酶法去除棉織物上殘留棉籽殼的基礎研究.pdf

1、近年來，酶在紡織工業(yè)中的應用迅速發(fā)展起來。與化學試劑相比，酶反應要求低溫，棉布清洗水用量降低，環(huán)境污染也相應較低。諸如纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶在棉纖維上的應用目前已經(jīng)普及。目前，紡織染整行業(yè)最大困難還是預處理中棉籽殼雜質(zhì)的去除。棉籽殼結構的復雜性和成分的多樣性使得在傳統(tǒng)的化學處理過程中棉籽殼的去除需要濃度更高的化學試劑、更長的蒸浴時間和更高的處理溫度。
　　 本文對棉籽殼的結構和成分做了細致的鑒定，同時對主要成分——半纖維素

2、的結構做了深入的研究。為了更好的了解棉籽殼的酶法去除，關于棉籽殼對木聚糖酶的吸附機理也做了相關研究。最后，初步實驗了半纖維素的木聚糖酶水解和棉籽殼的纖維素水解，并做了優(yōu)化實驗。
　　 本文首先針對棉籽殼的結構做了切片分析。切片染色實驗表明棉籽殼存在七層構象和成分均不一致的細胞層。實驗表明，棉纖維上殘留的僅是天然棉籽殼的2～3層的細胞。這部分細胞排列緊密，形態(tài)相對較小。
　　 棉籽殼的主要成分經(jīng)過抽提分離實驗表明，半纖維素

3、(36.5％)、木質(zhì)素(30.3％)和纖維素(23.1％)是主要成分。12種半纖維素經(jīng)不同濃度的NaOH溶液在25℃抽提12h分離收集，發(fā)現(xiàn)水溶性和水不溶性的半纖維素質(zhì)量百分比含量相當。經(jīng)GC、GPC、FT-IR和NMR檢測，棉籽殼中的半纖維素多為低分支的β-(1，4)-木聚糖和部分的4-O-甲基-葡木聚糖。相對來講，水不溶性的半纖維素的直鏈性及穩(wěn)定性都比水溶性的要高。而且，棉籽殼中的半纖維素的分子量相對較高（最高高達1453000gm

4、ol-1）。
　　 對于棉籽殼的酶解過程，研究其對酶的吸附動力學、吸附平衡及吸附熱力學是非常有幫助的。本文研究了在283，298，310K三個溫度下棉籽殼對木聚糖酶的吸附作用。實驗數(shù)據(jù)經(jīng)吸附方程，動力學方程和內(nèi)部擴散方程模擬，同時也做了熱力學分析。動力學方程模擬結果顯示棉籽殼對木聚糖酶的吸附符合二級動力學方程。同時，F(xiàn)reundlich方程和D-R方程的吸附模擬效果也不錯。熱力學分析表明，該吸附過程的△G0，△H0和△S0分別為

5、-3.17kJmol-1(298K)，-6.29kJmo1-1，-10.73Jmol-1K-1。負的焓變值表示該吸附是放熱的，負的吉布斯自由能說明吸附可自發(fā)進行。
　　 此外，本文還進行了酶水解的初步實驗。首先對棉籽殼的主要成分半纖維素用木聚糖酶進行了水解研究。實驗表明，最佳的水解條件是60℃，pH為5.5，反應80min。當木聚糖酶與半纖維素固體的比值為0.24mlmg-1時，可以達到57.5％的降解率。大部分的金屬離子（除了