木聚糖酶對楊木化學漿漂白的影響

宋麗彥 張海慶

（濰坊科技學院，山東壽光，262700；山東中茂圣源紙漿有限公司，山東陵縣經濟開發區，253500）

木聚糖酶對楊木化學漿漂白的影響

宋麗彥 張海慶

（濰坊科技學院，山東壽光，262700；山東中茂圣源紙漿有限公司，山東陵縣經濟開發區，253500）

對木聚糖酶輔助二氧化氯漂白楊木KP漿進行了研究，結果表明在不同酶處理位置的二氧化氯漂白中，酶處理位置對漂白效果影響很大。在木聚糖酶與藥品二氧化氯協同漂白過程中，D1段與木聚糖酶協同作用時，時間在40min時較合適。在E段與木聚糖酶協同作用時，時間在50min較為合適。在D2段與木聚糖酶協同作用時，時間在30min時漂白效果比較明顯。

木聚糖酶 二氧化氯 漂白 楊木化學漿

近來生物技術在制漿造紙工業中 （特別是紙漿漂白）的應用得到造紙工作者們的廣泛關注。用生物技術進行紙漿的漂白可減少制漿造紙廠漂白廢水的污染，有助于造紙業最終實現清潔生產，生物漂白已成為國內外研究熱點。[1]生物漂白是利用微生物或者其分泌的酶處理紙漿，達到脫除木素或有利于脫除木素，并改善紙漿的可漂性或提高紙漿白度的過程。用于生物漂白的酶有半纖維素酶(木聚糖酶和甘露聚糖酶)和木素降解酶(木素過氧化物酶、錳過氧化物酶和漆酶)。[2]木聚糖酶的生物漂白技術已成功地應用于工業生產。[3，4]本文主要研究漂白工藝中使用木聚糖酶以改善二氧化氯漂白效率，提高漿漂后的白度、得率等，研究漂序不同酶處理位置對漂白的影響，包括不同位置的預處理時間、酶處理和化學漂劑處理的協同作用，從而總結木聚糖酶在輔助漂白中發揮作用的最佳時間。

1 實驗部分

1.1 原料

三倍體毛白楊，樹齡5年，楊木木片取自河北威縣，蒸煮后得漿用于漂白，蒸煮用KP法（屬于實驗室自制漿）。

1.2 酶制劑及化學品

本次實驗所用酶為：AU－PE89木聚糖酶，蘇柯漢（濰坊）公司提供，為淺黃色粉末，易溶于水，其酶活約為85000XU/g。

次氯酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉等化學藥品由實驗室統一購進，稀釋到所需濃度后備用。穩態二氧化氯溶液由山東大學華特實業有限公司提供，二氧化氯含量約為2.0%。

1.3 實驗方法

1.3.1 蒸煮

蒸煮在15L電熱回轉式蒸煮鍋中進行，所得漿料充分洗滌。

1.3.2 篩選

采用ZSQ5型篩漿機進行篩選，篩縫0.30mm。篩好漿后搓成豆狀大小，平衡水分（一般為24h），然后測定水分，最后放入冰箱儲存備用。

1.3.3 木聚糖酶預處理二氧化氯（D）漂白

木聚糖酶處理在聚乙烯塑料袋內進行。將一定量的漿樣和配制好的酶液放入塑料袋中混合均勻，通過恒溫水浴加熱，至規定時間后取出洗凈供分析使用。

漂白在置于恒溫水浴鍋中的密封聚乙烯塑料袋內進行。稱取15g絕干漿，按照擬定的實驗室步驟，均勻混合所需藥液后倒入袋中，將藥液與漿混合均勻后，用鹽酸或氫氧化鈉調節pH值至設定值，放入恒溫水浴鍋內進行恒溫處理或漂白。每15min取出揉一次以使藥品與紙漿混合均勻。漂白結束后，在洗漿袋內用一定量的水洗滌紙漿后備用。

原漿黏度：974mL/g，X段條件：酶用量0.005%，漿濃8%，溫度50℃，時間60min，pH值 7。D1段條件：漿濃3%，溫度 40℃，時間 60min，初始 pH 值 6，ClO2用量0.56%。E段條件：漿濃5%，溫度60℃，時間60min，用堿量3%。D2段條件：漿濃8%，溫度70℃，時間 150min，初始 pH 值 6，ClO2用量 1.04%。

1.3.4 紙漿分析與紙張抄片及檢測[5]

紙漿卡伯值測定法采用國標GB/T1546-1989。紙漿黏度的測定法采用國標GB/T1548-1989。抄片采用凱賽快速抄片器，抄定量為60g/m2紙片并干燥。

紙張白度由YQ－Z－48B型白度儀測定。

2 結果與討論

2.1 不同酶處理位置對漂白性能的影響

表1 不同酶處理位置助漂作用效果對比

從表1可以看出，經木聚糖酶預處理的KP法楊木漿用流程DED漂白后與未進行酶處理的對照漿相比，紙漿白度和得率都有提高，而黏度都有不同程度的降低，木聚糖酶能夠降解紙漿中的半纖維素，使其主鏈斷裂，使導致纖維結構疏松，從而有利于進一步漂白時漂劑的進入和殘余木素的溶出[6]，因此使纖維素的聚合度降低，黏度變小。

圖1 不同酶處理位置得率、白度、黏度變化曲線圖

由圖1可以看出，在幾種不同的酶處理位置中，綜合三種指標的變化趨勢及因素可見，漂白得率、黏度基本都一致，白度變化較大，各漂序中以DXED的助漂效果最好，DEXD的助漂效果較差。

2.2 木聚糖酶與化學漂劑的協同作用

2.2.1 D1段與木聚糖酶的協同作用對漂白效果的影響

圖2 D1段與木聚糖酶協同作用得率、白度、黏度變化曲線圖

由圖2可以看出，在D1段與木聚糖酶協同作用進行的漂白中，酶處理時間的長短對漂后漿的性能指標有較為明顯的影響，但總體來說都增加了紙漿的可漂性。綜合三項指標可得2#紙漿處理時間40min時為最佳時間。與XDED漂序相比，（XD）ED漂序的D1段可以利用殘余的木聚糖酶提高二氧化氯的作用效果，起到繼續改善化學漂劑的作用。

2.2.2 E段與木聚糖酶協同作用對漂白效果的影響

圖3 E段與木聚糖酶協同作用漂白結果變化曲線圖

從圖3可以看出，木聚糖酶與E段協同作用的效果與單獨處理的相比不是很理想，黏度下降較小，對纖維聚合度的保持還是比較有利的。在E段加木聚糖酶處理對得率影響不大，白度先升高后有所下降，黏度緩慢升高，綜合得出該處酶處理時間在50min時最為合適。

2.2.3 D2段與木聚糖酶協同作用對漂白效果的影響

圖4 D2段與木聚糖酶協同作用漂白結果曲線變化圖

從圖4可以看出，處理時間在30min時最為合適。從促進漂白的角度看，木聚糖酶在D2段的作用效果不如D1段作用效果明顯。

3 結論

3.1 AU-PE89木聚糖酶預處理楊木化學漿的最佳工藝條件為：酶用量50g/t，溫度50℃，時間90～120min，pH 值 7.0。

3.2 在DED經過酶處理的漂白過程中，在不同酶處理位置時，在相同二氧化氯用量的前提下，在E段前加酶處理所得到的白度最高。在木聚糖酶與各漂白段協同作用的漂白過程中，在2～3h的反應時間范圍內，時間越長，漂白成漿的白度越高，因此，保證二氧化氯漂白段的反應時間以及與酶協同作用的時間，利于提高成漿白度，黏度則是漂白時間越長下降越大，在與不同的漂段協同作用時得率則沒有特定規律，因此要保證漂白效果，需要根據不同的漂序選擇相應的最佳條件。

[1]中國造紙協會關于中國造紙工業2002年度報告，中華紙業，2003，24（5）：6－9.

[2]伍安國，曾輝，蘇慶平，生物技術在造紙工業中的應用研究進展 2005，34（2）：3-4

[3]Kulkarni N，Rao M.Application of xylanase from alkal ine thermophilic Bacillus sp.NCIM59 in biobl eaching of bagaasse pulp[J].J Biotechnol，1996，51（2）：167.

[4]Leduc D C，Valade J L.The use of xylanases in kraft pulp bleaching：areview [J].Tappi Journal，1994，77（5）：125.

[5]石淑蘭，何福望.制漿造紙分析與檢測[M].中國輕工業出版社，2004.

[6]楊淑蕙.植物纖維化學[M].北京：中國輕工業出版社.

[7]熊開峰等.楊木KP漿DED漂序木聚糖酶預處理工藝條件的優化，山東輕工業學院學報，2007，21（3）：72-74.

2011－6－30

宋麗彥（女，1981年生）

本科，化工專業助教。

通訊地址：山東省壽光市濰坊科技學院化學工程學院。

郵編：262700

Email：songdoudou999@163.com

聯系電話：18766899152

制漿與造紙