畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）淀粉酶和木聚糖酶用于銅版紙協(xié)同脫墨的研究

1、<p>　　哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　淀粉酶和木聚糖酶用于銅版紙協(xié)同脫墨的研究</p><p>　　學(xué) 生 姓 名： 陳 健 </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： 聶義然 </p><p>　　專 業(yè) 班 級(jí)： 印刷工程1

2、班 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： 201110830091 </p><p>　　學(xué) 院： 輕工學(xué)院 </p><p><b>　　二〇〇五年六月八日</b></p><p>　　Graduation Project (Th

3、esis)</p><p>　　Harbin University of Commerce</p><p>　　Investigation of Synergistic Deinking of Amylase and Xylanase used on Coated Paper</p><p>　　2015-06-08 </p><p>　　

4、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)語(yǔ)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)語(yǔ)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評(píng)語(yǔ)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　廢紙的回收再利用的應(yīng)用日益廣泛，而廢紙?jiān)诩庸ぶ幸粋€(gè)重要的工藝環(huán)節(jié)就是脫

5、墨。傳統(tǒng)化學(xué)法脫墨已經(jīng)在實(shí)際生活中得以應(yīng)用，脫墨效果也很佳，但對(duì)于生成后的纖維損害卻比較大，纖維得率降低，導(dǎo)致紙張性能有一定的缺陷，對(duì)廢水污染也相對(duì)嚴(yán)重。相對(duì)于它來(lái)講，酶法脫墨不但擁有良好的脫墨效果，脫墨后生成的纖維得率高，造出的紙成紙性能好，且能減輕廢水污染的負(fù)荷。因此也受到廣大人們的普遍關(guān)注。</p><p>　　本文主要探究淀粉酶和木聚糖酶對(duì)銅版紙的脫墨效果，對(duì)影響其脫墨效果酶的用量、溫度和反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)進(jìn)

6、行優(yōu)化，進(jìn)而確定淀粉酶和木聚糖酶脫墨的最佳工藝條件。將淀粉酶和木聚糖酶進(jìn)行復(fù)配，以淀粉酶為主，通過(guò)淀粉酶和木聚糖酶配比的確定，獲得比單酶脫墨效果更好的復(fù)合酶淀粉酶/木聚糖酶。</p><p>　　關(guān)鍵詞：脫墨；淀粉酶；木聚糖酶</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The reuse of waste pap

7、er recycling is increasingly widespread, The paper in processing is an important aspect is the de-inking process. Traditional chemical deinking has been applied in real life, deinking effect is also very good, but after

8、generation fiber damage than larger fibers yield decreased, resulting in paper properties have some flaws, is also relatively severe pollution of water . With respect to its terms, not only has a good deinking enzymatic

9、deinking effect, fiber and high yield </p><p>　　Paper mainly explored amylase and xylanase on coated paper deinking effect, affecting their deinking amount of enzyme, temperature and reaction time and other

10、parameters are optimized, and to determine the amylase and xylanase deinking most good conditions. The amylase and xylanase enzyme complex to amylase mainly through amylase and xylanase ratio is determined to get a bette

11、r effect than single enzyme deinking enzyme amylase / xylanase .</p><p>　　Keywords: enzymatic; amylase; xylanase</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b>&l

12、t;/p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目 錄1</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景1</p><p>　　1.2 研究目的與意義1</p><p>　　1

13、.2.1研究目的1</p><p>　　1.2.2研究意義2</p><p>　　1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.1國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4 脫墨簡(jiǎn)介4</p><p>　　1.4.1油墨成分5&l

14、t;/p><p>　　1.4.2油墨的印刷種類5</p><p>　　1.4.3脫墨技術(shù)分類5</p><p>　　1.4.4脫墨特點(diǎn)6</p><p>　　1.5生物酶脫墨技術(shù)的機(jī)理及常用生物脫墨酶簡(jiǎn)介7</p><p>　　1.5.1生物酶脫墨技術(shù)的機(jī)理7</p><p>　　1.5.

15、2 常用生物脫墨酶8</p><p>　　1.6酶法脫墨在廢紙漿中的應(yīng)用9</p><p>　　1.6.1單酶在廢紙脫墨中的應(yīng)用9</p><p>　　1.6.2脫墨酶的復(fù)配以及在廢紙脫墨中的應(yīng)用9</p><p>　　1.6.3影響酶法脫墨的因素10</p><p>　　1.6.4廢紙脫墨效果的評(píng)價(jià)方法1

16、1</p><p>　　1.7本課題主要研究?jī)?nèi)容11</p><p>　　2 廢紙脫墨實(shí)驗(yàn)12</p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備12</p><p>　　2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料12</p><p>　　2.1.2 主要儀器12</p><p>　　表2-2 主要實(shí)驗(yàn)儀器12&

17、lt;/p><p>　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法13</p><p>　　2.2.1實(shí)驗(yàn)流程13</p><p>　　2.2.2實(shí)驗(yàn)分組設(shè)計(jì)14</p><p>　　3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論17</p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析17</p><p>　　3.1.1 淀粉酶的實(shí)驗(yàn)分析17<

18、/p><p>　　3.1.2 木聚糖酶的實(shí)驗(yàn)分析19</p><p>　　3.1.3 淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配的實(shí)驗(yàn)分析22</p><p>　　3.2本章小結(jié)27</p><p><b>　　結(jié)論28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p&

19、gt;<p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 研究背景</b></p><p>　　近年，隨著森林資源的日趨短缺和人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，廢紙回收利用越來(lái)越受到人們的重視，越來(lái)越多的造紙人士將研究的目

20、光投向了廢紙回收,這使得廢紙的回收利用比率在全世界各國(guó)也有較大幅度的提升,而我國(guó)更是注重廢紙的回收利用，2001 年我國(guó)的廢紙利用率僅為 44.0%，到 2007 年廢紙回收增長(zhǎng)巨大，提高至59.3%，2010 年達(dá)到 63%，并且伴隨著造紙工業(yè)的快速發(fā)展而有很大的提升空間。同時(shí)，對(duì)進(jìn)口廢紙的重復(fù)利用也不斷得到重視，進(jìn)口廢紙?jiān)谒袕U紙的比重也在不斷攀升，2001 年，該比重僅為 38.1%，到 2007 年提升至 44.9%，比例增加明

21、顯[1], 但仍低于 47.7%的世界平均水平，更遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的70%左右水[2]。在我國(guó)廢紙回收具有更大的發(fā)展空間。就目前而言，舊報(bào)紙、混合辦公廢紙、舊書籍紙是最常用于回收利用的脫墨廢紙。在印刷油墨復(fù)雜度不斷提升以及快速不斷發(fā)展的油墨印刷技術(shù)，這使得如何讓廢紙有效脫墨變白顯得尤為重要，因此，不少研究人員也將目光關(guān)注于廢紙?zhí)幚淼姆椒夹g(shù)。盡管廢紙脫墨技術(shù)已臻成熟，但因二次纖維回收利用中仍然存在著許多問(wèn)題等待著我們進(jìn)一步的去解決。因?yàn)?/p>

22、是</p><p>　　1.2 研究目的與意義</p><p><b>　　1.2.1研究目的</b></p><p>　　由于回收的廢紙印刷方式和其使用的油墨具有特殊性,使得傳統(tǒng)脫墨的方法對(duì)廢紙脫墨的效果不理想,主要原因是傳統(tǒng)的堿法脫墨不能讓回收的再利用的廢紙使用非接觸式印刷的油墨皂化而進(jìn)行脫除。現(xiàn)在用酶法脫墨能有效的處理并解決回收再利用的廢

23、紙的脫墨,酶能適當(dāng)?shù)卮驍嗬w維與油墨之間的聯(lián)接并讓廢紙上的大油墨脫離纖維的表面,同時(shí)用酶法脫墨還能夠起到增強(qiáng)漿料的慮水性和部分強(qiáng)度指標(biāo)[3]。酶法脫墨和用傳統(tǒng)的化學(xué)方法脫墨比較來(lái)看,利用酶法脫墨能減輕能耗,降低對(duì)環(huán)境的污染,而且脫墨效率高。通過(guò)對(duì)本課題的系統(tǒng)研究，找出各種酶之間脫墨的最佳條件和比例，達(dá)到提高利用率和減少對(duì)環(huán)境污染的目的。</p><p><b>　　1.2.2研究意義</b>&

24、lt;/p><p>　　由于現(xiàn)今面臨著資源、環(huán)境和能源日益嚴(yán)重的問(wèn)題,使得二次纖維已經(jīng)成為制漿造紙工業(yè)中一種非常重要的纖維來(lái)源。我國(guó)造紙纖維原料今后會(huì)很長(zhǎng)一段時(shí)間的主要來(lái)源來(lái)自廢紙回收利用，在脫墨過(guò)程中現(xiàn)在存在著許多各種各樣的問(wèn)題，這些問(wèn)題必須盡快得到解決，利用廢紙不但可以保護(hù)現(xiàn)有的森林資源,還可以減少對(duì)環(huán)境的污染這對(duì)于減輕造紙工業(yè)的環(huán)境壓力，促進(jìn)節(jié)能減排有著巨大而深遠(yuǎn)的意義。所以本文選此課題，希望通過(guò)對(duì)幾種酶之間的

25、協(xié)同作用來(lái)脫墨，找出各種酶之間脫墨的最佳條件和比例，提高利用率，減少環(huán)境污染，并且對(duì)于酶法脫墨的發(fā)展具有很重要的意義。</p><p>　　1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1991年,韓國(guó)學(xué)者[4]第一次報(bào)道了使用纖維素酶和木聚糖酶能有效的將廢報(bào)紙上的油墨脫除。從此以后,全世界各國(guó)的學(xué)者開(kāi)始陸續(xù)的對(duì)酶法脫墨進(jìn)行研

26、究,并使得關(guān)于酶法脫墨的專利申請(qǐng)數(shù)量和獲得批準(zhǔn)數(shù)量大幅度上升。Putz、Prasad和Eom等研究了廢報(bào)紙用不同印刷方式印刷對(duì)酶法脫墨的影響效果,從而獲得了確切的結(jié)果。美國(guó)喬治亞大學(xué)[5]于1995年10月建成廢紙脫墨中試工廠,并于1996年開(kāi)始中試。結(jié)果表明與傳統(tǒng)的方法相比，通過(guò)這種方法得到的廢紙漿其強(qiáng)度和白度都更高,并且其濾水性能好，塵埃度低,對(duì)環(huán)境的污染少。從這次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用酶法脫墨技術(shù)對(duì)廢紙脫墨的工業(yè)化進(jìn)程越來(lái)越近了。&l

27、t;/p><p>　　Baret等人[6]對(duì)混合辦公廢紙(MOW)進(jìn)行了用中性纖維素酶脫墨效果的研究。結(jié)果證明,先用堿性化學(xué)品對(duì)漿料進(jìn)行處理之后再用中性纖維素酶進(jìn)行處理,從而進(jìn)一步提升了油墨去除率和紙漿白度,進(jìn)而得出使用中性纖維素酶不易對(duì)化學(xué)預(yù)處理的紙漿進(jìn)行處理。美國(guó)林產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室[US-DA'S Forest Products Laboratory(FPL)]報(bào)道[7],纖維素酶能提高不含磨木漿的非接觸印刷紙

28、的脫墨效率, 酸性纖維素酶脫墨效果要低于中性纖維素酶。在中試結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室中這兩種酶結(jié)果一致,如其中一種酶在實(shí)驗(yàn)室脫墨效率為96%,中試結(jié)果為94%。進(jìn)而進(jìn)行了一次實(shí)驗(yàn)使用纖維素酶對(duì)2300 kg100%的激光印刷辦公廢紙連續(xù)處理。得出在紙漿中的殘余油墨粒子大幅度下降,紙漿的白度和油墨的游離度都上升,而紙漿強(qiáng)度和纖維長(zhǎng)度并未受此影響。法國(guó)一個(gè)研究小組[8]的研究結(jié)果也表明,在堿性化學(xué)漿的脫墨過(guò)程中中性纖維素酶有助于墨粉的脫除,并達(dá)到了提高

29、紙白度的效果。</p><p>　　Franks[9]對(duì)復(fù)印紙和激光打印紙利用純堿性纖維素酶處理脫墨效果的研究,結(jié)果證明,相對(duì)對(duì)照樣品酶脫墨紙漿白度有較大的上升(約升高4個(gè)ISO單位),與對(duì)照樣品相比酶脫墨殘余油墨面積(塵埃度)比面積減少94%,紙漿強(qiáng)度和游離度都有所上升,這些紙主要組成成分是漂白針葉木化學(xué)漿,所以纖維素酶可能會(huì)對(duì)化學(xué)漿的纖維分布有一定影響。他們也對(duì)纖維素酶的單組分和多組分對(duì)MOW的脫墨效果進(jìn)行了

30、對(duì)比研究,結(jié)果證明,這兩種酶對(duì)紙漿塵埃的下降和白度的增強(qiáng)擁有相似的規(guī)律。因此,脫墨效果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)用白度表達(dá)是合適的,研究還表明,多組分分析纖維素酶系統(tǒng)中的單組分酶對(duì)不含磨木漿的非接觸印刷紙的脫墨起著主要的作用。</p><p>　　Heise等人[10]對(duì)酶法脫墨進(jìn)行了非接觸印刷的工業(yè)性實(shí)驗(yàn)研究,從中發(fā)現(xiàn)很少用量的商品酶與表面活性劑共用能使酶法脫墨效率大幅度提升。酶脫墨漿的白度比對(duì)照實(shí)驗(yàn)上升了2個(gè)百分點(diǎn), ,廢水

31、污染負(fù)荷低，耗氧量和毒性更低，紙漿的物理強(qiáng)度和濾水性能都有所改善。歐洲某造紙廠[11]用含有甘露聚糖酶、木聚糖酶、淀粉酶和脂肪酶的混合酶結(jié)合非離子型表面活性劑,對(duì)100%化學(xué)木漿基涂布紙廢紙進(jìn)行脫墨,得出比常規(guī)方法利用化學(xué)藥品脫墨效果更優(yōu)異。利用酶對(duì)廢紙脫墨,能夠明顯增強(qiáng)漿料白度并減少脫墨后漿料中的塵埃和纖維素量。</p><p>　　美國(guó)有關(guān)專家[12]研究了7種具有木聚糖酶和纖維素酶活性的工業(yè)酶的廢紙脫墨效果

32、。在研究中得出這些酶中大部分比傳統(tǒng)的化學(xué)方法在用于無(wú)觸點(diǎn)印刷紙脫墨時(shí)更有效:可省略浮選和用于洗滌普通脫水與分散步驟。在對(duì)舊報(bào)紙和白帳本紙利用酶處理弱酸性浮選脫墨之前,先用纖維素水解酶進(jìn)行預(yù)處理。相比較傳統(tǒng)的脫墨法,酶處理不但使成漿的游離度高，紙漿強(qiáng)度和亮度也相對(duì)提升。Jeffries等人[13]對(duì)酶法脫墨碎漿時(shí)濃度分別為3%、6%和12%時(shí)的脫墨效果進(jìn)行研究,他們從中得出碎漿濃度越高,其酶法脫墨的效果越好。</p><

33、;p>　　1.3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在現(xiàn)代社會(huì)科技中用于廢舊報(bào)紙（ONP）脫墨的主要有脂肪酶半纖維素酶、纖維素酶和漆酶等，用于辦公廢紙生物脫墨劑的主要有纖維素酶、脂肪酶、淀粉酶以及漆酶[14]。尤紀(jì)雪等[15]在研究脫墨過(guò)程中添加不同復(fù)配比的漆酶和淀粉酶對(duì)脫墨效果產(chǎn)生的影響，發(fā)現(xiàn)但二者比例為 40:60 時(shí)脫墨效果最好；隨后，使用堿抽提輔助脫墨，脫墨漿白度和油墨脫除率高達(dá) 91. 6% 和

34、 92. 1%。相比傳統(tǒng)化學(xué)法，脫墨漿的白度、油墨脫除效率、撕裂指數(shù)和裂斷長(zhǎng)分別提高 7.1%、14.2%、11.3% 和 14.7%。冀亞超等[16]研究了 ONP 脫墨的中試試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)利用生物酶脫墨劑脫墨廢舊報(bào)紙生產(chǎn)的紙張符合生產(chǎn)要求，多項(xiàng)指標(biāo)（白度、有效殘余油墨濃度、塵埃度）達(dá)到行業(yè)規(guī)范。王燕蓬等[17]利用纖維素酶和半纖維素酶與漆酶/介體對(duì)美國(guó) 8#廢紙進(jìn)行協(xié)同脫墨研究，研究結(jié)果表明二者對(duì)廢舊報(bào)紙具有協(xié)同脫墨作用，而且漿料中的有

35、效殘余油墨濃度（ERIC）和塵埃度與單獨(dú)使用一種酶時(shí)均有所降低。李海軍等[18]進(jìn)行了生物酶法和傳統(tǒng)化學(xué)法在廢紙碎漿和浮選工藝中的脫墨實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示堿性脂肪酶類生物酶脫墨劑不僅能夠控制纖維流失，而且具有比</p><p><b>　　1.4 脫墨簡(jiǎn)介</b></p><p>　　脫墨其實(shí)就是采用合理的方法破壞油墨粒子對(duì)纖維的黏附,并且將油墨從廢紙中除去，這個(gè)過(guò)程就叫做

36、脫墨。因色料本身具有顏色,其被連接料黏附在纖維表面,使得其難以徹底除去,這對(duì)再生漿的白度產(chǎn)生一定的影響,連接料是黏稠的膠粒狀流體物質(zhì),既是作為色料的載體也是使色料固著的黏合劑。在選擇連結(jié)料的時(shí)候，選擇連結(jié)料顏色淺的，這樣對(duì)色料本身的影響最小，對(duì)再生漿的顏色影響最小，但是因?yàn)檫B結(jié)料具有黏性，這使得在脫墨的時(shí)候要將其包含的色料除去變得很困難，從而影響了生產(chǎn)的再生漿；助劑能夠讓油墨變得對(duì)各種印刷環(huán)境的填料和輔助劑適應(yīng)來(lái)達(dá)到對(duì)油墨性能的改善。一

37、般情況下輔助劑添加的越少對(duì)造紙脫墨的影響越小。目前，眾多的填料能與熱堿發(fā)生反應(yīng)對(duì)脫墨后的白度產(chǎn)生影響，而其用量又根據(jù)色料的不同產(chǎn)生差異。</p><p>　　將油墨從纖維上分離出來(lái)需要其在恰當(dāng)?shù)臏囟群蜋C(jī)械力的作用。這個(gè)整個(gè)過(guò)程主要分為三步:</p><p><b>　　1）纖維的潤(rùn)漲分離</b></p><p>　　回收的廢紙?jiān)诖驖{機(jī)中會(huì)發(fā)生潤(rùn)

38、漲，其在打漿機(jī)中受到剪切和摩擦的作用下，疏解成纖維，同時(shí)為使油墨能更好的脫出，降低其對(duì)纖維的黏附，還需加入其他助劑。</p><p>　　2）油墨從纖維上的脫落</p><p>　　纖維和油墨在水中氫氧化鈉或碳酸鈉等的作用下發(fā)生潤(rùn)漲，纖維和油墨的結(jié)合力在表面活性劑等化學(xué)藥品的作用下受到破壞,在外力打漿機(jī)的作用下，大面積的油墨會(huì)成片脫落，而對(duì)于固著好的油墨則以小顆粒的形式從大塊的油墨表面剝離

39、。</p><p>　　3）油墨粒子從漿料中除去</p><p>　　油墨粒子表明性質(zhì)由于纖維在化學(xué)藥品等作用下脫落后發(fā)生了改變，散落在水中各處，為防止油墨粒子重新回到纖維上，需要加入一定的分散劑和吸附色料的粒子等化學(xué)藥品。最后通過(guò)浮選或洗滌法等脫墨技術(shù)除去。</p><p><b>　　1.4.1油墨成分</b></p><

40、;p>　　油墨主要由顏料、連接料、填料、附加料等組成[19]，是用于包裝材料印刷的一種重要材料，印刷使用的油墨其中主要包括原料和助劑，這兩種組分通過(guò)均勻地混合而形成一種粘性膠狀流體，從而用于油墨印刷。其主要成分如圖 1- 1 所示：</p><p>　　圖1-1 油墨的組成成分</p><p>　　1.4.2油墨的印刷種類</p><p>　　油墨通過(guò)不同

41、的印刷方式粘附在纖維上，而不同的印刷方式會(huì)導(dǎo)致脫墨易程度不同，根據(jù)不同的油墨及印刷方式不同，選擇合適的廢紙脫墨工藝[20]，印刷油墨的幾種印刷方法大致可以分為以下幾種：</p><p>　　1）絲網(wǎng)印刷：用絲網(wǎng)作為版基，制造出帶有圖文的絲網(wǎng)印版，通過(guò)利用絲網(wǎng)印版，油墨可以通過(guò)圖文部分的網(wǎng)孔透過(guò)，非圖文部分網(wǎng)孔不能使油墨透過(guò)。</p><p>　　2）凹版印刷：屬于直接印刷，印版圖文部分凹下

42、且深淺不同，空白部分凸起并在同一平面上[21]。</p><p>　　3）凸版印刷：空白部分低于圖文部分，且處于同一半徑的弧面上，并在圖文部分涂布油墨，通過(guò)壓力作用，使圖文印跡轉(zhuǎn)移到承印物表面的印刷方法。</p><p>　　4）平版印刷（膠版印刷）：圖文和空白幾乎在同一平面上差別微乎其微。 利用油、水互不相溶的原理，使圖文部分親油，非圖文部分親水。</p><p>

43、;　　1.4.3脫墨技術(shù)分類</p><p><b>　　1）洗滌法</b></p><p>　　脫墨技術(shù)中有一種非常古老但使用卻是最廣的方法就是洗滌法。其方法是對(duì)紙漿油墨、污物粒子的一種機(jī)械過(guò)程,洗滌效果的好壞與油墨污物粒子大小和分散性有關(guān)，洗滌法主要通過(guò)篩板或篩網(wǎng)利用水將夾帶的油墨顆粒洗去。因此洗滌法要求油墨的顆粒越小越好,使用范圍為顆粒小于10μm,直徑在5μm

44、以下除去效果最好。</p><p><b>　　2）浮選法</b></p><p>　　浮選法其原理是利用了礦業(yè)選礦的原理，利用不同組分的油墨擁有不同的潤(rùn)濕性的原理達(dá)到去墨的效果，油墨顆粒因潤(rùn)濕性差,吸附在空氣泡而隨著上浮到液面分離去除。油墨粒子大小盡量處于10～100μm的范圍內(nèi), 油墨顆粒大小與空氣泡的大小之間的比例一般以1:5最為理想[22]。并要求除去的油墨

45、盡可能的不再附著于纖維上，同時(shí)控制紙漿不要附著在汽泡上。</p><p><b>　　3）中性脫墨</b></p><p>　　中性脫墨條件與堿性條件脫墨差不多,表面對(duì)表面活性劑有吸收效果，是因?yàn)橛湍c纖維之間的界面表面張力減小，表面活性劑滲透到其中，在外力機(jī)械洗滌與表面活性劑兩種條件作用下脫除油墨。在中性條件下脫墨,對(duì)油墨進(jìn)行選擇性的分散，使之達(dá)到良好浮選和洗滌效果

46、所需要的粒度大小，而不至于使油墨分散，中性環(huán)境中,可以利用機(jī)械的方法將膠黏物除去，從而增強(qiáng)漿料的品質(zhì)。另外中性脫墨的方法可以不用或少用pH調(diào)節(jié)劑,降低了紙漿濾水性能的波動(dòng)。</p><p><b>　　4）酶脫墨法</b></p><p>　　生物酶脫墨是利用纖維素酶、半纖維素酶、木聚糖酶和脂肪酶等幾種酶相結(jié)合作用使油墨從纖維表面除去的過(guò)程[22]。</p>

47、;<p>　　生物酶能夠使油墨和固著油墨的纖維素纖維水解和降解達(dá)到分離的作用，酶的處理使纖維之間的結(jié)合力下降，加強(qiáng)了微細(xì)纖維或去除了單根纖維表面的微細(xì)纖維。另外纖維表面有一些與水有較大親和力但又不能形成氫鍵的細(xì)小分子可以利用酶法除去或者起到聚合物助留劑的作用,使?jié){-水間的作用降低或通過(guò)去除纖維和細(xì)小組分可以使紙漿變的有更好的濾水性,還能夠提升油墨粒子的疏水性,使油墨更易脫離并分散到懸浮液中。生物酶脫墨的方法應(yīng)用的面廣,化學(xué)

48、品消耗少或能夠做到不用化學(xué)品,對(duì)環(huán)境無(wú)污染,從而減少能耗,并且能夠使生產(chǎn)的再生漿白度提高,強(qiáng)度增大,漿料的濾水性變得更好。</p><p><b>　　1.4.4脫墨特點(diǎn)</b></p><p>　　生物酶是一種來(lái)自于自然界對(duì)環(huán)境友好、無(wú)毒的生物催化劑，它產(chǎn)生于生物體中擁有專一、高效和低反應(yīng)條件等特性，其本質(zhì)是蛋白質(zhì)。生物酶已被公認(rèn)為是在造紙工業(yè)應(yīng)用中符合達(dá)到對(duì)綠色環(huán)

49、保要求的生產(chǎn)工藝，其不光能使二次纖維的性能得到增強(qiáng)和改善，同時(shí)也因其用量少、無(wú)毒無(wú)害和無(wú)污染而對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境有利。許多企業(yè)在應(yīng)用生物酶脫墨技術(shù)中普遍都感覺(jué)到：酶法脫墨技術(shù)在直接減少脫墨成本的同時(shí)，綜合成本的優(yōu)勢(shì)非常突出；化學(xué)品用量小，脫墨條件溫和，纖維損失少，纖維特性維持適當(dāng)；能明顯增強(qiáng)紙張強(qiáng)度和增強(qiáng)紙漿得率；同時(shí)在脫墨的過(guò)程中也能對(duì)膠粘物問(wèn)題進(jìn)行處理，使紙機(jī)運(yùn)行效率提升；因不用或少用硅酸鈉、燒堿等化學(xué)品，可防止管道、漿箱等設(shè)備結(jié)垢；另

50、外，能大幅度降低污水COD和BOD，有利于環(huán)保，減輕污水處理負(fù)荷。</p><p>　　1.5生物酶脫墨技術(shù)的機(jī)理及常用生物脫墨酶簡(jiǎn)介</p><p>　　近二十年來(lái),生化酶在制漿造紙工業(yè)中的應(yīng)用技術(shù)得到了廣泛的研究開(kāi)發(fā),其中最有前途的應(yīng)用領(lǐng)域是廢紙脫墨和紙漿漂白過(guò)程。已有許多學(xué)者研究了采用多種酶進(jìn)行脫墨處理,包括纖維素酶、半纖維素酶、淀粉酶、木聚糖酶和脂肪酶[23]。</p>

51、<p>　　1.5.1生物酶脫墨技術(shù)的機(jī)理</p><p>　　廢紙酶法脫墨技術(shù)是指利用生物酶替代化學(xué)藥品來(lái)對(duì)廢紙進(jìn)行處理, 讓纖維表面的油墨粒子游離出來(lái), 之后用傳統(tǒng)的脫墨工藝對(duì)油墨進(jìn)行分離。 生物酶脫墨劑的脫墨機(jī)理[24]是: 其能自主的優(yōu)先選擇先作用于纖維和油墨的之間的接觸面，讓油墨在纖維表面產(chǎn)生連接松動(dòng)，在適當(dāng)?shù)臋C(jī)械條件作用下，使油墨從纖維表面除去。生物酶脫墨劑是一種專門用于對(duì)雜志紙、新聞紙

52、和書刊紙等廢舊紙脫墨的最領(lǐng)先的轉(zhuǎn)基因技術(shù)研制而生產(chǎn)的高效復(fù)合酶制劑，，擁有活性高、用量小、脫墨效果好、反應(yīng)快和作用時(shí)間短等特點(diǎn)。因此生物酶具有良好發(fā)展前景。其脫墨機(jī)理示意圖見(jiàn)下圖 1-2。</p><p>　　圖1-2 生物酶脫墨機(jī)理示意圖</p><p>　　1.5.2 常用生物脫墨酶</p><p>　　在生物酶脫墨工藝試驗(yàn)中常用的酶制劑有纖維素酶、半纖維素

53、酶、淀粉酶、脂肪酶、果膠酶和漆酶等[25]。纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶、漆酶和和淀粉酶這幾中酶都是從回收纖維中所含有的成分來(lái)出發(fā)，出發(fā)點(diǎn)是利用酶的高效專一性來(lái)直接作用在纖維中的某些具體成分，來(lái)降低纖維與油墨之間的連接，達(dá)到凈化分離纖維的目的，而脂肪酶是與油墨直接發(fā)生作用，使其潤(rùn)濕、分解退色而脫落，與紙張中的纖維分離。 到目前為止，在所有酶法脫墨技術(shù)的研究中，纖維素酶和半纖維素酶是研究使用率最多的。</p><p&g

54、t;　　1） 纖維素酶及其酶系</p><p>　　纖維素酶很多是含有半纖維素酶與多種纖維素酶組分的商品酶制劑，也有利用純的內(nèi)切纖維素酶等。纖維素酶是一種水解酶類，它能夠起到催化纖維素和它的衍生物水解的反應(yīng)。而普遍認(rèn)同纖維素酶只降解纖維的無(wú)定形區(qū)或是細(xì)小纖維，從而提高纖維的濾水特性，并達(dá)到脫墨的效果， 一般其不能夠降解纖維素的結(jié)晶區(qū)。現(xiàn)在對(duì)脫墨的研究中，纖維素酶已大量的被應(yīng)用于廢舊書刊雜志紙(OMG)、辦公廢紙、

55、彩色膠印新聞紙、廢新聞紙(ONP)、激光和靜電復(fù)印紙等的脫墨，生產(chǎn)品質(zhì)更高的紙漿。</p><p><b>　　2） 半纖維素酶</b></p><p>　　半纖維素酶分為半纖維素外切酶和半纖維素內(nèi)切酶。半纖維素內(nèi)切酶能使半纖維素的內(nèi)鍵隨機(jī)斷裂，其擁有很多的種類， 各自對(duì)不同糖的主鏈具有專一性。水解半纖維素鏈的非還原端是使用半纖維素內(nèi)切酶系統(tǒng)。用于不同類型廢紙的脫墨（

56、如舊報(bào)紙、混合辦公廢紙等）可以利用半纖維素酶與纖維素酶的混合體系，與統(tǒng)統(tǒng)的化學(xué)方法脫墨相比而言，酶法脫墨后的紙漿能更好的改進(jìn)紙張的光學(xué)與強(qiáng)度性能。</p><p>　　3）脂肪酶、淀粉酶、果膠酶</p><p>　　脂肪酶主要是來(lái)自于放線菌，它能夠使植物油基印刷油墨中所含的連結(jié)料或樹(shù)脂部分水解，就是對(duì)油基油墨的載體進(jìn)行處理，促成油墨自離開(kāi)纖維表面，進(jìn)而對(duì)提升廢紙脫墨效率具有一定的可行性。脂

57、肪酶對(duì)靜電復(fù)印紙的脫墨已有應(yīng)用，對(duì)黃豆油基油墨印刷的廢紙進(jìn)行處理，來(lái)達(dá)到對(duì)脫墨效果的改善。漆酶、淀粉酶和果膠酶的應(yīng)用與其他酶相比較少。淀粉酶主要用于分解廢紙?bào)w系中含有的表面施膠劑和濕部添加劑，提高靜電復(fù)印紙和激光打印紙等的脫墨效果，果膠酶的使用是為了清除廢紙回收體系中大量存在的膠黏物，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行性改善。</p><p><b>　　4） 漆酶</b></p><p&

58、gt;　　漆酶是一種能夠?qū)δ舅剡M(jìn)行降解的酶，能夠通過(guò)氧化降解紙漿表面的木素來(lái)達(dá)到去除紙漿油墨的目的。漆酶的脫墨作用效果和紙漿纖維中殘存木素的部分降解有一定的關(guān)系，漆酶通過(guò)使纖維降解殘存的木素而引發(fā)剝皮作用。 剝皮作用削弱了表面微纖維相互之間的結(jié)合, 增加了這些微纖維的自由度， 可使纖維表面更光滑，油墨的暴露程度更大，因此墨粉很容易在這些纖維發(fā)生分離時(shí)被脫除掉。</p><p>　　1.6酶法脫墨在廢紙漿中的應(yīng)用&

59、lt;/p><p>　　1.6.1單酶在廢紙脫墨中的應(yīng)用</p><p>　　如今，隨著森林資源的日趨減少，人們對(duì)壞境保護(hù)的要求也越來(lái)越高，在脫墨技術(shù)的快速發(fā)展的今天，逐漸有了更先進(jìn)的廢紙脫墨工藝和設(shè)備，這為廢紙脫墨的工業(yè)應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　將油墨從脫墨漿中分離出去采用的方法為洗滌法和浮選法。洗滌法是較早使用的方法，通過(guò)水反復(fù)沖洗漿料達(dá)到脫墨的目

60、的，洗滌法除去的主要是直徑介于 1-10μm 的油墨粒子，洗滌法的缺點(diǎn)在于除將油墨粒子除去之外，還將大量細(xì)小纖維和填料除去，且耗水量大，脫墨廢水處理困難。而浮選法脫墨應(yīng)用則相對(duì)較為廣泛，TheodoreJ.Heindel等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出，浮選法脫墨過(guò)程可分為下列四步微處理：（1）分散的油墨顆粒慢慢靠近空氣泡；（2）油墨顆粒在氣泡表面滑動(dòng)并吸附在上面；（3）油墨顆粒、氣泡及液體三相接觸，達(dá)到平衡狀態(tài)；（4）油墨顆粒和氣泡形成穩(wěn)定結(jié)合,

61、直到浮選除去。浮選法脫墨對(duì)直徑介于 10-100μm 的油墨粒子效果明顯。另外浮選溫度，浮選時(shí)間和濃度對(duì)脫墨效果也有一定的影響。浮選法對(duì)設(shè)備的要求較高，且成本較洗滌法較大。</p><p>　　本章主要考察淀粉酶和木聚糖酶對(duì)銅版紙的脫墨能力，通過(guò)漿濃，酶用量，反應(yīng)時(shí)間以及酶反應(yīng)溫度的選擇四種因素探討對(duì)脫墨漿白度，ERIC 的影響，最終確定單酶脫墨的最佳工藝條件。</p><p>　　1.6

62、.2脫墨酶的復(fù)配以及在廢紙脫墨中的應(yīng)用</p><p>　　通常，在廢紙脫墨過(guò)程中會(huì)使用脫墨助劑，脫墨助劑是高效脫墨必不可少的組分，脫墨助劑在脫墨過(guò)程中具有多種功能，如滲透、分散、起泡等作用。脫墨助劑在本質(zhì)上屬于表面活性劑，能在液體中溶解分散，并能與從纖維上分離的油墨吸附，使油墨粒子在漿料懸浮液中呈分散狀態(tài)。表面活性劑應(yīng)用廣泛，不僅在廢紙脫墨過(guò)程中應(yīng)用，在制漿和造紙工業(yè)中，在蒸煮、造紙濕部、表面施膠和涂布、廢紙脫

63、墨以及造紙廢水處理等工序都要使用到表面活性劑[26]。</p><p>　　在廢紙脫墨過(guò)程中，洗滌法對(duì)氣泡要求不高，在脫墨過(guò)程形成的懸浮液體系中，吸附在纖維上的油墨對(duì)脫墨助劑更具親和性，脫墨助劑將其捕捉并保持著分散狀態(tài)，使脫落下的油墨難以再吸附到纖維上[27]。在浮選法廢紙脫墨過(guò)程中，表面活性劑通過(guò)改變油墨的表面活性，產(chǎn)生一定量的泡沫，同時(shí)使從纖維上脫離的油墨粒子聚集在一起形成粒徑 10-150μm 的憎水性顆粒

64、，并附聚在氣泡上，浮至液體表面。因此，要求表面活性劑起泡性強(qiáng)、捕集性強(qiáng)；分離的油墨粒子都是借助泡沫上浮然后依靠機(jī)械作用排除的，所以產(chǎn)生數(shù)量多且穩(wěn)定性較好的泡沫是提高脫墨效率的關(guān)鍵[28,29]。非離子表面活性劑的優(yōu)點(diǎn)在于其膠束具有較大的聚集數(shù)，并且擁有較低的臨界膠束濃度，故非離子表面活性劑的增溶能力較大，因此非離子表面活性劑如聚氧乙烯等在洗滌法脫墨中常被用作為脫墨劑。陰離子表面活性劑具有很好的去油污性能和起泡性，而且其乳化能力，分散油墨

65、能力較強(qiáng)，并且具有很強(qiáng)的滲透和捕捉油墨能力。所以浮選法中多選用陰離子表面活性劑，所以脫墨助劑一般是陰離子表面活性劑和非離子型表面活性劑。</p><p>　　造紙工業(yè)能耗較高，且污染嚴(yán)重，尤其是水污染。廢紙脫墨產(chǎn)生的廢水主要來(lái)源于碎漿、洗滌和浮選等過(guò)程，且所產(chǎn)廢水量大，并且脫墨廢水中含大量化學(xué)試劑，油墨顆粒以及細(xì)小纖維等雜質(zhì)，傳統(tǒng)的化學(xué)法脫墨過(guò)程中加入了大量化學(xué)藥品如氫氧化鈉等，不僅對(duì)紙張性能造成一定影響，而且對(duì)

66、給廢水處理帶來(lái)了很大的困難，大量化學(xué)品導(dǎo)致的高 pH 以及高 COD 使得環(huán)境問(wèn)題難以保證[30]，酶法脫墨不僅能改善紙張的物理性能，而且大大減少了脫墨化學(xué)品的用量，易于廢水的進(jìn)一步處理。</p><p>　　1.6.3影響酶法脫墨的因素</p><p>　　脫墨過(guò)程中，利用生物酶專一性特點(diǎn)，使其有目的的進(jìn)攻油墨或纖維表面，使纖維素大分子應(yīng)力點(diǎn)遭到破壞，改變纖維表面與油墨粒子附近的連接鍵，

67、在機(jī)械外力的作用下使油墨與纖維分離。影響生物酶脫墨效果的因素有很多，例如廢紙的種類、油墨的組成、油墨的印刷方式、添加的生物酶的種類和多少、脫墨條件等因素都會(huì)對(duì)酶脫墨效果造成影響，單從酶法脫墨條件來(lái)說(shuō)，酶的用量、漿濃、溫度以及 pH 和表面活性劑的選擇等都會(huì)對(duì)脫墨效果有影響。生物酶是具有生物活性的蛋白質(zhì)大分子化合物，需要在合適的條件下才能有效地發(fā)揮它的作用，因此需要對(duì)其最優(yōu)工作條件進(jìn)行研究，提高其在脫墨中的作用，要考慮需要添加哪種酶類，該

68、種酶用量及其作用時(shí)的溫度和 pH 都是要考慮的因素。另外，碎漿過(guò)程中漿料濃度，碎漿時(shí)間，溫度以及浮選過(guò)程中的浮選溫度，浮選時(shí)間以及浮選濃度，洗滌過(guò)程中的洗滌時(shí)間及力度都會(huì)對(duì)廢紙脫墨效果有一定的影響。</p><p>　　1.6.4廢紙脫墨效果的評(píng)價(jià)方法</p><p>　　評(píng)價(jià)廢紙脫墨效果的參數(shù)有白度，ERIC（有效殘余油墨值）以及得率和紙張物理性能等參數(shù)。這些參數(shù)從客觀上反映了廢紙脫墨效

69、率的高低。</p><p><b>　　1）白度</b></p><p>　　白度是評(píng)測(cè)脫墨漿脫墨效果最直觀的參數(shù)，測(cè)定紙張白度主要有兩種方法:TAPPI法和ISO法，TAPPI法和ISO法都是通過(guò)測(cè)定 457nm處紙樣的反射率來(lái)檢測(cè)紙張白度，其基本原理相同[31]。</p><p>　　2）有效殘余油墨濃度（ERIC）</p>

70、<p>　　殘油油墨會(huì)嚴(yán)重影響成紙的白度和色澤，為脫墨效果評(píng)價(jià)不可缺少的參數(shù)。根據(jù)油墨顆粒的大小，可將殘余油墨分為以下三類：</p><p>　?。?）可見(jiàn)油墨，直徑大于 150 μm；</p><p>　?。?）亞可見(jiàn)油墨，直徑介于 100 μm 到 150 μm；</p><p>　?。?）不可見(jiàn)油墨，直徑小于 100 μm。</p>&

71、lt;p>　　ERIC 檢測(cè)常用的方法為紅外反射光譜測(cè)定法，該測(cè)定法原理是利用木素及常用的染料在近紅外區(qū)基本不產(chǎn)生吸收，而殘余油墨在近紅外區(qū)具有很高的光吸收系數(shù)，故可采用紅外光光譜反射測(cè)定法作為檢查殘油油墨濃度的一種方法。不過(guò)紅外反射光譜測(cè)定法測(cè)定的只是試樣表面的油墨，而位于試樣內(nèi)部的油墨不能檢測(cè)出來(lái)。</p><p><b>　　3）脫墨得率</b></p><p

72、>　　由于脫墨漿得率會(huì)直接影響到紙張產(chǎn)量，故為計(jì)算生產(chǎn)成本必不可少的參數(shù)，脫墨漿得率計(jì)算如下：</p><p>　　得率（%）=(1-除去的固體物質(zhì)質(zhì)量/加入的廢紙總質(zhì)量)*100</p><p>　　1.7本課題主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　通過(guò)對(duì)淀粉酶和木聚糖酶兩種單酶和兩種酶復(fù)配后作用于銅版紙名片的脫墨。</p><p>　　

73、1、確定淀粉酶和木聚糖酶最佳脫墨條件：以銅版紙為原料，在實(shí)驗(yàn)室已有工藝基礎(chǔ)上，對(duì)影響其脫墨效果的酶溫度、酶的用量和反應(yīng)時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定淀粉酶和木聚糖酶最佳作用條件，為后續(xù)酶的復(fù)配奠定基礎(chǔ)。</p><p>　　2、淀粉酶和木聚糖酶的復(fù)配：在已有的淀粉酶和木聚糖酶最佳脫墨工藝基礎(chǔ)上，對(duì)此兩種不同類型的酶進(jìn)行復(fù)配，由于淀粉酶脫墨效果優(yōu)于木聚糖酶，故復(fù)配以淀粉酶為主，通過(guò)確定淀粉酶和木聚糖酶的復(fù)配比例，不同脫墨

74、助劑與淀粉酶和木聚糖酶協(xié)同脫墨作用，獲得比單酶脫墨效果更好的復(fù)合酶淀粉酶和木聚糖酶。</p><p><b>　　2 廢紙脫墨實(shí)驗(yàn)</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)的主要目的是以名片紙為原料，研究淀粉酶和木聚糖酶單種酶和復(fù)配后對(duì)紙漿脫墨效果的影響，優(yōu)化出酶法脫墨的最佳條件，最后測(cè)量抄紙的白度和殘留油墨量。單種酶脫墨采用單因素實(shí)驗(yàn)，復(fù)配采用三因素五水平的正交實(shí)驗(yàn)法來(lái)處

75、理數(shù)據(jù)。</p><p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備</p><p>　　2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料</p><p>　　表2-1 主要實(shí)驗(yàn)材料</p><p>　　2.1.2 主要儀器</p><p>　　表2-2 主要實(shí)驗(yàn)儀器</p><p><b>　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法</b

76、></p><p><b>　　2.2.1實(shí)驗(yàn)流程</b></p><p>　　制備紙漿→使用酶處理→水浴加熱→洗滌→抄紙→烘干成紙→測(cè)量白度→測(cè)量油墨殘余量</p><p><b>　　1）準(zhǔn)備紙漿材料</b></p><p>　　將名片撕成小片，稱取4g放入燒杯，加入200ml水，稱取0.

77、04g氫氧化鈉加入燒杯，之后倒入打漿機(jī)中，打漿時(shí)間約為5min。碎漿過(guò)程中每1min 手動(dòng)攪拌一次，以避免碎漿機(jī)內(nèi)存在死角，纖維疏解后倒回?zé)?lt;/p><p><b>　　2）加酶處理</b></p><p>　　廢紙漿與酶液在燒杯中充分混勻后置于恒溫水浴中加熱，每10min揉搓一次，使?jié){料與酶液混合均勻。至一定時(shí)間后取出。</p><p>

78、　　根據(jù)酶的性質(zhì)，確定實(shí)驗(yàn)中酶處理?xiàng)l件為溫度30℃，40℃，50℃，60℃，70℃；酶用量0.5%，1%，1.5%，2%，2.5%；反應(yīng)時(shí)間20min，30min，40min，50min，60min，做淀粉酶和木聚糖酶單因素的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)后確定溫度，其他因素不變，加入淀粉酶和木聚糖酶的比例為4:1,3:2，1:1,2:3,1:4，對(duì)淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配的脫墨最佳條件進(jìn)行研究。</p><p><b>　　

79、3）抄紙</b></p><p>　　在水浴鍋反應(yīng)到設(shè)定的時(shí)間后取出，將紙漿倒入網(wǎng)框中，用洗滌的方法對(duì)酶液進(jìn)行沖洗至完全洗干凈后，再將網(wǎng)框放入盛有水的盆中，使用鐵勺輔助紙漿在網(wǎng)框上鋪平。</p><p><b>　　4）烘干成紙</b></p><p>　　將抄造好紙的網(wǎng)框放入烘干箱中調(diào)節(jié)好溫度，等待大約1h后取出觀察紙張是否已干。

80、在紙漿快要干時(shí)用鑷子將紙從網(wǎng)框中取出。</p><p><b>　　5）白度的測(cè)定</b></p><p>　　白度是以測(cè)量波長(zhǎng)在380-510nm為中心的光波照射在試樣上的反射值來(lái)衡量紙張的白度。國(guó)際上主要有兩種測(cè)量方式，分別為ISO亮度和APPI亮度。二者的主要區(qū)別是測(cè)量角度，試樣的大小和儀器的準(zhǔn)確度的不同。</p><p>　　白度測(cè)量?jī)x

81、是利用積分球來(lái)實(shí)現(xiàn)絕對(duì)光譜漫反射率的測(cè)量，由鹵鎢燈發(fā)出的光線，經(jīng)聚光鏡和濾色片呈藍(lán)紫色光線，進(jìn)入積分球，光線在積分球內(nèi)壁漫反射后，照射在測(cè)試口的試樣上，由試樣反射的光線經(jīng)聚光鏡、光欄濾色片組后由硅光電池接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。另有一路硅光電池接收球體內(nèi)的基底信號(hào)。兩路電信號(hào)分別放大，混合處理，測(cè)定結(jié)果。</p><p>　　白度測(cè)量?jī)x的使用方法：將所要測(cè)量的紙張放在儀器上夾住，首先清零，然后按下測(cè)量按鈕，屏幕上出現(xiàn)了

82、一個(gè)白度值，然后將紙漿旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再測(cè)量，同樣的方法測(cè)量5次，然后按下平均值按鈕，就出現(xiàn)了這個(gè)紙張的白度的平均值，記錄數(shù)據(jù)。</p><p>　　6）殘余油墨量的測(cè)定</p><p>　　將光學(xué)顯微鏡與電腦連接，再將所測(cè)量的紙張放在光學(xué)顯微鏡下，調(diào)節(jié)顯微鏡的焦距，對(duì)紙張中的纖維捕捉保存，每張紙選5個(gè)點(diǎn)測(cè)量，測(cè)量完后，用PS對(duì)圖片進(jìn)行處理，算出殘余油墨量。</p><p

83、>　　2.2.2實(shí)驗(yàn)分組設(shè)計(jì)</p><p>　　在廢紙脫墨的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，反應(yīng)溫度，酶用量，反應(yīng)時(shí)間等都會(huì)對(duì)廢紙脫墨產(chǎn)生影響，因此，對(duì)這幾種因素研究得出淀粉酶和木聚糖酶單獨(dú)作用和復(fù)配后脫墨的最佳工藝條件。</p><p>　　表2-3 淀粉酶單因素實(shí)驗(yàn)表</p><p>　　注：絕干紙漿的質(zhì)量為4g</p><p>　　表2-4 木聚糖

84、酶單因素實(shí)驗(yàn)表</p><p>　　表2-5淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配的正交實(shí)驗(yàn)表</p><p>　　表2-5淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配的正交實(shí)驗(yàn)表（續(xù)）</p><p><b>　　3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論</b></p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析</p><p>　　3.1.1 淀粉酶的實(shí)驗(yàn)分析<

85、;/p><p>　　使用淀粉酶對(duì)廢紙進(jìn)行脫墨，得到各組實(shí)驗(yàn)的白度值和殘余油墨量如表5-1。</p><p>　　表3-1 淀粉酶處理的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　1）溫度對(duì)脫墨效果的影響</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)控制條件如下：原料名片紙，碎漿時(shí)間 5min，不添加脫墨助劑，酶用量1%，水浴加熱時(shí)間30min中，溫度設(shè)為30℃、40℃、5

86、0℃、60℃、70℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 3-1所示。</p><p>　　從圖3-1可以看出，對(duì)于溫度對(duì)淀粉酶脫墨的影響，隨著溫度的上升，脫墨漿白度先升高后降低，殘余油墨量先減少后增加。當(dāng)溫度為50℃時(shí)，白度和殘余油墨量達(dá)到最佳值，脫墨效果最佳。</p><p>　　2）酶用量對(duì)脫墨效果的影響</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)控制條件如下：原料名片紙，碎漿時(shí)間 5min，不添

87、加脫墨助劑，水浴加熱時(shí)間30min中，溫度為50℃，酶用量設(shè)為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2揭示了酶用量對(duì)淀粉酶脫墨的影響。由圖3-2可以看出淀粉酶用量增加會(huì)提高白度和降低殘留油墨量，但當(dāng)酶用量超過(guò)2%時(shí)，脫墨漿的質(zhì)量明顯下降，因此根據(jù)圖3-2得出酶用量在1%時(shí)最佳。</p><p>　　3） 反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫墨效果的影響<

88、;/p><p>　　本實(shí)驗(yàn)控制條件如下：原料名片紙，碎漿時(shí)間 5min，不添加脫墨助劑，溫度為50℃，酶用量為1%，水浴加熱反應(yīng)時(shí)間設(shè)為20min、30 min、40 min、50 min、60 min，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-3所示。</p><p>　　水浴反應(yīng)時(shí)間對(duì)淀粉酶脫墨的影響見(jiàn)圖3-3。隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，脫墨漿的白度先上升當(dāng)達(dá)到40min時(shí)白度開(kāi)始下降達(dá)，而殘余油墨量也隨著時(shí)間的增加先下

89、降當(dāng)達(dá)到40min時(shí)開(kāi)始上升，因此對(duì)淀粉酶反應(yīng)時(shí)間取40min較為適宜。</p><p>　　3.1.2 木聚糖酶的實(shí)驗(yàn)分析</p><p>　　使用木聚糖酶對(duì)廢紙進(jìn)行脫墨，得到各組實(shí)驗(yàn)的白度值和殘余油墨量如表3-2。</p><p>　　表3-2 木聚糖酶處理的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　表3-2 木聚糖酶處理的單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果（續(xù)）

90、</p><p>　　1）溫度對(duì)脫墨效果的影響</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)控制條件如下：原料名片紙，碎漿時(shí)間 5min，不添加脫墨助劑，酶用量1%，水浴加熱時(shí)間30min中，溫度設(shè)為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-4所示。</p><p>　　從圖3-4可以看出，對(duì)于溫度對(duì)木聚糖酶的影響，隨著溫度的上升，脫墨漿白度先升高后降低，殘余油墨量先減

91、少后有所增加。當(dāng)溫度為50℃時(shí)，白度和殘余油墨量達(dá)到最佳值，脫墨效果最佳。</p><p>　　2）酶用量對(duì)脫墨效果的影響</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)控制條件如下：原料名片紙，碎漿時(shí)間 5min，不添加脫墨助劑，水浴加熱時(shí)間30min中，溫度為50℃，酶用量設(shè)為0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。</p><p>　　圖3-5揭示了酶用量對(duì)

92、木聚糖酶脫墨的影響。隨著木聚糖酶用量的增加脫墨漿的白度先先下降后上升但變化幅度不大，殘余油墨量先下降而后上升，從成本和節(jié)約資源角度看，酶用量最佳為1%。</p><p>　　3）反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫墨效果的影響</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)控制條件如下：原料名片紙，碎漿時(shí)間 5min，不添加脫墨助劑，溫度為50℃，酶用量為1%，水浴加熱反應(yīng)時(shí)間設(shè)為20min、30 min、40 min、50 min

93、、60 min，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-6所示。</p><p>　　水浴反應(yīng)時(shí)間對(duì)木聚糖酶脫墨的影響見(jiàn)圖3-6。隨著水浴時(shí)間的增加，脫墨漿白度整體呈上升趨勢(shì)，而殘余油墨量先下降后上升，由圖3-6表明水浴反應(yīng)時(shí)間40min時(shí)白度和殘余油墨量達(dá)到最佳值，因此對(duì)木聚糖酶反應(yīng)時(shí)間取40min較為適宜。</p><p>　　3.1.3 淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配的實(shí)驗(yàn)分析</p><p>

94、;　　使用淀粉酶和木聚糖酶按一定比例對(duì)廢紙進(jìn)行脫墨，得到各組實(shí)驗(yàn)的白度值和殘余油墨量如表3-3。</p><p>　　表3-3 淀粉酶和木聚糖酶處理的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　表3-3 淀粉酶和木聚糖酶處理的正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果（續(xù)）</p><p>　　由表3-3可以看出，使用淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配脫墨時(shí)，因素主次為A>B>C，即酶用量>淀粉酶和木

95、聚糖酶比例>反應(yīng)時(shí)間；最優(yōu)方案為酶用量1.5%，反應(yīng)時(shí)間50min，淀粉酶和木聚糖酶的比例是3:2，實(shí)驗(yàn)固定反應(yīng)溫度50℃。</p><p>　　1）酶用量對(duì)脫墨的影響</p><p>　　分別選取3:2，1:1，2:3時(shí)淀粉酶和木聚糖酶不同比例的殘余油墨量，研究酶用量對(duì)脫墨的影響，如表3-4所示。</p><p>　　表3-4酶用量對(duì)脫墨的影響</p&

96、gt;<p>　　根據(jù)表3-4作出酶用量對(duì)殘余油墨量曲線圖，如圖3-7所示。 </p><p>　　由圖3-7可知，殘余油墨量是隨著酶用量的增加先下降后上升的，因?yàn)槊赣昧枯^低時(shí)，不能有效的對(duì)墨作用，影響脫墨效果，但是酶用量過(guò)多時(shí)，一方面會(huì)浪費(fèi)酶，另一方面酶會(huì)使半纖維素水解，增加了脫墨的難度，所以酶用量增加到一定程度后，殘余油墨量不再下降，反而增加，從圖3-7中可以看出淀粉酶和木聚糖酶比例為3:2和1

97、:1時(shí)酶用量為1%脫墨漿殘余油墨量最低，而在淀粉酶和木聚糖酶比例為2:3時(shí)酶用量為2%脫墨漿殘余油墨量達(dá)到最低。</p><p>　　2）反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫墨的影響</p><p>　　分別選取3:2，1:1，2:3時(shí)淀粉酶和木聚糖酶不同比例的殘余油墨量，研究淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫墨的影響，如表3-5所示。</p><p>　　表3-5 淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配反應(yīng)

98、時(shí)間對(duì)脫墨的影響</p><p>　　表3-5 淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配反應(yīng)時(shí)間對(duì)脫墨的影響（續(xù)）</p><p>　　根據(jù)表3-5作出反應(yīng)時(shí)間與殘余油墨量的曲線圖，如圖3-8所示。 </p><p>　　由圖3-8可知，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，殘余油墨量先降低后升高，因?yàn)闀r(shí)間過(guò)短時(shí)，酶促反應(yīng)不完全，許多酶來(lái)不及與紙漿中的油墨反應(yīng)，而時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，酶水解的半纖維素會(huì)附著在紙漿

99、上，阻斷了酶與紙漿的接觸，使脫墨效率降低。在淀粉酶和木聚糖酶比例為3:2時(shí)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到30min殘余油墨量達(dá)到最小值, 在淀粉酶和木聚糖酶比例為2:3時(shí)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到50min殘余油墨量達(dá)到最小值, 在淀粉酶和木聚糖酶比例為1:1時(shí)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到50min殘余油墨量達(dá)到最小值,這就說(shuō)明淀粉酶和木聚糖酶比例在3:2時(shí)的反應(yīng)效率最好。</p><p>　　3）淀粉酶和木聚糖酶不同比例對(duì)脫墨的影響</p>&

100、lt;p>　　分別選取1%,1.5%,2%酶用量的殘余油墨量，研究淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配比例對(duì)脫墨的影響，如表3-6所示。</p><p>　　表3-6淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配比例對(duì)脫墨的影響</p><p>　　表3-6淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配比例對(duì)脫墨的影響（續(xù)）</p><p>　　根據(jù)表3-6作出反應(yīng)時(shí)間與殘余油墨量的曲線圖，如圖3-9所示。 </p>

101、;<p>　　由圖3-9可知，隨著淀粉酶和木聚糖酶比例的改變，淀粉酶減少木聚糖酶增加，殘余油墨量先下降后上升而后又有小幅度下降，由表得出淀粉酶和木聚糖酶最佳比例為3:2。</p><p><b>　　3.2本章小結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出淀粉酶和木聚糖酶最優(yōu)方案為酶用量1.5%，反應(yīng)時(shí)間50min，淀粉酶和木聚糖酶的比例是3:2，實(shí)

102、驗(yàn)固定反應(yīng)溫度50℃</p><p>　　對(duì)于生物酶脫墨劑而言，因其具有良好的脫墨效果以及脫墨廢水污染相對(duì)較小，具有廣闊的應(yīng)用空間，但由于其環(huán)境適應(yīng)性相對(duì)較差，而廢紙脫墨體系中環(huán)境比較復(fù)雜，生物酶可能不能很好的適應(yīng)這種環(huán)境而導(dǎo)致其脫墨效果不明顯，限制了酶法脫墨技術(shù)的大規(guī)模推廣。同時(shí)，生物酶在廢紙脫墨體系中的作用機(jī)理未得到系統(tǒng)的科學(xué)的闡釋，也在一定程度上制約了生物酶脫墨劑的開(kāi)發(fā)、推廣和使用。隨著環(huán)保要求的提高和生物

103、技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，生物酶脫墨劑尚需如下研究改進(jìn):</p><p>　　1、探尋針對(duì)膠版紙的新型酶，使其脫墨該類型紙時(shí)不用依賴化學(xué)脫墨劑。也可利用酶-超聲波協(xié)同脫墨處理膠版紙[32]，考察其脫墨效果。</p><p>　　2、開(kāi)發(fā)適應(yīng)性強(qiáng)，耐受性高，且具捕捉與分散油墨于一體的高效生物酶脫墨劑，最大限度的提高生物酶的應(yīng)用性，使其在根本上能夠徹底代替?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)法脫墨。</p>&l

104、t;p>　　3、對(duì)生物酶脫墨劑作用機(jī)理需做進(jìn)一步詳細(xì)的、系統(tǒng)的研究工作。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　以淀粉酶和木聚糖酶為基礎(chǔ)，探索其在廢紙脫墨中的效果，優(yōu)化其脫墨工藝參數(shù)；然后將淀粉酶和木聚糖酶進(jìn)行復(fù)配，以實(shí)現(xiàn)比單酶更好的脫墨效果。</p><p>　　從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖表中得出淀粉酶和木聚糖酶單獨(dú)作用脫墨

105、時(shí)最佳脫墨條件為50℃，酶用量為1%，水浴反應(yīng)時(shí)間為40min。</p><p>　　在淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配實(shí)驗(yàn)中最優(yōu)方案為酶用量1.5%，反應(yīng)時(shí)間50min，淀粉酶和木聚糖酶的比例是3:2，實(shí)驗(yàn)固定反應(yīng)溫度50℃。通過(guò)脫墨實(shí)驗(yàn)和查閱文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)化學(xué)脫墨劑和單種酶脫墨相比，兩種酶協(xié)同作用脫墨效果好。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p&g

106、t;<p>　　[1] 侯慶喜,劉葦,洪義梅等.我國(guó)廢紙回收利用情況及發(fā)展趨勢(shì)［J］.中華紙業(yè),2008,29(14):10-14.</p><p>　　[2] 印中華,田中華,宋維明等.中國(guó)大量進(jìn)口廢紙問(wèn)題分析［J］.林業(yè)經(jīng)濟(jì),2008,(4):46-50.</p><p>　　[3] 高玉杰.廢紙?jiān)偕鷮?shí)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.</p>

107、<p>　　[4] KIM T J,OW S.K.,et al.Enzymatic deinking method of waste paper[A].Tappi Pulping Conference Proceedings[C].Atlanta:TAPPI PRESS,Atlanta.1991.12.</p><p>　　[5] KNUDSENO.Proceedings of 7th internat

108、ional conference on biotechnology in the pulp and paper industry,1998,vol.A:A17～A20.</p><p>　　[6] BARETJ L,et al.patent 5364501 1994.</p><p>　　[7]SKOW.Enzymatic deinking of waste newsprint.World

109、 Pulp and Paper Technology,1992:63～66.</p><p>　　[8] MφrkbakAL,DEGNP,ZIMMERNANN,W,J.Biotechnol.,1999,67(2-3):229～237.</p><p>　　[9] Franks N E,etal.Alkaline cellulosesand the enzymatic deinkingofm