DE19523389A1

DE19523389A1 - Enzymatic method for the oxidative degradation of fluorescent compounds

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Publication number: DE19523389A1
Application number: DE1995123389
Authority: DE
Inventors: Philippe Dipl Biol Dr Schyns; Juergen Dipl Chem Dr Reiners; Joachim Dipl Chem Dr Koenig; Ulrich Dipl Chem Dr Feldhues; Rainhard Dipl Biol Dr Koch; Eckhard Wenderoth; Udo Dipl Chem Dr Eckstein; Uwe Dipl Chem Dr Vogt
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1995-06-23
Publication date: 1997-01-09
Also published as: WO1997000834A1; EP0835225A1

Abstract

Fluorescent compounds in aqueous systems can be broken down by treatment of said aqueous systems with an enzyme from the group comprising the oxidases and peroxidases and with an oxidising agent taken from the group of compounds containing or forming O2, H2O2 and O2, or H2O2, at a temperature of between 5 and 90 DEG C and a pH value of 5-10. The treatment can be carried out in the presence of surface-active auxiliary agents.

Description

Die Erfindung betrifft eine Methode zum enzymatischen Äbbau von fluoreszieren den Verbindungen, die sich in wäßrigen Systemen befinden, in der solche wäßrigen Systeme mit einer oder mehreren Oxidasen oder Peroxidasen und O₂, H₂O₂ oder Verbindungen, die O₂ bzw. H₂O₂ bilden, behandelt werden.The invention relates to a method for the enzymatic degradation of fluorescence the compounds that are in aqueous systems in which aqueous systems with one or more oxidases or peroxidases and O₂, H₂O₂ or compounds that form O₂ or H₂O₂ are treated.

Fluoreszierende Verbindungen werden hauptsächlich als optische Aufheller eingesetzt. Diese sind Substanzen, die in Lösung oder auf einem Substrat UV-Licht, z. B. den Anteil des Tageslichts bei etwa 280 bis 430 nm, absorbieren und die absorbierte Energie als blaues Fluoreszenzlicht der Wellenlänge von etwa 400 bis 550 nm emittieren. Textilien, Papier, Pappe bzw. Karton erscheinen nach einer Behandlung mit optischen Aufhellern weißer und heller, weil ein Teil des für das Auge nicht wahrnehmbaren Bereichs des Tageslicht-Spektrums in sichtbares Licht umgewandelt wird. Aufheller absorbieren im UV-Bereich bzw. vermindern die Reflexion in diesem Bereich. Bei den sichtbaren Wellenlängen, meist mit einem Maximum bei 430 bis 450 nm, erhöhen sie die Reflexion durch die emittierte Fluoreszenz. Aufheller sind umso effektiver, je weißer das Substrat ist. Sie stellen jedoch keinen Ersatz für eine Bleiche dar. Die industriell wichtigen Aufheller sind Verbindungen, deren Gerüst die 4,4′-Diaminostilben-disulfonsäure, das Distyryl-benzol, Distyryl-biphenyl, Stilbenyl-2H-triazol, bestimmte Benzox azole, Benzofurane und Cumarine als Gerüst enthalten.Fluorescent compounds are mainly used as optical brighteners used. These are substances in solution or on a substrate UV light, e.g. B. absorb the proportion of daylight at about 280 to 430 nm and the absorbed energy as blue fluorescent light of about wavelength Emit 400 to 550 nm. Textiles, paper, cardboard or cardboard appear after a treatment with optical brighteners whiter and lighter because part of the for the eye's imperceptible area of the daylight spectrum into visible Light is converted. Brighteners absorb or reduce in the UV range the reflection in this area. At the visible wavelengths, mostly with a maximum at 430 to 450 nm, they increase the reflection through the emitted fluorescence. Brighteners are the more effective the whiter the substrate is. However, they are not a substitute for bleach. The industrially important ones Brighteners are compounds whose backbone is 4,4'-diaminostilbene disulfonic acid, distyryl-benzene, distyryl-biphenyl, stilbenyl-2H-triazole, certain benzox Azoles, benzofurans and coumarins are included as a framework.

Optische Aufheller werden vielfältig angewandt. So werden bekanntlich Wasch mitteln Aufheller zugesetzt, um die in Textilien vorhandenen Auf heller-Bestandteile, die aufgrund der schlechten Fixierung an der Faser bei einer Wäsche eluiert werden können, zu ersetzen. Bei der industriellen Durchführung solcher Waschvorgänge werden diskontinuierliche oder kontinuierliche Prozesse analog den bekannten Färbeverfahren angewendet. Optical brighteners are used in a variety of ways. This is how washing is known medium brightener added to the existing in textiles lighter components due to poor fixation to the fiber in a Laundry can be eluted to replace it. In industrial implementation Such washing operations become discontinuous or continuous processes applied analogously to the known dyeing processes.

Weiterhin werden optische Aufheller bei der Herstellung von ungestrichenen und gestrichenen Papieren, insbesondere von Druckpapieren, eingesetzt. Der Weißgrad kann hierbei durch den Einsatz bereits sehr geringer Mengen beträchtlich erhöht werden; Aufheller wirken mit stärkster Effizienz im Konzentrationsbereich von 0,002 bis 2,0 Gew.-%, bezogen auf das Substrat, und sollen möglichst mono molekular auf dem Substrat verteilt vorliegen. Zur Papierherstellung können Auf heller direkt der Zellstoffsuspension zugesetzt werden, aus der das Papier durch Entwässerung gebildet wird. Die in der Praxis häufigste Anwendung ist jedoch der Einsatz in der Papieroberfiäche, wobei der Aufheller z. B. über eine Leimpresse zusammen mit anderen Hilfsmitteln, wie Oberfiächenleimungsmitteln oder Stärke, auf die Papieroberfiäche aufgetragen wird. Ein weiteres wichtiges Anwendungs gebiet ist der Zusatz von Aufhellern zu Streichfarben. In der Papierindustrie werden bevorzugt preiswerte Triazinyl-aminostilbene oder Distyryl-biphenyle verwendet.Furthermore, optical brighteners are used in the production of uncoated and coated papers, especially printing papers. The whiteness can be increased considerably by using very small quantities will; Brighteners work with the greatest efficiency in the concentration range of 0.002 to 2.0 wt .-%, based on the substrate, and should be as mono as possible are molecularly distributed on the substrate. For paper making can lighter are added directly to the pulp suspension from which the paper passes Drainage is formed. However, the most common application in practice is Use in the paper surface, the brightener e.g. B. via a size press together with other auxiliaries, such as surface sizing agents or starch, is applied to the paper surface. Another important application area is the addition of brighteners to coating colors. In the paper industry are preferably inexpensive triazinyl aminostilbenes or distyryl biphenyls used.

Bei der Entwicklung, der Herstellung und dem Einsatz optischer Aufheller, beispielsweise in Flüssig- oder Pulverformulierungen, finden seit langem Umwelt- und Sicherheitsaspekte hohe Berücksichtigung. So wurden beispielsweise anionische Aufheller, insbesondere solche mit Sulfonsäuregruppen, so entwickelt, daß sie sich gegenüber Cellulose substantiv verhalten und ausblutecht fixiert sind.In the development, manufacture and use of optical brighteners, For example in liquid or powder formulations, environmental and safety considerations. For example anionic brighteners, especially those with sulfonic acid groups, developed so that they have a substantive behavior towards cellulose and are fixed against bleeding.

Für den Einsatz bei Lebensmittelverpackungspapieren wird gefordert, daß der Aufheller nicht auf das Lebensmittel überwandert, d. h. daß beim Ausbluttest nach DIN 53.991, Blatt 2 die Note 5 erreicht wird. Dies gilt analog für Hygienepapier (DIN 53.991, Blatt 4).For use with food packaging paper, it is required that the Brightener does not migrate to the food, d. H. that after the blood test DIN 53.991, sheet 2 the grade 5 is achieved. This applies analogously to hygiene paper (DIN 53.991, sheet 4).

Seit einiger Zeit wird zunehmend bei nicht oder nur gering aufgehelltem Papier und Karton ein verstärktes Ausbluten von optischen Aufhellern oder anderen fluoreszierenden Verbindungen beobachtet; dies steht offensichtlich im Zusammen hang mit dem erhöhten Einsatz von Sekundärfasern, deren cellulosische Struktur Schädigungen aufweist und daher ursprünglich vorhandenen optischen Aufheller nicht mehr festgebunden enthält. Dies stellt besonders für Hersteller von Lebensmittel-Verpackungspapieren ein Problem dar, da auf diesem Gebiet für die Zulassung gefordert wird, den Ausbluttest mit Note 5 zu bestehen. (Skala von 1 bis 5; höhere Werte zeigen stärkere Ausblutfestigkeit an; Methode DIN 53.991, Blatt 2 und Blatt 4). Neben dem genannten Recycling von aufgehellten Papieren wird als mögliche Ursache der Ersatz der Chlorbleiche bei der Zellstoffherstellung durch die TCF-Bleiche (TCF = Totally Chlorine Free) vermutet. Weitgehend unbekannt ist weiterhin der Einfluß von Deinking-Chemikalien auf die Auf rechterhaltung der Fixierung von Aufhellern. Auch das Verhalten der optischen Aufheller beim Recycling ist noch nicht umfassend untersucht. Im Bereich des Altpapier-Recyclings müßte beispielsweise erreicht werden, daß der Aufheller fest genug an der Faser fixiert bleibt oder von vornherein in geeigneter Weise fixiert wird, um einem Ausbluten vorzubeugen. Dadurch könnte sichergestellt werden, daß auch ursprünglich aufgehellte Sekundärfasern als Rohstoffe für nicht nach träglich aufgehellte Papiere verwendet werden könnten, ohne nachteilige Wirkung zu zeigen. Falls fluoreszierende Verbindungen, die aus der Zellstoffherstellung stammen, oder Aufheller aus den Sekundärfaserstoffen im Papier aufgrund mechanischer oder chemischer Modifizierung nur noch unzureichend fixiert werden, ist eine Anwendung bestimmter Papiersorten für die Verpackung von Lebensmitteln ausgeschlossen, da in diesem Fall der Ausbluttest nicht mehr bestanden wird.For some time now there has been increasing use of paper that is not or only slightly lightened and cardboard increased bleeding from optical brighteners or others fluorescent compounds observed; this is obviously related hang with the increased use of secondary fibers, their cellulosic structure Has damage and therefore originally existing optical brighteners no longer tied down. This poses particularly for manufacturers of Food packaging paper poses a problem because in this area for Admission is required to pass the blood test with grade 5. (Scale of 1 until 5; higher values indicate greater resistance to bleeding; Method DIN 53.991, Sheet 2 and Sheet 4). In addition to the above-mentioned recycling of lightened papers is considered a possible cause of the replacement of chlorine bleach in the pulp production suspected by TCF bleaching (TCF = Totally Chlorine Free). Largely the influence of deinking chemicals on exposure is still unknown maintaining the fixation of brighteners. Even the behavior of the optical Brightener in recycling has not been fully investigated. In the area of Waste paper recycling, for example, would have to ensure that the brightener remains firm remains sufficiently attached to the fiber or appropriately attached from the outset to prevent bleeding. This could ensure that even originally lightened secondary fibers as raw materials for not after lightened papers could be used without adverse effects to show. In the case of fluorescent compounds from pulp production originate, or brightener from the secondary fiber materials in the paper due mechanical or chemical modification only insufficiently fixed is an application of certain types of paper for the packaging of Food excluded, because in this case the blood test is no longer is passed.

Neben dem Verbleib von Aufhellern im Papier und dem dadurch bewirkten Aus tragen dieser Aufheller aus einem Produktionskreislauf einer Papierfabrik besteht weiterhin die Möglichkeit, den Aufheller nach seiner Desorption von der Faser durch die Autbereitung der Waschwässer oder der Flotate aus dem Kreislauf des Papierzellstoffs zu entfernen. Durch die derzeit in der Praxis üblichen Bedingungen und den Einsatz unterschiedlicher Chemikalien in verschiedenen Konzentrationen ist eine Kontrolle des weiteren Verbleibs und etwa des Abbaus von Aufhellern jedoch kaum möglich. Optische Aufheller wurden früher bei der Mtpapieraufbereitung durch Hypochlorit zerstört. Dabei entstehen jedoch chlor organische Verbindungen, die neben der ungünstigen toxikologischen Bewertung in jedem Fall den AOX-Gehalt des Abwassers erhöhen. Eine andere Methode der Zerstörung optischer Aufheller ist die Oxidation durch Persulfat in stark alkalischem Medium. Nachteile dieser Behandlungsmethode sind ein hoher Chemikalienbedarf und die Belastung der Umwelt durch verbleibende Salze.In addition to the presence of brighteners in the paper and the resulting effect wear this brightener consists of a production cycle of a paper mill furthermore the possibility of the brightener after its desorption from the fiber by preparing the washing water or the flotate from the cycle of the To remove paper pulp. By the currently usual in practice Conditions and use of different chemicals in different Concentrations are a control of the further whereabouts and the breakdown hardly possible from brighteners. Optical brighteners used to be used at Paper processing destroyed by hypochlorite. However, this creates chlorine organic compounds in addition to the unfavorable toxicological assessment in any case increase the AOX content of the wastewater. Another method of Destruction of optical brighteners is the oxidation by persulfate in strong alkaline medium. The disadvantages of this treatment method are high Chemical requirements and the environmental impact of remaining salts.

Weiterhin ist es möglich, die Fluoreszenz der Aufheller durch kationische Komponenten, wie z. B. Polyamidamine, Polyamidamin-Epichlorhydrin-Harze, Dicyandiamid-Kondensate oder sonstige Fluoreszenzlöscher zu löschern. Hierbei wird die fluoreszierende Verbindung nicht zerstört, sondern nur durch Komplexbildung unwirksam gemacht. It is also possible to control the fluorescence of the brightener by cationic Components such as B. polyamide amines, polyamide amine-epichlorohydrin resins, To extinguish dicyandiamide condensates or other fluorescence quenchers. Here the fluorescent compound is not destroyed, but only by Complex formation rendered ineffective.

Weitere problematische Abwässer entstehen bei der privaten oder der gewerblichen Wäsche von Textilien, da die eingesetzten Waschmittel, wie oben bereits erwähnt, vielfach optische Aufheller enthalten, die der Ergänzung etwa ausgewaschener Aufheller im Textil dienen sollen, die aber nicht alle bestimmungsgemäß im Textil verbleiben, sondern in den Abwässern der Waschmaschinen auftauchen.Further problematic wastewater is generated in private or commercial Washing of textiles, as the detergents used, as already mentioned above, often contain optical brighteners that complement the washed out Brighteners are intended to serve in textiles, but not all as intended in textiles remain, but appear in the washing machine wastewater.

Aufheller die in Abwässern aus privaten Haushalten oder gewerblichen Anlagen, insbesondere aus der Papier-, Textil- und Waschmittelindustrie enthalten sind, lassen sich in biologischen Abwassereinigungsverfahren nur schwer abbauen. Sie werden weitgehend an Klärschlämmen adsorbiert, die ihrerseits aufwendig entsorgt werden müssen.Brighteners in wastewater from private households or commercial plants, in particular from the paper, textile and detergent industries, are difficult to degrade in biological wastewater treatment processes. she are largely adsorbed on sewage sludge, which in turn is laboriously disposed of Need to become.

Neben der erwähnten Problematik beim Recycling von Altpapier und bei vielfaltige auftretenden anderen Abwässern kann auch bei der Herstellung aufgehellter Papiersorten und Kartonagen ein Problem dadurch auftreten, daß man durch den Zwang zur Vermeidung von Abfall und einen schonenden Umgang mit Ressourcen wie Fasern, Hilfsmittel und Wasser, die hierbei erforderlichen Wasserkreisläufe geschlossen halten möchte, aber mit einer Anreicherung der Aufheller rechnen muß, da ein vollständiges Aufziehen der Aufheller auf die Cellulosefasern nicht gewährleistet ist. Eine weitere Erhöhung der Aufhellermengen im Wasserkreislauf kann sich durch Einsatz von aufgehelltem Ausschuß ergeben.In addition to the problems mentioned in the recycling of waste paper and in the presence of a variety of other wastewater, it can also be lightened during production Types of paper and cardboard a problem occur in that one through the Obligation to avoid waste and careful use of resources such as fibers, auxiliaries and water, the water cycles required for this want to keep closed, but expect an enrichment of the brighteners does not have to, since the whitener is completely drawn onto the cellulose fibers is guaranteed. A further increase in the amount of brightener in the water cycle can result from the use of lightened committee.

Eine Ausschleusung von Aufhellerresten aus dem Siebwasser der Papiermaschinen ist mit den derzeit zur Verfügung stehenden Methoden nicht möglich. Das Problem der Anreicherung von optischen Aufhellern in den Wasserkreisläufen der Papierindustrie wird durch den stark zunehmenden Bedarf an aufgehellten Papieren mit zusätzlich erhöhten Anforderungen an den Weißgrad noch vergrößert.A discharge of brightener residues from the white water of the paper machines is not possible with the methods currently available. The Problem of the enrichment of optical brighteners in the water circuits of the Paper industry is growing due to the rapidly increasing need for lightened papers with increased demands on the degree of whiteness.

Es besteht daher ein großer Bedarf nach einer umweltfreundlichen Methode zur Entfernung von optischen Aufhellern als den wichtigsten Vertretern fluoreszieren der Verbindungen bei der Abwasserbehandlung (Abwässer aus verschiedenen Quellen, wie oben dargelegt), bei der Kontrolle und Überwachung geschlossener Kreisläufe und bei diversen Einsätzen optischer Aufheller in der Papier-, Textil- und Waschmittelindustrie. Das Problem ist für die Papierindustrie besonders wichtig vor dem Hintergrund stark wachsender Quoten für das Altpapier- Recycling, die zur Zeit in Europa bei etwa 30 bis 50% liegen.There is therefore a great need for an environmentally friendly method for Fluorescent removal of optical brighteners as the main representatives of compounds in waste water treatment (waste water from various Sources, as set out above), in the control and monitoring of closed Circuits and in various uses of optical brighteners in paper, textile and detergent industry. The problem is special for the paper industry important against the background of rapidly growing quotas for waste paper Recycling, which is currently around 30 to 50% in Europe.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Methode bereitzustellen, die fluoreszie rende Verbindungen so abbaut, daß eine nachträgliche biologische Abwasserbe handlung möglich ist. Die erfindungsgemäße Methode soll auch auf TCF- Zellstoffe anwendbar sein, bei denen bisher nur eine oxidative Entfernung von fluoreszierenden Verbindungen, z. B. durch Chlor oder Hypochlorit, gegeben ist. Weiterhin sollen die Nachteile der bekannten Verfahren mit ihrem hohen Chemikalien-Einsatz und der Bildung chlorhaltiger Verbindungen überwunden werden; beim Persulfat-Abbau müssen beispielsweise hohe pH-Werte eingestellt werden, was wiederum nach der notwendigen Neutralisation zu einer hohen Salz belastung führt. Neben den genannten chemischen und toxikologischen Nachteilen ist der Einsatz der erwähnten Chemikalien kostenintensiv. Solche Verfahren sind daher wirtschaftlich verbesserungsbedürftig.The object of the invention is therefore to provide a method that fluoresce reducing compounds so that a subsequent biological wastewater action is possible. The method according to the invention should also apply to TCF Pulp may be applicable, for which only an oxidative removal of fluorescent compounds, e.g. B. by chlorine or hypochlorite. Furthermore, the disadvantages of the known methods with their high Use of chemicals and the formation of chlorine-containing compounds are overcome will; For example, when persulfate is broken down, high pH values must be set become what in turn after the necessary neutralization to a high salt load leads. In addition to the chemical and toxicological disadvantages mentioned the use of the chemicals mentioned is cost-intensive. Such procedures are therefore in need of economic improvement.

Es wurde gefunden, daß Oxidasen und Peroxidasen geeignet sind, fluoreszierende Komponenten, beispielsweise optische Aufheller in Abwässern und Kreisläufen, die solche fluoreszierenden Verbindungen enthalten, unter Einsatz von O₂ bzw. H₂O₂ abzubauen.It has been found that oxidases and peroxidases are suitable, fluorescent Components, for example optical brighteners in waste water and circuits, which contain such fluorescent compounds using O₂ or To dismantle H₂O₂.

Einige Anwendungen von Peroxidasen sind bereits vorgeschlagen worden: So ist aus WO 89/09813 bekannt, daß Peroxidasen zur Oxidation von Phenolkörpern einsetzbar sind. Weiterhin werden Peroxidasen zur Bleiche von Holzzellstoff, zur Behandlung von Abwässern der Zellstoff-Industrie oder zum Einsatz in der Textil wäsche vorgeschlagen, im letzteren Falle insbesondere, um das Backstaining zu verhindern. EP 406 617 schlägt Ligninasen in Kombination mit Xylanasen für die Bleiche von Papierzellstoff vor. Enzyme zum Abbau von Lignin werden in EP 429 422 beansprucht. Gemäß US 5.370.770 wird Sojabohnen-Peroxidase beim Deinking von Altpapier eingesetzt. Der Abbau phenolischer Verunreinigungen mit Hilfe von Peroxidasen wird weiterhin in US 5.178 762 vorgeschlagen.Some uses of peroxidases have already been proposed: So is from WO 89/09813 that peroxidases for the oxidation of phenolic bodies can be used. Peroxidases are also used for bleaching wood pulp Treatment of waste water from the pulp industry or for use in textiles lingerie suggested, in the latter case in particular to backstaining too prevent. EP 406 617 proposes ligninases in combination with xylanases for the Bleach from paper pulp before. Lignin degradation enzymes are described in EP 429 422 claims. According to US 5,370,770, soybean peroxidase is used in Deinking of waste paper used. The breakdown of phenolic contaminants with The use of peroxidases is also proposed in US 5,178,762.

Der Einsatz von Oxidasen und Peroxidasen zum enzymkatalysierten oxidativen Abbau von fluoreszierenden Verbindungen, beispielsweise optischen Aufhellern, ist jedoch offensichtlich bisher nicht gelungen, jedenfalls nicht beschrieben, ob wohl die weiter oben genannten Probleme dringend und in der Fachwelt bekannt sind.The use of oxidases and peroxidases for enzyme-catalyzed oxidative Degradation of fluorescent compounds, for example optical brighteners, has obviously not succeeded so far, at least not described whether probably the problems mentioned above are urgent and known to experts are.

Die Erfindung betrifft eine Methode zum oxidativen Abbau von in wäßrigen Systemen vorhandenen fluoreszierenden Verbindungen, die dadurch gekenn zeichnet ist, daß man solche wäßrigen Systeme mit mindestens einem Enzym aus der Gruppe der Oxidasen und Peroxidasen, die sowohl als solche allein vorliegen als auch mit mindestens einem weiteren Enzym mit hydrolytischer Aktivität vergesellschaftet sein können, und mit einem Oxidationsmittel aus der Gruppe von O₂, H₂O₂ und O₂ bzw. H₂O₂ enthaltenden oder bildenden Gemischen bei einer Temperatur von 5 bis 90°C und einem pH-Wert von 5 bis 10 behandelt, wobei die Behandlung in Abwesenheit oder in Gegenwart von grenzflächenaktiven Hilfs mitteln durchgeführt wird.The invention relates to a method for the oxidative degradation of in aqueous Systems existing fluorescent compounds, which are characterized is characterized in that such aqueous systems with at least one enzyme the group of oxidases and peroxidases, both as such alone as well as with at least one further enzyme with hydrolytic activity can be associated, and with an oxidizing agent from the group of O₂, H₂O₂ and O₂ or H₂O₂ containing or forming mixtures in one Temperature of 5 to 90 ° C and a pH of 5 to 10 treated, the Treatment in the absence or in the presence of surfactants means is carried out.

Wäßrige Systeme im erfindungsgemäßen Sinn sind Abwässer aus der Herstellung oder der Behandlung von Textilien, Fasergefügen, wie Papier, Pappe oder Karton, zugrundeliegenden Fasern und Polymeren, insbesondere solchen auf cellulosischer Basis, ferner wäßrige Dispersionen oder Suspensionen solcher Textilienfaser gefüge, Fasern und Polymeren. Das erfindungsgemäße wäßrige System kann ferner eine Behandlungsflotte, beispielsweise eine Textilbehandlungsflotte, bevorzugt einer solchen für BekIeidungstextilien, sein. Fasergefüge, wie Papier, Pappe oder Karton, insbesondere aufgehellte, gestrichene oder ungestrichene Druck- und Schreibpapiere werden üblicherweise bei ihrem Recycling in einem Stofflöser auf geschlagen, von groben Verunreinigungen befreit und anschließend einem Wasch- oder Flotati ons-Deinking unterzogen. Die erfindungsgemäße enzymati sche Behandlung zum Abbau von opüschen Aufhellern kann vor, während oder nach der Ablösung der Druckfarbenbestandteile erfolgen. Der so gereinigte Zellstoff wird danach oft einer weiteren Bleichstufe unterzogen, wobei ebenfalls Enzyme eingesetzt werden können. Für den Fall, daß der optische Aufheller an der Faser absorbiert ist, jedoch im Rahmen des Recyclings zur Herstellung nicht aufgehellter Papiere, Pappen oder Kartonagen dienen soll, kann es vorteilhaft sein, zusätzlich zu den Oxidasen oder Peroxidasen weitere Enzyme einzusetzen, die beispielsweise die Desorption des optischen Aufhellers von der Faser bewirken.Aqueous systems in the sense of the invention are waste water from production or the treatment of textiles, fiber structures, such as paper, cardboard or cardboard, underlying fibers and polymers, especially those based on cellulosic Basis, also aqueous dispersions or suspensions of such textile fiber structure, fibers and polymers. The aqueous system according to the invention can also a treatment liquor, for example a textile treatment liquor, is preferred one for clothing textiles. Fiber structures, such as paper, cardboard or Cardboard, in particular lightened, coated or uncoated printing and Writing papers are usually disposed of in a pulper when they are recycled beaten, freed from coarse impurities and then a washing or flotation-deinking. The enzymatic cal invention Treatment for breaking down opulent brighteners can be before, during or after the ink components are removed. The pulp cleaned in this way is then often subjected to a further bleaching step, also using enzymes can be used. In the event that the optical brightener on the fiber is absorbed, but not brightened in the course of recycling for the production Papers, cardboards or cardboard boxes should serve, it may be advantageous in addition to use further enzymes to the oxidases or peroxidases, for example effect the desorption of the optical brightener from the fiber.

Der erfindungsgemäßen Methode zum oxidativen Abbau mit Hilfe von Enzymen aus der Gruppen der Oxidasen und Peroxidasen sind grundsätzlich alle fluoreszie renden Verbindungen, insbesondere solche, die als optische Aufheller eingesetzt werden, zugänglich. Ein großer Teil solcher fluoreszierender Verbindungen enthält als Molekulgerüst, wie oben bereits genannt, die 4,4′-Diaminostilben-disulfonsäure, das Distyryl-benzol, das Distyryl-biphenyl, das Stilbenyl-2H-triazol, das Benzoxazol, das Benzofuran oder das Cumarin. Von diesen fluoreszierenden Verbindungen sind besonders wichtig solche, die als Molekülgerüst die 4,4′-Diaminostilben-disulfonsäure oder das Distyryl-biphenyl enthalten. Besonders bevorzugt können fluoreszierende Verbindungen der erfindungsgemäßen Methode unterworfen werden, die das 4,4-Diaminostilben-disulfonsäure-Gerüst enthalten. Wichtige Beispiele für fluoreszierende Verbindungen sind beispielsweise solche der FormelThe method according to the invention for oxidative degradation with the aid of enzymes from the groups of oxidases and peroxidases, all are basically fluorescent renden compounds, especially those used as optical brighteners become accessible. A large part of such fluorescent compounds contains as a molecular framework, as already mentioned above, 4,4′-diaminostilbene disulfonic acid, the distyryl-benzene, the distyryl-biphenyl, the stilbenyl-2H-triazole, the Benzoxazole, benzofuran or coumarin. Of these fluorescent Compounds are particularly important those that act as a molecular framework 4,4'-diaminostilbene disulfonic acid or the distyryl biphenyl contain. Especially preferably fluorescent compounds of the method according to the invention be subjected to the 4,4-diaminostilbene-disulfonic acid skeleton. Important examples of fluorescent compounds are, for example of the formula

worin
X₁ Amino, Methylamino, Ethylamino, Dimethylamino, Diethylamino, 2-Hydroxy-ethylamino, 3-Hydroxy-propylamino, Di-(2-hydroxy-ethyl) amino, Di-(2-hydroxy-propyl)-amino, 2-Sulfo-ethylamino, Morpholino, Anilino, Chloranilino, Sulfoanilino, Methylanilino oder Disulfoanilino und
X₂Hydroxy, Methoxy, Ethoxy, Methoxyethoxy, Chlor oder X₁ bedeuten,
Z ein Alkalimetall-, Amin- oder Ammoniumion ist,
sowie solche der Formelwherein
X₁ amino, methylamino, ethylamino, dimethylamino, diethylamino, 2-hydroxyethylamino, 3-hydroxypropylamino, di- (2-hydroxyethyl) amino, di- (2-hydroxypropyl) amino, 2-sulfo ethylamino, morpholino, anilino, chloranilino, sulfoanilino, methylanilino or disulfoanilino and
X _{2 is} hydroxy, methoxy, ethoxy, methoxyethoxy, chlorine or X₁,
Z is an alkali metal, amine or ammonium ion,
as well as those of the formula

worin
X₃ und X₄ Wasserstoff- Methyl, Ethyl, Phenyl oder Sulfophenyl bedeuten,
Z die oben genannte Bedeutung hat,
sowie der Formelwherein
X₃ and X₄ represent hydrogen, methyl, ethyl, phenyl or sulfophenyl,
Z has the meaning given above,
as well as the formula

worin
X₅ Wasserstoft, Methyl, Ethyl, Methoxy, Ethoxy, Chlor oder Sulfo bedeuten, wobei in allen Fällen
Z ein Alkalimetall-, Amin- oder Ammoniumion ist.wherein
X₅ represent hydrogen, methyl, ethyl, methoxy, ethoxy, chlorine or sulfo, in all cases
Z is an alkali metal, amine or ammonium ion.

Solche fluoreszierenden Verbindungen sind beispielsweise aus EP 409 028 be kannt. Wichtige Einzelbeispiele hiervon sind solche der folgenden Formeln (A) bis (G), die zum Teil Produkte der Firma Bayer AG unter dem Handelsnamen Blankophor® sind:Such fluorescent compounds are, for example, from EP 409 028 knows. Important individual examples of this are those of the following formulas (A) to (G), some of the products of Bayer AG under the trade name Blankophor® are:

Zum Einsatz in der erfindungsgemäßen Methode eignen sich Enzyme aus der Gruppe der Oxidasen und Peroxidasen, die gemäß "Enzyme Nomenclature 1984, Academic Press Inc., New York, London" (E. C.) unter die größere Gruppe der Oxidoreduktasen einzureihen sind, die den Elektronen-Transfer zwischen ver schiedenen Stoffen katalysieren. Im folgenden werden Beispiele solcher Enzyme genannt, die im E. C. durch Zifferkombinationen gekennzeichnet sind und auf diese Weise dort aufgefunden werden können:Enzymes from are suitable for use in the method according to the invention Group of oxidases and peroxidases, which according to "Enzyme Nomenclature 1984, Academic Press Inc., New York, London "(E.C.) among the larger group of Oxidoreductases are to be classified, which regulate the electron transfer between ver catalyze different substances. The following are examples of such enzymes called, which are marked in E.C by combinations of numbers and on can be found there like this:

Peroxidasen (E.C. 1.11.1.7)
aus Pflanzen, Mikroorganismen oder Pilzen, wie Meerrettich-Peroxidase, Sojabohnen-Peroxidase oder eine Peroxidase aus Coprinus, beispielsweise Coprinus cinereus oder Coprinus macrorhizus, oder Bacillus, beispielsweise Bacillus pumilus oder Bacillus myxococcus, Trametes Rhizoctonia Pseudomonas Streptomyces Candida. Curvularia Cercospora Polvporus pinsitus, Lignin- Peroxidase, Mn-abhängige Peroxidasen, Peroxidasen von Phanerochaete, Basidiomvceten. Weiterhin seien die Peroxidasen aus WO 93/24618 mit ver besserter Stabilität, Chloroperoxidase und Lactoperoxidase genannt.Peroxidases (EC 1.11.1.7)
from plants, microorganisms or fungi, such as horseradish peroxidase, soybean peroxidase or a peroxidase from Coprinus, for example Coprinus cinereus or Coprinus macrorhizus, or Bacillus, for example Bacillus pumilus or Bacillus myxococcus, Trametes Rhizoctonia Pseudomonas Streptomyces Candida. Curvularia cercospora Polvporus pinsitus, lignin peroxidase, Mn-dependent peroxidases, peroxidases from Phanerochaete, Basidiomvceten. The peroxidases from WO 93/24618 with improved stability, chloroperoxidase and lactoperoxidase may also be mentioned.

Oxidasen (E. C. 1.10.3.1)
Cellobiose-Oxidase aus Phanerocaete chrysosporium oder Humicola, Glucose- Oxidase, Catechol-Oxidase, Polyphenol-Oxidase. Zu den Oxidasen zählen auch die Laccasen (E. C. 1.10.3.2), insbesondere Laccasen von Trametes versicdor Phanerochaete chrvsosporium; solche Enzyme werden beispielsweise von Polvporus pinsitus (Trametes villosa) produziert.Oxidases (EC 1.10.3.1)
Cellobiose oxidase from Phanerocaete chrysosporium or Humicola, glucose oxidase, catechol oxidase, polyphenol oxidase. The oxidases also include laccases (EC 1.10.3.2), in particular laccases from Trametes versicdor Phanerochaete chrvsosporium; such enzymes are produced, for example, by Polvporus pinsitus (Trametes villosa).

Die Peroxidasen werden gemeinsam mit H₂O₂ oder einer H₂O₂ enthaltenden oder bildenden Verbindung als Oxidationsmittel eingesetzt. Neben dem H₂O₂ selbst, meist in Form verschieden hoch konzentrierter und handelsüblicher wäßriger H₂O₂-Lösungen, sind daher zu nennen: Perborate, Persulfate, Percarbonate, Perester, Peroxide, Fenton′s Reagenz, Persäuren oder enzymatische Systeme, die H₂O₂ bilden wie Glucose/Glucose-Oxidase/Sauerstoff, Aniinosäure-Oxidase, Ureat- Oxidase, Cholesterol-Oxidase, Amin-Oxidase oder Alkohol-Oxidase. Oxidasen, unter ihnen die Laccasen, werden mit O₂ oder O₂ enthaltenden oder bildenden Verbindungen oder O₂-Quellen eingesetzt.The peroxidases are together with H₂O₂ or an H₂O₂ or forming compound used as an oxidizing agent. In addition to the H₂O₂ itself, usually in the form of variously concentrated and commercially available aqueous H₂O₂ solutions should therefore be mentioned: perborates, persulfates, percarbonates, Peresters, peroxides, Fenton's reagent, peracids or enzymatic systems that H₂O₂ form like glucose / glucose oxidase / oxygen, anioic acid oxidase, urea Oxidase, cholesterol oxidase, amine oxidase or alcohol oxidase. Oxidases, among them the laccases, containing or forming with O₂ or O₂ Connections or O₂ sources used.

Es kann vorteilhaft sein, zusätzlich zu den erwähnten Enzymen und Oxidations mitteln während der Behandlung weitere Hilfsmittel einzusetzen, wie Metallsalze (z. B. Alkalimetallhalogenide, -sulfate, -phosphate, -acetate usw.), Saccharide (z. B. Cellobiose, Glucose, Fructose, Ribose, Mannose, Galactose, Arabinose, Trehalose, Xanthane), Halogenidionen, Pufferlösungen (z. B. Phosphat-, Borat-, Acetatpuffer) und Reduktions- oder Oxidationsmittel (z. B. NaHSO₃, Na₂S₂O₄ oder Formamidin sulfinsäure bzw. Perborat, Periodat oder Percarbonat). Diese Hilfsmittel können geeignet sein, das elektrochemische Potential der Mischung zu steuern.It may be advantageous in addition to the enzymes and oxidation mentioned means to use other aids during the treatment, such as metal salts (e.g. alkali metal halides, sulfates, phosphates, acetates, etc.), saccharides (e.g. Cellobiose, glucose, fructose, ribose, mannose, galactose, arabinose, trehalose, Xanthans), halide ions, buffer solutions (e.g. phosphate, borate, acetate buffers) and reducing or oxidizing agents (e.g. NaHSO₃, Na₂S₂O₄ or formamidine sulfinic acid or perborate, periodate or percarbonate). These tools can be suitable to control the electrochemical potential of the mixture.

Weiterhin vorteilhaft kann es sein, Beschleuniger für die Wirkung der Peroxidasen oder Oxidasen einzusetzen. Die Wirkung solcher Beschleuniger wird darauf zurückgeführt, daß kurzlebige Radikale oder andere oxidierte Zustände im Reaktionssystem gebildet werden, die am oxidativen Abbau der fluoreszierenden Verbindungen mitwirken können. Ein stabiles oxidiertes Primärprodukt wirkt als Elektronen-Akzeptor, wobei der Elektronen-Akzeptor eine Halbwertszeit besitzt, die größer ist als der Kehrwert der Turn-Over-Number der Oxidation des Beschleunigers, wie es beispielsweise in WO 94/12619 dargestellt wird. Solche Beschleuniger sind beispielsweise Azine der Formel A=N-N=B (WO 94/12620), weiterhin auch N-Methyl-phenothiazin, 3,3′,5,5′-Tetramethyl-benzidin, 4-Amino- 4′-methoxy-stilben, 2,2′-Azino-bis-(3-ethylbenzo-thiazolin-6-sulfonat). Als Be schleuniger können auch Metallionen, Halogenidionen, Phenol, p-Hydroxy-benzoe säure, p-Hydroxybenzolsulfonat, p-Hydroxy-zimtsäure, 7-Hydroxycumarin, Guajacol oder Vanillin eingesetzt werden.It can also be advantageous to have accelerators for the action of the peroxidases or use oxidases. The effect of such accelerators is there attributed that short-lived radicals or other oxidized states in the Reaction system are formed, the oxidative degradation of the fluorescent Connections can participate. A stable oxidized primary product acts as Electron acceptor, the electron acceptor having a half-life, which is greater than the reciprocal of the turn-over number of the oxidation of the Accelerator, as shown for example in WO 94/12619. Such Accelerators are, for example, azines of the formula A = N-N = B (WO 94/12620), also N-methyl-phenothiazine, 3,3 ', 5,5'-tetramethyl-benzidine, 4-amino- 4'-methoxy-stilbene, 2,2'-azino-bis- (3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulfonate). As Be accelerators can also metal ions, halide ions, phenol, p-hydroxy-benzo acid, p-hydroxybenzenesulfonate, p-hydroxy-cinnamic acid, 7-hydroxycoumarin, Guajacol or vanillin can be used.

Die genannten Enzyme aus der Gruppe der Oxidasen und Peroxidasen können sowohl als solche allein vorliegen als auch mit mindestens einem weiteren Enzym mit hydrolytischer Aktivität vergesellschaftet sein. Dieser letztere Fall hat den Vorteil, daß die aus den obengenannten Quellen (Pflanzen, Mikroorganismen oder Pilzen) gewonnenen Enzym-Präparationen, die häufig ein Gemisch mehrerer Enzyme darstellen, nicht in einzelne Enzyme aufgetrennt werden müssen. Hierdurch werden zusätzliche Kosten vermieden. Solche weiteren Enzyme, mit denen Oxidasen und Peroxidasen vergesellschaftet sein können, sind beispielsweise Hydrolasen, wie Cellulasen, beispielsweise von Phanerochaete, Humicola, Fusarium, Pseudomonas, Trichoderma reesei oder Aspergillus; Hemicellulasen, vorzugsweise Xylanasen, wie Pulpzyme HC®; Lipasen, beispielsweise von Pseudomonas, Humicola, Candida, Chromobacter, Aspergillus; Proteasen, beispielsweise NUE 0.6 MPX, Aquaderm , Pyrase®, Alcalase®, Esperase®, Savinase® (Erzeugnisse der Fa. Novo Nordisk); Amylasen, wie Denimax® und andere; Pectinasen, Dehalogenasen und Pullulanasen. Solche weiteren Enzyme sind beispielsweise genannt in WO 91/17243, WO 91/17244, WO 91/10732, US 5.338.403, WO 94/23053 und WO 91/14019. The enzymes mentioned from the group of oxidases and peroxidases can both as such alone and with at least one further enzyme associated with hydrolytic activity. The latter case has the Advantage that from the above sources (plants, microorganisms or Fungi) obtained enzyme preparations, often a mixture of several Represent enzymes, do not have to be separated into individual enzymes. This avoids additional costs. Such other enzymes, with which may be associated with oxidases and peroxidases are, for example Hydrolases, such as cellulases, for example from Phanerochaete, Humicola, Fusarium, Pseudomonas, Trichoderma reesei or Aspergillus; Hemicellulases, preferably xylanases, such as Pulpzyme HC®; Lipases, for example from Pseudomonas, Humicola, Candida, Chromobacter, Aspergillus; Proteases, e.g. NUE 0.6 MPX, Aquaderm, Pyrase®, Alcalase®, Esperase®, Savinase® (products from Novo Nordisk); Amylases such as Denimax® and other; Pectinases, dehalogenases and pullulanases. Such other enzymes are mentioned, for example, in WO 91/17243, WO 91/17244, WO 91/10732, US 5,338,403, WO 94/23053 and WO 91/14019.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, fluoreszierende Verbindungen, beispielsweise Aufheller, die an der Faser adsorbiert sind, durch Mitverwendung grenzflächen aktiver Hilfsmittel zu mobilisieren. Als solche grenzflächenaktive Verbindungen kommen anionische, kationische oder nicht ionische sowie amphotere Tenside in Frage. Beispiele hierfür sind Salze von Fettsäuren, Ammoniumsalze von Fettaminen, Polyether mit langkettigen Mkylresten, wobei die Polyether durch Ethoxylierung und/oder Propoxylierung gebildet werden, partielle Fettsäureester von Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Ölsäure-Sarcoside, Sulfosuccinate, Polyacrylsäure-Derivate mit hydrophoben Seitenketten oder Endgruppen, Polyamidamin-Emulgatoren usw. Solche grenzflächenaktive Hilfsmittel sind dem Fachmann seit langem bekannt.It can also be advantageous to use fluorescent compounds, for example Brighteners, which are adsorbed on the fiber, by using interfaces mobilize active aids. As such, surface active compounds anionic, cationic or non-ionic and amphoteric surfactants come in Question. Examples of these are salts of fatty acids, ammonium salts of Fatty amines, polyethers with long-chain Mkylreste, the polyethers by Ethoxylation and / or propoxylation are formed, partial fatty acid esters of glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, oleic acid sarcosides, sulfosuccinates, Polyacrylic acid derivatives with hydrophobic side chains or end groups, Polyamide amine emulsifiers, etc. Such surfactants are Expert known for a long time.

Die erfindungsgemäße Methode wird bei einer Temperatur von 5 bis 90°C, bevorzugt 10 bis 60°C, besonders bevorzugt 20 bis 55°C und im pH-Bereich von 4 bis 10, bevorzugt von 5 bis 8 durchgeführt. Die Verweilzeit des zu be handelnden wäßrigen Systems im Rahmen der erfindungsgemäßen Methode ist von vielen Faktoren abhängig, so beispielsweise von der Konzentration der fluoreszierenden Verbindung, der Konzentration des Enzyms, der Konzentration des Oxidationsmittels, der Temperatur und des pH-Wertes. In vielen Fällen wird eine Zeitdauer von höchstens 200 Minuten, vielfach von höchstens 60 Minuten und in manchen Fällen von höchstens 10 Minuten erforderlich sein, um anhand von entnommenen Proben zu erkennen, daß die Fluoreszenz weitgehend gelöscht ist oder in einem Maße gelöscht worden ist, der im Einzelfall angestrebt wird. Die Löschung der Fluoreszenz anhand einer entnommenen Probe zeigt hierbei an, daß die zu oxidierende fluoreszierende Verbindung in mindestens zwei Bruchstücke oxidativ gespalten worden ist. Dies läßt sich durch TLC oder HPLC beweisen.The method according to the invention is carried out at a temperature of 5 to 90 ° C. preferably 10 to 60 ° C, particularly preferably 20 to 55 ° C and in the pH range of 4 to 10, preferably carried out from 5 to 8. The dwell time of the be acting aqueous system in the context of the method according to the invention is from depends on many factors, such as the concentration of fluorescent compound, the concentration of the enzyme, the concentration of the oxidizing agent, the temperature and the pH. In many cases a maximum duration of 200 minutes, often a maximum of 60 minutes and in some cases a maximum of 10 minutes may be required to go through from samples taken to recognize that the fluorescence was largely extinguished is or has been deleted to an extent that is sought in individual cases. The Quenching the fluorescence from a sample taken indicates that the fluorescent compound to be oxidized in at least two fragments has been oxidatively split. This can be proven by TLC or HPLC.

Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Methode wird das wäßrige System mit einer Lösung einer Oxidase oder Peroxidase und mit einem der genannten Oxidationsmittel versetzt. Die Konzentration der fluoreszierenden Verbindung kann hierbei im Bereich von 3 parts per billion (ppb) bis hin zu 1 Gew.-% und mehr betragen, wenn es sich beispielsweise um ein aufkonzentriertes Medium mit einer stark fluoreszierenden Verbindung handelt.To carry out the method according to the invention, the aqueous system with a solution of an oxidase or peroxidase and with one of the above Oxidizing agent added. The concentration of the fluorescent compound can range from 3 parts per billion (ppb) to 1% by weight and be more if it is, for example, a concentrated medium with a strongly fluorescent compound.

Die Einsatzmengen an Enzym richten sich nach dem Gehalt an fluoreszierender Verbindung im wäßrigen System. Im allgemeinen wird die Peroxidase in einer Menge von 1 bis 10⁷ PODU (= Peroxidase Units) pro 1 g der fluoreszierenden Verbindung eingesetzt. Die Oxidase wird in einer Menge von 1 bis 10⁷ Laccase Units pro 1 g der fluoreszierenden Verbindung eingesetzt. Unter der Bezeichnung 1 PODU ist die Menge Enzym zu verstehen, die unter Standardbedingungen (0,1 M Phosphat-Puffer, pH = 7, Temperatur = 30°C, 0,88 mM H₂O₂, l,67 mM ABTS) in 1 Minute die Umsetzung von 1 µmol H₂O₂ in einem System katalysiert, in welchem ABTS (= 2,2′-Azino-bis-(3-ethyl-benzthiazolin-6-sulfonsäure)) oxidiert wurde. Unter der Bezeichnung 1 Laccase Unit ist die Menge Enzym zu verstehen, die unter Standardbedingungen (0,1 M Natriumacetat-Puffer, pH = 5, Temperatur = 30°C, Sauerstoff) die Umsetzung von 1 µmol ABTS pro Minute katalysiert. Unter diesen Standardbedingungen wird ein grün-blauer Farbstoff produziert, der bei 418 nm photometrisch gemessen werden kann.The amounts of enzyme used depend on the content of fluorescent Connection in the aqueous system. In general, the peroxidase is in a Quantity from 1 to 10⁷ PODU (= peroxidase units) per 1 g of the fluorescent Connection used. The oxidase is in an amount of 1 to 10⁷ laccase Units used per 1 g of the fluorescent compound. Under the label 1 PODU is the amount of enzyme to be understood under standard conditions (0.1 M phosphate buffer, pH = 7, temperature = 30 ° C, 0.88 mM H₂O₂, l, 67 mM ABTS) catalyzes the conversion of 1 µmol H₂O₂ in one system in 1 minute, in which ABTS (= 2,2'-azino-bis- (3-ethyl-benzothiazoline-6-sulfonic acid)) oxidized has been. The term 1 laccase unit means the amount of enzyme the under standard conditions (0.1 M sodium acetate buffer, pH = 5, temperature = 30 ° C, oxygen) catalyzes the conversion of 1 µmol ABTS per minute. A green-blue dye is produced under these standard conditions can be measured photometrically at 418 nm.

Bei der Annahme einer praxisüblichen Einsatzmenge von 1 Gew.-% Aufheller auf absolut trockenes (atro) Papier beträgt die zum Verschwinden der Fluoreszenz erforderliche Enzymdosierung beispielsweise 10 bis 10⁸ Units pro kg atro Papier, vorzugsweise 100 bis 10⁶ Units pro kg atro Papier. Dies entspricht einer Einsatz menge von 1 µl bis 1000 ml Enzymlösung pro kg atro Papier, bevorzugt 10 µl bis 100 ml pro kg atro Papier, wenn man für eine eingesetzte Enzymlösung eine Aktivität von 10 000 Units/g zugrundelegt. Bei einem abweichenden Gehalt an Units/g ist eine entsprechende Neuberechnung zu machen.Assuming a usual amount of 1% by weight brightener absolutely dry (atro) paper is the one for the disappearance of the fluorescence required enzyme dosage, for example 10 to 10⁸ units per kg of dry paper, preferably 100 to 10⁶ units per kg of dry paper. This corresponds to a bet amount of 1 µl to 1000 ml enzyme solution per kg of dry paper, preferably 10 µl to 100 ml per kg of dry paper, if one for an enzyme solution used Activity based on 10,000 units / g. If the content is different Units / g must be recalculated accordingly.

Die H₂O₂-Konzentration beträgt in dem zu behandelnden wäßrigen System im allgemeinen 0,01 mmol bis 2,0 Mol, bevorzugt 0,1 mmol bis 1 Mol pro Liter. Bezogen auf atro Stoffe der in dem zu behandelnden wäßrigen System vorhanden ist, werden vorzugsweise 0,001 bis 5 Gew.-% H₂O₂, eingesetzt. Will man auf die Menge an fluoreszierender Verbindung abstellen, beträgt die H₂O₂-Menge 1 × 10^-5 bis 1 × 10^-2 Gew.-%, bezogen auf fluoreszierende Verbindung. Für den Fall des Einsatzes von O₂ als Oxidationsmittel kann mit reinem Sauerstoff gearbeitet werden, es kann jedoch auch atmosphärische Luft oder mit Sauerstoff angereicherte atmosphärische Luft benutzt werden; da die O₂-Konzentration der atmosphärischen Luft bei Laccase-Systemen normalerweise ausreichend ist, wird von dieser wohlfeilen Möglichkeit Gebrauch gemacht. Bei einer Kontaktzeit des wäßrigen Systems von 0,1 bis 100 Minuten ist bei pH = 7 und 37°C keine fluoreszierende Verbindung, erkennbar an ihrer Fluoreszenz, mehr nachweisbar. Durch entsprechende Erhöhung der Enzymmenge kann die Reaktionszeit zu kürzeren Werten verschoben werden. The H₂O₂ concentration in the aqueous system to be treated is generally 0.01 mmol to 2.0 mol, preferably 0.1 mmol to 1 mol, per liter. Based on atro substances present in the aqueous system to be treated, 0.001 to 5 wt .-% H₂O₂ are preferably used. If you want to switch to the amount of fluorescent compound, the amount of H₂O₂ is 1 × 10 ^-5 to 1 × 10 ^-2 wt .-%, based on the fluorescent compound. In the case of the use of O₂ as an oxidizing agent, pure oxygen can be used, but atmospheric air or oxygen-enriched atmospheric air can also be used; Since the O₂ concentration of the atmospheric air is normally sufficient in laccase systems, use is made of this inexpensive option. With a contact time of the aqueous system of 0.1 to 100 minutes at pH = 7 and 37 ° C, no fluorescent compound, recognizable by its fluorescence, is more detectable. The reaction time can be shifted to shorter values by correspondingly increasing the amount of enzyme.

Ist das zu behandelnde wäßrige System eine Suspension oder Aufschlämmung, die demnach einen Feststoffgehalt hat, so beträgt dieser Feststoffgehalt 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% der gesamten Suspension oder Auf schlämmung.If the aqueous system to be treated is a suspension or slurry, the accordingly has a solids content, this solids content is 0.1 to 30 wt .-%, preferably 0.5 to 10 wt .-% of the total suspension or Auf slurry.

In den Fällen, in denen sich die fluoreszierenden Verbindungen im adsorbierten Zustand auf einer Festkörperoberfläche befinden, ist es vorteilhaft, zuvor die fluoreszierende Verbindung in Lösung zu bringen. Dazu eignen sich bekannte anionische Tenside oder bei Cellulose als Substrat insbesondere Cellulasen oder Endoglucanasen.In cases where the fluorescent compounds adsorbed in the State on a solid surface, it is advantageous to previously the to bring fluorescent compound in solution. Well-known ones are suitable for this anionic surfactants or in the case of cellulose as the substrate, in particular cellulases or Endoglucanases.

Der Ablauf und die Vollständigkeit des oxidativen Abbaus der fluoreszierenden Verbindung kann durch Messung der Fluoreszenz verfolgt werden. Hierzu kann eine Probe des wäßrigen Systems (Abwasser oder Dispersion oder wäßrige Aufschlämmung) direkt in ein Meßgerät eingebracht werden; es können jedoch auch chromatographische Methoden zur Auftrennung der im wäßrigen System vorhandenen Stoffe eingesetzt werden. Nach beendeter Reaktion kann das Enzym durch einfache pH-Anderung und/oder Temperaturerhöhung desaktiviert werden. In geschlossenen Kreisläufen ist dies im allgemeinen nicht notwendig, so daß hier nur bei nachlassender Enzymaktivität weiteres Enzym nachgesetzt zu werden braucht. Zur Unterbrechung der Enzymaktivität kann auch ein Zusatz von Catalasen dienen. In einer weiteren Ausführungsform kann man auch von der dem Fachmann bekannten Immobilisierung von Enzymen Gebrauch machen, wobei ein Trägermaterial mit Enzymen in immobilisierter Form beispielsweise in einer Säule angeordnet und mit dem zu behandelnden wäßrigen System in Kontakt gebracht wird; eine solche Ausführungsform ist selbstverständlich nur auf gelöste fluoreszierende Verbindungen und nicht auf Dispersionen oder Aufschlämmungen anwendbar.The sequence and completeness of the oxidative degradation of the fluorescent Connection can be followed by measuring fluorescence. This can a sample of the aqueous system (waste water or dispersion or aqueous Slurry) directly into a meter; however it can also chromatographic methods for the separation of those in the aqueous system existing substances are used. When the reaction is complete, the enzyme can be deactivated by simply changing the pH and / or increasing the temperature. In closed circuits, this is generally not necessary, so here to add more enzyme only if the enzyme activity decreases needs. To interrupt the enzyme activity, an addition of Catalases serve. In a further embodiment, one can of the Immobilization of enzymes known to those skilled in the art make use of, wherein Carrier material with enzymes in immobilized form, for example in a column arranged and brought into contact with the aqueous system to be treated becomes; such an embodiment is of course only resolved fluorescent compounds and not on dispersions or slurries applicable.

Die erfindungsgemäße Methode benötigt einen wesentlich geringeren Einsatz an Oxidationsmittel und Hilfsmittel und ermöglicht eine schnellere und umwelt schonendere Entsorgung fluoreszierender Verbindungen. Im Vergleich hierzu beträgt der Chemikalienbedarf bei einem nicht enzymkatalysierten Abbau mit Kalium-peroxodisulfat bei pH = 10,5 und 60°C, einer Stoffdichte von 5 Gew.-% einer Dispersion und einer Behandlungsdauer von 180 Minuten 1 bis 2 Gew.-% Persulfat, bezogen auf den Feststoff (beispielsweise Zellstoff). Im Falle einer Behandlung mit Chlorlauge bei pH = 3 ist ein Einsatz von 0,5 Gew.-% aktivem Chlor, bezogen auf Feststoff (z. B. Zellstoff) nötig, um bei einer Stoffdichte von 2,5 Gew.-% nach 60 Minuten eine Fluoreszenzlöschung zu erreichen. Beim Einsatz von kationischen polymeren Hilfsmitteln werden bis zu 2 Gew.-% des Hilfsmittels eingesetzt, um bei einem Einsatz von 0,8 Gew.-% fluoreszierender Verbindung eine quantitative Löschung zu erreichen. Ein Abbau findet hierbei nicht, oder nur in untergeordnetem Maße statt.The method according to the invention requires considerably less use Oxidizers and auxiliaries and enables faster and more environmentally gentler disposal of fluorescent compounds. In comparison is the chemical requirement for non-enzyme-catalyzed degradation Potassium peroxodisulfate at pH = 10.5 and 60 ° C, a consistency of 5% by weight a dispersion and a treatment time of 180 minutes 1 to 2% by weight Persulfate, based on the solid (e.g. pulp). In case of a Treatment with chlorine liquor at pH = 3 is a use of 0.5% by weight of active Chlorine, based on solid (e.g. pulp) necessary to achieve a consistency of 2.5% by weight to achieve fluorescence quenching after 60 minutes. At the Use of cationic polymeric auxiliaries up to 2 wt .-% of Auxiliary used to be fluorescent when using 0.8 wt .-% Connection to achieve a quantitative deletion. A breakdown takes place here not, or only to a minor extent.

Die durch den enzymatischen Abbau der fluoreszierenden Verbindungen er haltenen Bruchstücke sind in der Regel einem miktobiologischen Abbau in einer Abwasserreinigungsanlage besser zugänglich als die unbehandelten fluoreszieren den Verbindungen. The enzymatic degradation of the fluorescent compounds Holding fragments are usually a microbiological breakdown in one Wastewater treatment plant more accessible than the untreated fluorescent the connections.

Alle %-Angaben beziehen sich auf Gewichtsprozent.All percentages relate to percent by weight.

example 1

Eine Stammlösung mit einer Konzentration von 0,05% (einer 25%igen Lösung) eines Aufhellers der Formel (A) (Beispiel 12 der EP 0 409 028), siehe Formelauflistung weiter oben, wurde in einem 50 mM Kalium-Phosphat-Puffer (pH 7) hergestellt. Die Probe wurde mit 500 Units einer Meerrettich-Peroxidase (Fluka, Nr. 77333) bei 28°C inkubiert. Das Enzym hatte eine Aktivität von 700 Units/mg. 1 Unit oxidiert 1 µmol ABTS (2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazolin-6- sulfonsäure) pro Minute bei 25°C und pH 6.A stock solution with a concentration of 0.05% (a 25% solution) of a brightener of the formula (A) (Example 12 of EP 0 409 028), see Formula listing above was in a 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7). The sample was treated with 500 units of a horseradish peroxidase (Fluka, No. 77333) incubated at 28 ° C. The enzyme had an activity of 700 Units / mg. 1 unit oxidizes 1 µmol ABTS (2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6- sulfonic acid) per minute at 25 ° C and pH 6.

Die Konzentration der Peroxidase betrug 100 Units/µl Aufheller (berechnet für 25%ige Lieferform). Die Wasserstoffperoxid-Konzentration betrug 0,15 mMol/l. Nach verschiedenen Zeiten wurden aus jedem Testansatz Proben gezogen, zentrifugiert und deren Absorption und Fluoreszenz untersucht.The concentration of the peroxidase was 100 units / µl brightener (calculated for 25% form of delivery). The hydrogen peroxide concentration was 0.15 mmol / l. After different times, samples were taken from each test batch, centrifuged and their absorption and fluorescence examined.

Das Absorptionsspektrum wurde mit einem Spektrophotometer im Wellenlängen bereich zwischen 200 und 500 nm aufgenommen. Die Messung der Emission bei 440 nm erfolgte mit Hilfe eines Fluoreszenz-Spektrophotometers bei einer Anregungswellenlänge von 280 bzw. 350 nm.The absorption spectrum was measured using a spectrophotometer in the wavelength range between 200 and 500 nm recorded. Measurement of emission at 440 nm was carried out using a fluorescence spectrophotometer at one Excitation wavelength of 280 or 350 nm.

Conditions of thin layer chromatographic separation

Außerdem wurden die Testlösungen mittels RP-TLC (Reversed-Phase Thin-Layer Chromatography) untersucht:
0,25 mm Kieselgel (Stationäre Phase mit Fluoreszenz-Indikator, RP 18 W/UV 254, Macherey-Nagel),
Wäßriges Eluens mit einem Gehalt an 8,75% (w/v) Oxalsäure und 0,14% (w/v)
Natrium-Heptansulfonat/Methanol/Acetonitril (4 : 1 : 1) in Wasser.The test solutions were also examined using RP-TLC (Reversed-Phase Thin-Layer Chromatography):
0.25 mm silica gel (stationary phase with fluorescence indicator, RP 18 W / UV 254, Macherey-Nagel),
Aqueous eluent containing 8.75% (w / v) oxalic acid and 0.14% (w / v)
Sodium heptanesulfonate / methanol / acetonitrile (4: 1: 1) in water.

Results

Während der Enzymbehandlung (21 Stunden) nahm die Intensität der Absorptionsbande bei 350 nm um 72% ab. Nach der Enzymbehandlung war nur eine geringe Emission bei 440 nm, die bei einem intakten Aufheller-Molekül durch Anregung mit der Wellenlänge 280 oder 350 nm auftritt, zu beobachten. Die Fluoreszenz wurde um 90 bis 95% geschwächt. During the enzyme treatment (21 hours) the intensity of the Absorption band at 350 nm decreases by 72%. After the enzyme treatment was only a low emission at 440 nm that with an intact brightener molecule observed by excitation with the wavelength 280 or 350 nm. The Fluorescence was weakened by 90 to 95%.

Das Stilben-Derivat, das als ein Spot bei Rf = 0,83 eluiert, wurde durch Enzymbe handlung in drei neue Spots umgewandelt, die bei den RrWerten 0,875/0,765/0,73 eluierten. Nach weniger als 200 Minuten war der Spot des Edukts nicht mehr zu sehen.The stilbene derivative, which elutes as a spot at Rf = 0.83, was determined by Enzymbe traded into three new spots, the Rr values 0.875 / 0.765 / 0.73 eluted. The spot of the educt was no longer closed after less than 200 minutes see.

Example 2

Eine Stammlösung mit einer Konzentration von 0,05% (einer 25%igen Lösung, v/v) eines Aufhellers der Formel (A) wurde in einem 50 mM Kalium-Phosphat- Puffer (pH 7) hergestellt. Die Probe wurde mit 10 Units einer Peroxidase (Novozym 502, Fa. Novo Nordisk) bei 37°C inkubiert. Das Enzym ist ein rekombinantes, Häm enthaltendes Enzym, das ursprünglich aus Basidiomyceten isoliert wurde und eine Aktivität von 10 000 PODU/g hat. 1 PODU oxidiert 1 µmol ABTS (2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazolin-6-sulfonsäure, c = 1,67 mM) pro Minute bei 30°C, pH 7 und einer H₂O₂-Konzentration von 0,88 mM. Das Enzym besitzt außerdem eine Nebenaktivität als Amylase.A stock solution with a concentration of 0.05% (a 25% solution, v / v) of a brightener of the formula (A) was in a 50 mM potassium phosphate Buffer (pH 7) prepared. The sample was treated with 10 units of a peroxidase (Novozym 502, Novo Nordisk) incubated at 37 ° C. The enzyme is a recombinant, heme-containing enzyme, originally from Basidiomycetes was isolated and has an activity of 10,000 PODU / g. 1 PODU oxidized 1 µmol ABTS (2,2'-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid, c = 1.67 mM) per minute at 30 ° C, pH 7 and an H₂O₂ concentration of 0.88 mM. The Enzyme also has a side activity as an amylase.

Die Konzentration der Peroxidase betrug 7 Units/µl Aufheller (berechnet für 25%ige Lieferform). Die Wasserstoffperoxid-Konzentration (Einsatz: 30%ig) betrug 0,15 mMol/l. Nach verschiedenen Zeiten wurden aus jedem Testansatz Proben gezogen, zentrifugiert und deren Absorption und Fluoreszenz wie in Beispiel 1 untersucht.The concentration of the peroxidase was 7 units / µl brightener (calculated for 25% form of delivery). The hydrogen peroxide concentration (use: 30%) was 0.15 mmol / l. After different times, each test approach Samples taken, centrifuged and their absorption and fluorescence as in Example 1 examined.

Results

Die Enzymbehandlung führte zu einer Reduktion der Absorption bei 350 nm um ca. 90%. Die Emission bei 440 nm, die bei Anregung mit der Wellenlänge 280 nm oder 350 nm gemessen wird, wurde um 95 bis 98% abgeschwächt.The enzyme treatment led to a reduction in the absorption at 350 nm about 90%. The emission at 440 nm that when excited with the wavelength 280 nm or 350 nm is measured, was attenuated by 95 to 98%.

Das Stilben-Derivat, das ohne Enzymbehandlung (100 Minuten) als ein Spot bei R_f = 0,83 eluiert, wurde durch Enzymbehandlung gespalten, so daß drei neue Spots bei den R_f-Werten 0,875/0,765/0,73 eluierten. Nach 100 Minuten war der Spot des Edukts nicht mehr zu sehen. Nach 100 Minuten war also der Aufheller vollständig fragmentiert. The stilbene derivative, which eluted without an enzyme treatment (100 minutes) as a spot at R _f = 0.83, was cleaved by enzyme treatment so that three new spots eluted at the R _f values 0.875 / 0.765 / 0.73. After 100 minutes, the spot of the educt was no longer visible. After 100 minutes, the brightener was completely fragmented.

Example 3

Beispiel 1 wurde wiederholt mit der Änderung, daß Peroxidase aus Beispiel 2 in einer Konzentration von 700 Units pro µl Aufheller verwendet wurde. Nach wenigen Sekunden war der Aufheller vollständig fragmentiert.Example 1 was repeated with the change that peroxidase from Example 2 in a concentration of 700 units per µl brightener was used. After within a few seconds the brightener was completely fragmented.

Example 4 = control test

Ein entsprechender Versuch analog Beispiel 1, bei dem nur Wasserstoffperoxid, aber kein Enzym eingesetzt wurde, führte unter identischen Bedingungen nicht zur Abnahme der Fluoreszenz. Die Kontrolle mittels Dünnschichtchromatographie ergab nur einen Spot, der dem Aufheller zuzuordnen war.A corresponding experiment analogous to Example 1, in which only hydrogen peroxide, but no enzyme was used, did not lead to identical conditions Decrease in fluorescence. Control by thin layer chromatography resulted in only one spot that was attributable to the brightener.

Example 5 (application example)

100 g Basispapier, bestehend aus 70% gebleichtem Kiefersulfat- und 30% ge bleichtem Birkensulfät-Zellstoff, das 0,25% Wirksubstanz gemäß obiger Formel (A) enthielt und einen CIE-Weißgrad von 125 aufwies, wurde bei einer Stoffdichte von 5% aufgeschlagen (2000 ml, 3000 rpm).100 g base paper, consisting of 70% bleached pine sulfate and 30% ge bleached birch sulfate pulp, the 0.25% active substance according to the above formula (A) and had a CIE whiteness of 125 was at a consistency opened by 5% (2000 ml, 3000 rpm).

Zunächst wurden 7000 Endoglucanase-Einheiten (EGU) Cellusoft L zugegeben (10 h, 50°C).First, 7000 Cellusoft L endoglucanase units (EGU) were added (10 h, 50 ° C).

Bei 37°C und pH 6 wurden 30 000 PODU (3 ml), die gemäß Beispiel 2 bestimmt wurden, der Peroxidase aus Beispiel 2 zudosiert. Dann wurde Wasserstoffperoxid (0,15 mol/l Lösung) zugegeben und 120 Minuten bei 37°C gehalten; Der isolierte Zellstoff wurde teilweise abgebaut.At 37 ° C and pH 6 30,000 PODU (3 ml) were determined according to Example 2 were added, the peroxidase from Example 2. Then hydrogen peroxide (0.15 mol / l solution) added and kept at 37 ° C for 120 minutes; The isolated one Pulp was partially broken down.

Nach beendeter Enzymbehandlung wurde der Faserbrei auf eine Stoffdichte von 0,5% verdünnt und auf einem Rapid-Köthen-Blattbildner ein Papierblatt gebildet. Das gebildete Papierblatt hat einen CW-Weißgrad von 85. Ein nichtaufgehelltes Papier hat üblicherweise einen Weißgrad von 80. Der obige Wert von 85 zeigt demnach den Abbau des Aufhellers an. After the enzyme treatment was finished, the pulp was reduced to a consistency of Diluted 0.5% and a sheet of paper formed on a Rapid-Köthen sheet former. The paper sheet formed has a CW whiteness of 85. An unlightened one Paper usually has a whiteness of 80. The value above shows 85 accordingly the dismantling of the brightener.

Example 6 = comparative example

Die Aufheller-Löschung kann auch euielt werden, wenn man eine 0,5%ige Lösung von Aufheller der Formel (A) bei pH 10,5/60°C mit 2% Kaliumperoxo disulfat 120 Minuten behandelt. Die Bedingungen für den Abbau des Aufhellers sind jedoch wesentlich drastischer (pH, Temperatur) und erfordern eine höhere Einsatzmenge an Oxidationsmittel bei gleichzeitig längerer Verweilzeit.The brightener deletion can also be achieved if you use a 0.5% Solution of brightener of formula (A) at pH 10.5 / 60 ° C with 2% potassium peroxo Disulfate treated for 120 minutes. The conditions for removing the brightener are much more drastic (pH, temperature) and require a higher one Amount of oxidizing agent used with a longer dwell time.

Claims

1. Method for the oxidative degradation of the compounds fluorescing in aqueous systems, characterized in that such aqueous systems with at least one enzyme from the group of oxidases and peroxidases, which are present as such as well as with at least one further enzyme with hydrolytic activity may be associated, and treated with an oxidizing agent from the group of O₂, H₂O₂ and O₂ or H₂O₂ containing or forming compounds at a temperature of 5 to 90 ° C and a pH of 4 to 10, the treatment in the absence or is carried out in the presence of surface-active auxiliaries.

2. Method according to claim 1, characterized in that the socializing with the enzyme and the oxidase in question hydrolytic activity of at least one from the group of cellulose or hemicellulose-degrading enzymes, lipases, amylases, proteases and is dehalogenases.

3. Method according to claims 1 and 2, characterized in that the associated enzyme with hydrolytic, cellulose or hemicellulose degrading activity is cellulase or xylanase or a mixture of both.

4. The method according to claim 1, characterized in that the treatment at 10 to 60 ° C, preferably 20 to 55 ° C is carried out.

5. The method according to claim 1, characterized in that the treatment is carried out at a pH of 5 to 8.

6. The method according to claim 1, characterized in that the treating aqueous system a wastewater or a circulating water Treatment or manufacture of cellulosic material or a Suspension of cellulosic material is.

7. The method according to claim 6, characterized in that the cellulosic Material is paper, cardboard or cardboard.

8. The method according to claim 1, characterized in that the to be dismantled fluorescent compounds as a molecular framework the 4,4'-diaminostilbene disulfonic acid, the distyryl-benzene, the distyryl-biphenyl, the stilbenyl-2H- triazole, benzoxazole, benzofuran or coumarin.

9. The method according to claim 8, characterized in that the to be dismantled fluorescent compounds as a molecular skeleton the 4,4'-diamino styles disulfonic acid or the distyryl-biphenyl, preferably the 4,4'-diamino stilbene disulfonic acid included.