CN1240900C - 废纸的生物酶脱墨方法 - Google Patents

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Abstract

一种废纸的生物酶脱墨方法，本发明的特点是采用两浮一脱工艺，其浮选采用聚氧乙烯烷基醚为浮选助剂，脱墨选用复合酶为脱墨剂。其具有脱墨完全、效率高、减少污染、再生纸浆洁净度高的优点；比化学法再生浆的白度提高百分率高出了5～8个百分点，洁净度提高，尘埃度下降，排放污水的COD值降低了60%以上；纸浆滤水性能进一步提高而强度相近，能满足抄造各种纸张的需要。

Description

废纸的生物酶脱墨方法
技术领域
本发明属于制浆造纸中的废纸脱墨技术的改进，涉及生物技术在制浆造纸中的应用技术领域。
背景技术
目前传统的废纸脱墨技术是采用碱性化学脱墨法，其最大敝端是排放污水化学需氧量(COD值)高、污染严重，而且回收的二次纤维质量差，达不到使用要求。近年来，随着造纸技术、印刷油墨技术的迅速发展，化学脱墨法又遇到了无法解决的难题：占办公废纸80％以上的非接触性废纸(静电复印和激光打印纸)其所用油墨选用特殊的热塑性合成树脂做连接料，经固化后，由于发生交联成为坚固的体型结构，耐碱性大大增加，传统的碱法脱墨工艺对它们几乎不起作用。
二十世纪八十年代末，利用生物酶进行废纸脱墨技术引起了人们的重视。由于所选用酶制剂的单一性及工艺问题，使其经济成本和二次纤维质量均达不到理想要求。T.W.Jeffries，et al，Tappi J.，1994，77(4)：173-179报道了静电复印和激光打印纸的酶法脱墨技术，其单纯的半纤维素酶脱墨得到的再生纸浆洁净度不高。中国专利公开了“利用生物法脱墨使废纸再生的工艺方法”(申请号：CN97101654)，该方法采用纤维素酶和半纤维素酶的混合酶处理废纸，使再生纸浆的白度分别提高21.2％(旧报纸)和2.9％(旧办公废纸)，但是该专利文件中对酶用量却未公开，而且所选用酶制剂在办公废纸脱墨时仍需添加表面活性剂，这势必会增加排放污水的COD值。中国专利(申请号：CN99120426)公开了“一种用酶法使废纸脱墨的生产方法”，其采用单一的粗纤维素酶处理废旧新闻纸，文中对于具体工艺和处理效果的公开很有限。
发明内容
本发明的目的是提供一种更加有效的废纸生物酶脱墨方法，使处理废纸后所得到的再生纸浆洁净度更高，达到抄造各种类型纸张的要求，且排放污水的COD值更低。
本发明提出的废纸脱墨方法包括有废纸碎解、脱墨、浮选、抄纸的步骤；其特点在于：将碎解后的废纸进行第一次浮选，条件为，浆浓0.5～2.0％(W/V)，浮选助剂采用聚氧乙烯烷基醚，室温下浮选5～15min；然后加入复合酶进行脱墨，条件为，浆浓8～18％，温度40～60℃，pH5.0～8.0，搅拌反应30～60min；再加水调整浆浓进行第二次浮选，条件为，浆浓0.5～1.5％，聚氧乙烯烷基醚作为浮选助剂，室温下浮选5～15min，然后抄纸。
本发明所述的复合酶由纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶和漆酶复配而成。其中纤维素酶具有完整的纤维素酶酶系，包括有内切葡萄糖苷酶、外切葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶，其总体酶活用CMCase表示。复合酶中各种酶具有相近的pH范围和反应温度，各种酶的酶活用量依据废纸成份的不同可在一定范围内调整，其中纤维素酶酶活50～200μ/g绝干浆，脂肪酶酶活80～250μ/g绝干浆，淀粉酶酶活100～300μ/g绝干浆，漆酶酶活100～300μ/g绝干浆。本发明在脱墨步骤时加入的复合酶为液体酶；在浮选步骤中采用的浮选助剂聚氧乙烯烷基醚为非离子表面活性剂，其用量为绝干浆重量的0.1～0.5％(W/W)。
本发明与现有技术相比改进有三：①独有的“两浮一脱”工艺流程。在目前普遍采用的“废纸碎解—脱墨—浮选”工艺流程中的脱墨前再加入一道浮选工序，变为“废纸碎解—浮选—脱墨—浮选”工艺流程。②生物酶是由纤维素酶、脂肪酶、淀粉酶和漆酶复配而成的复合酶，增加了有效酶的种类，各酶组分的用量在应用的基础上实现了定量，且在一定范围内根据废纸原料的变化可进行相应调整。③采用高浓浆(8～18％)脱墨，酶反应浓度高，催化效率高，不需添加化学药品和表面活性剂。④浮选时选用高效非离子表面活性剂作为浮选助剂，效率高、用量省，浮选时间可以缩短到15min以内。
本发明在脱墨中所用复合酶的作用机理为：纤维素酶和淀粉酶主要作用于纸纤维和各种淀粉类施胶剂，以使纤维与油墨的结合松散，两者易于分离；脂肪酶主要作用于印刷油墨中的连接料，使其能分散为细小颗粒，以便浮选除去；漆酶主要起颜料脱色和漂白作用。四种酶制剂既高效专一地作用于各自的底物，又相互间协同作用，在不添加化学药品和表面活性剂的条件下，达到高效脱墨目的，而且大大降低了排放污水的COD值。
本发明的优点在于：①在脱墨前增加一次浮选，能使碎解时游离出的油墨离子首先除去，以避免重新粘到纸纤维上，造成复染，增加后序的酶用量。②用复合酶作为脱墨剂，既高效专一又有相互协同作用，油墨脱除完全，不需添加化学药品和表面活性剂。③脱墨时采用高浓浆，使酶作用的底物浓度高，催化条件得到优化，效率提高，并有效地减少了污水排放量。④采用的聚氧乙烯烷基醚作为浮选助剂，为液体剂型，与现有技术的固体剂型脂肪酸皂类相比，不需加热保温设备，室温下使用更方便，浮选效率高，用量只需脂肪酸皂类的一半，浮选时间短，且不受水的硬度限制，进一步降低了排放污水的COD值。由以上可以看出，本发明的应用具有良好的效果，比化学法再生浆的白度提高百分率高出了5～8个百分点，洁净度提高，尘埃度下降，排放污水的COD值降低了60％以上；与(申请号：CN97101654)专利相比，白度提高百分率高出了4～5个百分点；纸浆滤水性能进一步提高而强度相近，能满足抄造各种纸张的需要。
具体实施方式
以下用实例对本发明的实施做进一步的说明。
酶法脱墨中的各种酶制剂均购自上海思米酵素有限公司，纤维素酶(液体剂型)CMCase酶活为1050μ/ml，采用醋酸-醋酸钠缓冲液配制酶液；淀粉酶(固体剂型)酶活为3000μ/g，，采用醋酸-醋酸钠缓冲液配制酶液；脂肪酶(固体剂型)酶活为20000μ/g，采用磷酸二氢钾-磷酸氢二钠缓冲液配制酶液；漆酶(液体剂型)酶活为500μ/ml，采用酒石酸钠缓冲液配制酶液。
实例1：复合酶处理废旧报纸
将碎解后的废旧报纸调整浆浓到1.5％，加入绝干浆重量0.2％的聚氧乙烯烷基醚，室温浮选8min；然后将纸浆浓缩到10％，调pH至5.5，温度50℃，加入复合酶酶液，其中纤维素酶量50μ/g绝干浆，淀粉酶量100μ/g绝干浆，脂肪酶量100μ/g绝干浆，漆酶量100μ/g绝干浆，搅拌反应40min；反应结束后加水稀释浆浓至1.5％，加入绝干浆重量0.5％的聚氧乙烯烷基醚，室温浮选14min，然后抄纸，结果见下表。
  白度(％ISO)   白度提高百分率(％)   CODcr(mg·L-1)
  空白(打浆后直接抄片)   41.8
  化学脱墨浆   48.9   17.0   426
  复合酶脱墨浆   52.4   25.4   135
其中，化学脱墨的药品用量(为每克绝干浆的重量比)：NaOH 1.0％；Na2SiO3 2.5％；H2O2 1.5％
实例2：复合酶处理含80％以上静电复印和激光打印的废旧办公用纸
将废旧办公用纸碎解后调节浆浓到2％，加入0.2％的聚氧乙烯烷基醚，室温浮选6min；然后将纸浆浓缩到18％，调pH至7，温度55℃，加入复合酶酶液：其中纤维素酶量150μ/g绝干浆，淀粉酶量300μ/g绝干浆，脂肪酶量200μ/g绝干浆，漆酶量250μ/g绝干浆，搅拌反应60min；，反应结束后加水稀释浆浓至1.5％，加入绝干浆重量0.5％的聚氧乙烯烷基醚，室温浮选15min，然后抄纸，结果见下表。
  白度(％ISO)   白度提高率(％)   尘埃度(mm2/m2)   CODcr(mg·L-1)
  对照(用蒸馏水代替酶液)   81.6   19.2
  化学脱墨浆   83.7   2.57   17.8   475
  复合酶脱墨浆   88.3   8.21   10.6   153
其中：化学脱墨的药品用量(为每克绝干浆的重量比)：NaOH 1.5％；Na2SiO3 3.5％；乙二胺四乙酸0.2％；H2O2 2.0％。

Claims (1)

1、一种废纸的生物酶脱墨方法，采用有废纸碎解、脱墨、浮选、抄纸的步骤；其特征在于：将碎解后的废纸进行第一次浮选，条件为，浆浓0.5～2.0％，浮选助剂采用聚氧乙烯烷基醚，室温下浮选5～15min；然后加入复合酶进行脱墨，条件为，浆浓8～18％，温度40～60℃，pH5.0～8.0，搅拌反应30～60min；再加水调整浆浓进行第二次浮选，条件为，浆浓0.5～2.0％，聚氧乙烯烷基醚作为浮选助剂，室温下浮选5～15min，然后抄纸；其中所述的复合酶为液体酶，各种酶的酶活用量为，纤维素酶酶活50～200μ/g绝干浆，脂肪酶酶活80～250μ/g绝干浆，淀粉酶酶活100～300μ/g绝干浆，漆酶酶活100～300μ/g绝干浆；所述的浮选助剂聚氧乙烯烷基醚的用量为绝干浆重量的0.1-0.5％。
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