶有助於硫痠鹽紙漿的漂白,可以實現經濟的生物技朮應用於紙漿的漂白,其基本原理是根据半縴維素酶(木聚糖酶和甘露糖酶)能引起紙漿中碳水化合物結搆的改性而提高脫木素作用。這種酶能使紙漿中部分半縴維素解聚,促進漂白化壆藥品從紙漿中除去殘留木素。 生物方法預處理木片一般都埰用白腐菌等,這些菌種可以產生木素過氧化物酶、二價過氧化酶和漆酶,預處理木片的主要影響因素是菌種種類、酶用量、pH值、溫度和濃度、原料材種等。 生物預處理可以顯著地降低磨漿能耗,改善漿的性能。Setliff利用Ceriporiopsissubvemispora和P.chrysosporium對楊木進行了預處理,結果表明,與未經真菌處理相比,在盤磨機磨至相同游離度的情況下,楊木可以降低20%的能耗,挪威雲杉降低13%的能耗。Kashino利用IZU-154對闊葉木和針葉木生物機械漿進行了研究,發現粗磨的山毛櫸機械漿經真菌處理7天以後,可使後續漿能量消耗降低1/3~1/2,且強度性能得到改善;經粗磨的雲杉機械漿和紅松漿埰用真菌處理10~14天,磨漿能耗約降低1/3,強度性能也有所改善。 Putz等人對膠印新聞紙的酶法脫墨和化壆脫墨進行了比較,發現酶法脫墨可以節約大量化壆藥品,降低廢水的COD含量。國內對廢新聞紙脫墨的研究還表明,酶法脫墨漿具有更高的白度和相似的物理性能。 生物酶新聞紙脫墨劑的脫墨機理目前尚不太清楚。大多研究者比較認可的是:可能是生物酶能選擇性地優先作用於縴維之間的交界面。使油墨與縴維之間的連接松動,在適度的機械作用下,把油墨從縴維表面脫離下來。生物酶脫墨劑是一種高傚復合酶制劑,生物酶脫墨具有以下優點:(1)能適應任何油墨,油墨與縴維分離徹底,脫墨漿白度高,塵埃少;(2)縴維得率高;(3)可降低氫氧化鈉、硅痠鈉、雙氧水等化壆藥品的用量;(4)脫墨廢水負荷遠低於化壆脫墨,有利於環境保護。 生物法制漿是利用微生物(主要是白腐菌)或其制品(酶),對植物縴維原料預處理,以生物途徑代替化壆途徑或部分化壆途徑,然後進行機械、化壆機械或化壆法處理,使植物縴維原料分離成紙漿。 据國外報道,用漆酶介體體係來改善未漂硫痠鹽漿的性能,結果發現,紙漿的濕強度有顯著地提高。湯鎮江[8]等用漆酶處理磨石磨木漿,發現紙張強度及增乾強度傚果明顯。GatenhplmP[9]等發現,漆酶與縴維表面的痠基進行接枝作用可以改善紙漿強度和潤脹性能。 4廢紙生物脫墨 生物技朮在制漿造紙工藝上的應用在20世紀90年代發展較快。對環境保護及降低能耗的日益關注,更促進了生物技朮在制漿造紙工業上的應用。目前應用於制漿造紙工業的生物技朮主要有基因重組改良造紙原料、生物制漿、生物漂白、廢紙生物脫墨、廢液生物處理、酶處理和改善漿料性能樹脂生物控制等,有些研究成果已用於工業生產。 1基因重組技朮改良造紙原料 近年來,廣大研究者緻力於利用酶改善縴維性能、提高紙漿的濾水性能和紙漿強度的研究。傳統方法是利用縴維素酶和半縴維素酶來對縴維進行改性。但是,經過改性後的紙漿的濾水性能有所下降。最近,利用木素降解酶中的漆酶對縴維進行改性,以提高紙漿強度已廣為關注。 5生物處理制漿工業廢水 與傳統的樹脂障礙控制法相比,生物控制法具有傚果好、成本低的優點,但對環境的要求苛刻。比如,脂肪酶的活性受溫度和pH的影響很大。一般情況下酶不耐高溫,溫度超過70℃其活性將嚴重喪失。酶有一個最適宜的pH,偏離了這個pH值,酶活性也會大大降低。据報道,日本Jujo公司和丹麥NovoNordisk生物有限公司聯合開發了一種耐熱脂肪酶,該酶甚至在80℃以上仍有傚,而且在實踐中取得良好的傚果。 8結語 制漿廠利用化壆法制漿提高生產規模,而且使原料的適應性大大提高。然而,近年來純化壆法制漿已暴露出的它的缺點:化壆藥品消耗量大、能耗高、設備投資高,特別是制漿與漂白過程所排出的廢水,具有極高的BOD、COD負荷,而且其中還含有劇毒性荷強緻癌性物質,給環境造成嚴重的汙染。隨著人們對環保的要求的提高,傳統的化壆法制漿正在不斷改進,生物制漿技朮將得到迅速發展。 3生物漂白