CN1260419A - 一种阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法 - Google Patents

一种阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用生物酶的阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法。要点在于纸浆还原预处理,其条件为:以亚脒磺酸、亚硫酸氢盐、连二亚硫酸盐为还原剂,加入量为按绝干浆重量计0.2～4%(重量);还原反应温度为40～70%;反应时间1～2小时。漆酶氧化的条件为:在介体和非离子表面活性剂存在的情况下,加入100～10,000国际酶活单位/千克绝干浆的漆酶,并通入氧气,反应温度35～65℃,pH5～7,反应时间1～4小时。采用本法在纸浆性能不变的前提下,纸浆白度明显提高,即达84%ISO以上,实现了全无氯工艺,满足了无污染的环保要求。

Description

一种阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法
本发明涉及一种纸浆漂白方法，特别涉及利用生物酶(漆酶的阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法。
传统的纸浆漂白方法产生的废水含有大量的剧毒氯酚化合物，迫使人们对其进行改进。近年来，利用二氧化氯代替氯气的无元素氯的漂白方法取得了长足的发展。但是这种方法在废水中还是能产生有机氯化合物，随着人们对环境的越来越关注，各种无氯漂白的工艺，如氧脱木素，过氧化氢漂，臭氧漂等得到一定的发展。但是这些方法有的设备投资贵，有的选择性差，有，的对纤维素有破坏作用。
自从1986年维凯丽(Viikari)首先提出将生物酶引入纸浆漂白以来，对利用漆酶进行纸浆脱木素处理研究，国际上已有不少报道。欧洲专利EP-A-408,803公开了一种利用漆酶与含氯的化合物漂白纸浆的方法，它可以减少化学药品的用量，但是所产生的废水中还含有少量的有机氯化合物。德国专利DE-A-3,636,208公开了一种用木素降解酶可以脱木素或漂白纸浆的方法；另外欧洲专利EP-A-447,673还公开了利用漆酶和氧化还原势在0.2～0.5V的化学物质存在下，具有良好的脱木素作用。
最近，美国专利US 5,691,193公开了一种利用生物酶与过氧化氢全无氯漂白方法，该专利中酶处理包括漆酶/介体(ABTS或其他的漆酶底物)，或依赖锰过氧化物酶/锰离子/乳酸或草酸等螯合剂加入少量的过氧化氢，然后经螯合处理去金属离子，及碱性过氧化氢漂。
本发明的目的在于利用生物技术提供一种既纸浆白度好，又能保持纸浆性能不变的无污染阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法。
本发明的目的是通过如下措施来实现的：
一种阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法，该方法包括下列步骤：(1)酶处理；(2)螯合处理；(3)过氧化氢漂白；其特征在于：依次包括下列步骤及其工艺条件：
(1)还原预处理：
浆浓2～12％(重量)，阔叶木硫酸盐浆，加入按绝干浆重量计0.2～4％(重量)的还原剂，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在40～70℃下，反应1～4小时，然后洗净；
还原剂为：连二亚硫酸盐、亚脒磺酸、亚硫酸氢盐；
当纸浆卡伯值降至10以下时，可不经还原预处理；
(2)漆酶氧化：
经还原预处理或未经处理卡伯值为10以下的阔叶木硫酸盐浆在用量为0.2～4％(重量)的介体和用量为0.1～2％(重量)的非离子表面活性剂存在的情况下加入用量100～10,000国际酶活单位/千克绝干浆的漆酶和通入0.3～2mPa的氧气，反应温度为35～65℃，PH为5～7，反应时间为1～4小时；
上述工艺中：
介体指：含有N-OH基团的芳香族化合物，
非离子表面活性剂指：吐温、司盘、聚乙二醇烷基酯、聚乙二醇十二烷基醚，
漆酶指：来自真菌(白腐菌)液体发酵或固体发酵液，
每个国际酶活单位为氧化1μg底物(ABTS)所需酶的量；
(3)螯合处理：
经漆酶氧化的纸浆，在中性条件下螯合处理去金属离子；
(4)过氧化氯漂白：
碱性条件下过氧化氢漂白。
本发明要点在于漆酶氧化纸浆前，进行还原处理并在表面活性剂和介体存在的条件下进行漆酶处理。之所以在漆酶氧化纸浆前进行还原处理，是利用还原剂将纸浆中残余木素的一些官能团还原成还原态，提高漆酶于木素反应性能，由于漆酶与木素的反应是自由基过程，更多的还原基团具有更多的反应位点，可能会使木素处于较高的能态，有利于木素与化学试剂反应而溶出。
本发明与现有技术相比具有如下突出的优点：
1、纸浆白度显著提高，经检验，实施例1-6的纸浆白度均在84％ISO以上。
2、纸浆的性能保持不变。
3、本法无污染且工艺简单易操作，极具应用价值，彻底地解决了造纸厂的环境污染问题，社会效益大。
实施例1：桉木硫酸盐浆漂白
步骤1：还原预处理
桉木硫酸盐浆，卡伯值17.5，浆浓2％(重量)条件下，加入按绝干浆计0.2％(重量)的连二亚硫酸钠，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在40℃下反应2小时，然后洗净；
步骤2：漆酶氧化处理
经还原预处理后的纸浆在用量为0.2％(重量)的介体：NHA N-乙酰基-羟基苯胺和用量为0.2％(重量)的表面活性剂吐温80存在下，加入用量500国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌固体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入0.3mPa氧气，漆酶反应条件为温度50℃，PH5.0，反应4小时；
步骤3：螯合处理
经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至10％(重量)，在PH 6.5，50℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应0.5小时，以去金属离子；
步骤4：过氧化氢漂白
用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。
实施例2：杨木硫酸盐浆漂白
步骤1：还原预处理
在浆浓10％(重量)条件下，加入按绝干浆计1％(重量)亚脒磺酸，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在70℃下反应1小时，然后洗净；
步骤2：漆酶氧化处理
经还原预处理后的纸浆在用量为4％(重量)的介体：NHB N-苯甲酰基-羟基苯胺和用量为1％(重量)的表面活性剂司盘存在下，加入用量10,000国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌固体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入0.3mPa氧气，漆酶反应条件为温度65℃，PH6.5，反应1小时；
步骤3：螯合处理
经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至10％(重量)，在PH 7，50℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应0.5小时，以去金属离子；
步骤4：过氧化氢漂白
用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。
实施例3：桉木硫酸盐浆漂白
步骤1：还原预处理
在浆浓5％(重量)条件下，加入按绝干浆计4％(重量)的亚硫酸氢钠，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在50℃下反应2小时，然后洗净；
步骤2：漆酶氧化处理
经还原预处理后的纸浆在用量为2％(重量)的介体：N-E内酰-羟基苯胺和用量为2％(重量)的表面活性剂吐温80存在下，加入用量2,000国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌固体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入0.3mPa氧气，漆酶反应条件为温度45℃，PH5.5，反应2小时；
步骤3：螯合处理
经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至10％(重量)，在PH 7，70℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应0.5小时，以去金属离子；
步骤4：过氧化氢漂白
用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。
实施例4：杨木硫酸盐浆漂白
步骤1：漆酶氧化处理
杨木硫酸盐浆，卡伯值17.2，经深度脱木素硫酸盐浆或氧脱木素酸盐浆卡伯值小于10，在用量为1％(重量)的介体：NHA N-乙酰基-羟基苯胺和用量为1％(重量)的表面活性剂吐温80存在下，加入用量5,000国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌固体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入0.3mPa氧气，漆酶反应条件为温度50℃，PH6，反应1小时；
步骤2：螯合处理
经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至12％(重量)，在PH 5，60℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应1小时，以去金属离子；
步骤3：过氧化氢漂白
用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。
实施例5：桉木硫酸盐浆漂白
步骤1：还原预处理
在浆浓10％(重量)条件下，加入按绝干浆计0.5％(重量)的连二亚硫酸钠，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在65℃下反应1小时，然后洗净；
步骤2：漆酶氧化处理
经还原预处理后的纸浆在用量为1％(重量)的介体：VIO，马尿酸和用量为0.5％(重量)的聚二醇烷基酯存在下，加入用量2,000国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌液体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入2mPa氧气，漆酶反应条件为温度35℃，PH7，反应4小时；
步骤3：螯合处理
经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至10％(重量)，在PH 6，55℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应1小时，以去金属离子；
步骤4：过氧化氢漂白
用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。
实施例6：杨木硫酸盐浆漂白
步骤1：还原预处理
在浆浓4％(重量)条件下，加入按绝干浆计0.5％(重量)的连二亚硫酸钠，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在40℃下反应2小时，然后洗净；
步骤2：漆酶氧化处理
经还原预处理后的纸浆在用量为4％(重量)的介体：HBT 3-羧苯并氮杂环和用量为1％(重量)的聚乙二醇十二烷基醚存在下，加入用量5,000国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌液体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入1mPa氧气，漆酶反应条件为温度65℃，PH5.0，反应2小时；
步骤3：螯合处理
经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至12％(重量)，在PH 6.5，60℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应1小时，以去金属离子；
步骤4：过氧化氢漂白
用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。

Claims (4)

1、一种阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法，该方法包括下列步骤(1)酶处理、(2)螯合处理、(3)过氧化氢漂白，其特征在于漆酶氧化的条件为：
(a)介体和非离子表面活性剂存在的情况下加入用量为100～10,000国际酶活单位/千克绝干浆的漆酶，并通入压力为0.3～2mPa的氧气；
介体为含N-OH基团的芳香族化合物，其用量为0.2～4％(重量)，
非离子表面活性剂为吐温、司盘、聚乙二醇烷基酯、聚乙二醇十二烷基醚，其用量为0.1～2％(重量)；
(b)漆酶氧化反应温度35～65℃；
(c)PH值为5～7；
(d)漆酶氧化反应时间为1～4小时。
2、根据权利要求1所述的一种阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法，其特征在于漆酶氧化前首先对纸浆进行还原预处理，还原预处理的条件为：
(a)加按绝干浆重量计0.2～4％(重量)的还原剂、0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)的纯碱；
(b)还原反应温度为40～70℃；
(c)还原反应时间为1～2小时；
(d)还原剂为：亚脒磺酸、亚硫酸氢盐、连二亚硫酸盐。
3、根据权利要求1和2所述的一种阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法，其特征在于阔叶木硫酸盐浆是指阔叶木常规硫酸盐浆或深度脱木素硫酸盐浆或氧脱木素硫酸盐浆，其浆度为2～12(重量)。
4、根据权利要求1和2所述的一种阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法，其特征在于漆酶来自真菌(白腐菌)液体发酵液或固体发酵液。
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