TWI808999B - 製紙製程中化學效率之增進 - Google Patents

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Abstract

增進製紙系統中化學添加劑之化學效率的方法包括以下步驟：提供稠原料紙漿，該稠原料紙漿包含可溶性木質素、製程用水及基於稠原料紙漿之總重量至少約2重量%之纖維素纖維；及向該稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物以降低其中可溶性木質素之量。該有機聚合物係選自陽離子聚合物、非離子聚合物及其組合。

Description

製紙製程中化學效率之增進
本發明係關於增進製紙系統中化學添加劑之效率的方法。更具體而言，該方法經由使用蟲漆酶及第二組分降低製紙系統之製程用水中可溶性木質素的量。
所提出之解決方案解決了製紙者對最大化各種系統(例如高度或完全封閉再生裱面紙板廠)中化學添加劑之效率、最小化淡水消耗及最小化流出物排放的需要。添加劑之化學效率下降之問題係普遍存在的。淡水資源之缺乏以及淡水使用及流出物排放之不斷增加之成本驅使製紙者減少淡水消耗及再生製程用水。如今，許多再生裱面紙板(RLB)廠每生產1噸紙消耗5 m3 或更少之淡水。
水中溶解之雜質之量可指數地增長且在紙生產中引起許多問題。該等問題包括沈積物形成、氣味增大以及高含量之VFA、COD及高電導率值。溶解及膠體組分之含量增加會影響化學添加劑(例如強度、保留及排水聚合物、上漿劑等)之效率。因此，製紙者必須增加化學添加劑之消耗量。然而，在某些時刻，聚合物載量之增加無助於達到合意性能，特別是在完全封閉造紙廠中。
原生裱面紙板廠儘管比再生裱面紙板廠消耗更多淡水，但仍然面臨著化學效率降低之相同問題。在許多原生裱面紙板廠中，化學添加劑不能充分起作用，且在一些情況下其根本不起作用。
隨著去除陰離子垃圾且更具體而言隨著去除可溶性木質素物質，化學添加劑(例如保留及排水聚合物、乾強度劑、上漿劑及廢水處理聚合物)可增加。
除纖維素及半纖維素之外，木質素亦係木材之主要成分之一。木質素係一種天然、高芳香族及疏水聚合物。對於印刷級紙之生產，大部分木質素藉由牛皮紙製漿被分解且自纖維素中去除。藉由一系列漂白及洗滌階段進一步減少木質素之額外量。然而，對於包裝紙等級之生產，使用其他紙漿來源。該等紙漿來源包括原生紙漿、機械紙漿、半化學機械紙漿及再生纖維，例如OCC (舊瓦楞紙箱)，及諸如此類。該等較低等級紙漿可包括大量木質素。
製紙者已經使用聚合物或酶及其組合來改善生產紙之品質，例如乾強度聚合物。舉例而言，US 9,663,899 B2闡述包含蟲漆酶、脂酶及陽離子固定劑聚合物及視情況蟲漆酶活化劑之組合物用於製紙應用。該專利教示藉由將酶及聚合物施加至木質纖維素纖維來增加乾強度。
US 8,454,798 B2闡述藉由在紙形成之前將含有酶及陽離子促凝劑之組合物施加至製紙紙漿以通常改善排水、保留或二者來製造紙或紙板的方法。主要酶係纖維素酶。所用之其他酶係半纖維素、果膠酶、b-葡聚糖酶、CMC酶、澱粉酶、葡萄糖苷酶、半乳糖苷酶、脂酶、蛋白酶、蟲漆酶或其組合。陽離子促凝劑包括陽離子有機聚合促凝劑及無機陽離子促凝劑。
US 2014/0116635 A1闡述酶及聚合物(包括至少一種陽離子水溶性聚合物及兩性水溶性聚合物或二者)施加至製紙紙漿。酶之清單包括纖維素酶及蟲漆酶或二者。聚合物之清單包括乙醛酸化聚丙烯醯胺(GPAM)、聚乙烯胺(PVAm)、脫羧化聚丙烯醯胺或二甲胺-環氧氯丙烷(EPI-DMA)或其組合。酶-聚合物處理之結果係藉由環壓強度測試(RCT)及瓦楞芯紙測試(CMT)量測之乾強度增加。
先前技術闡述用於改善木質纖維素紙品質之組合物或應用。先前技術涉及殘留之木質素及/或纖維中或纖維表面上存在之其他污染物。先前技術沒有解決製程用水以及製程用水對製紙製程之效應的問題。若製程用水之品質受損，則無論纖維中是否存在污染物，化學添加劑之效率皆會受到影響。
此外，由於低分子量木質素物質之顯著部分之累積，在製程用水中存在可溶性木質素片段非常成問題。工廠製程用水中存在之較小可溶性木質素片段對纖維素纖維無足夠的親和力，且因此在工廠系統中繼續循環。因此，仍有改善之機會。
本揭示內容經由酶促及聚合方法解決了製程用水中溶解之可溶性膠體木質素的問題。本發明內容更具體而言提供增進製紙系統中化學添加劑之化學效率的方法。該方法包括以下步驟：提供稠原料紙漿，該稠原料紙漿包含可溶性木質素、製程用水及基於稠原料紙漿之總重量至少約2重量%之纖維素纖維，及向該稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物以降低其中可溶性木質素之量。此外，有機聚合物係選自陽離子聚合物、非離子聚合物及其組合。
本揭示內容亦提供增進製紙系統中化學添加劑之化學效率的額外方法。此方法包括以下步驟：提供稠原料紙漿，該稠原料紙漿包含可溶性木質素、製程用水及基於稠原料紙漿之總重量至少約2重量%之纖維素纖維；及向該稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種無機促凝劑以降低其中可溶性木質素之量。
相關申請案之交叉參考
本申請案主張於2017年10月3日提出申請之美國臨時申請案第62/567,524號之優先權，該案件之全文以引用方式併入本文中。
揭示去除製紙系統中之可溶性木質素的方法。該新穎方法容許增進製紙添加劑(包括強度添加劑、保留及排水聚合物、上漿劑及其他)之化學效率。本發明揭示用於製紙製程中稠原紙漿之可溶性木質素去除的新方法。該方法包括將蟲漆酶與第二組分一起添加至稠原料紙漿，該第二組分可為(例如)陽離子或非離子聚合物及/或無機促凝劑。該方法可包括在高度封閉之製紙系統中將陽離子或非離子聚合物添加至製紙系統之稠原料紙漿中。自稠原料紙漿中減少木質素並將其固定至纖維上，可顯著提高化學添加劑效率，包括強度、上漿、保留及排水劑之彼等效率。
隨著水封閉之程度增加，由於監管限制或水缺乏，化學添加劑之效率下降。化學效率之降低以及在一些情況下聚合物添加劑性能之完全缺乏通常歸因於有機污染物，該等污染物係工廠製程用水中寬泛定義之物質，統稱為陰離子垃圾。陰離子垃圾通常包括稱為細粉、降解澱粉、降解或改性化學添加劑(例如聚合物以及可溶性溶解膠體木質素)之極短纖維。該等組分對化學添加劑、具體而言陽離子聚合物之性能有不同之影響。使用模型白水系統，基於若干商業再生原生牛皮紙及NSSC造紙廠之組成分析，申請者研究了若干麻煩的組分對陽離子聚合物之效應。木質素儘管並非工廠製程用水中最普遍之物質，但對化學效率之影響最不利。
可溶性木質素係製紙製程用水之溶解及膠體組分中極為麻煩之組分。發現可溶性木質素具有一系列分子量。隨著分子量之減少，吸收於纖維上並自系統中去除之趨勢下降(J. Sundin及N. Hartler在Nordic Pulp and Paper Research Journal，第15卷，第4期，2000，第306-312頁得出結論，低分子量木質素(＜1000 Da)根本不沈澱)。因此，低分子量可溶性木質素物質隨著時間之推移在製程用水中累積且在增加循環次數中，導致聚合添加劑之性能降低。
本揭示內容經由酶促及聚合方法解決了稠原料紙漿中可溶性木質素之問題。可溶性木質素可藉由包含向稠原料紙漿中添加蟲漆酶及非離子及/或陽離子聚合物之處理自製紙製程用水去除。
可用於本揭示內容之非離子聚合物包括(但不限於)聚-噁唑啉、聚氧化乙烯(PEO)、聚氧化乙烯或聚氧化丙烯(PO)之共聚物、聚氧化乙烯及聚氧化丙烯(EO/PO)之共聚物、聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙烯亞胺(PEI)及/或其組合。PEO可為環氧乙烷之均聚物，或環氧乙烷與環氧丙烷及/或環氧丁烷之共聚物。聚氧化乙烯之均聚物係最典型的。該等產品之實例可自LLC (Wilmington, DE)作Perform PB 8714及自Dow Chemical (Midland, MI)作為Ucarfloc 300、302、304及309以乾粉末產品形式獲得。PEO均聚物亦可作為漿液獲得，其中PEO分散於介質中。介質可為乙二醇、丙二醇、聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、甘油及諸如此類及或其組合中之任一者或多者。PEO漿料之實例包括來自Solenis LLC (Wilmington, DE)之Zalta MF 3000。
可用於本發明之非離子或陽離子聚合物可具有式I或II或III。[ B] (式I)[ BcoC] (式II)[ C] (式III)
B表示在一或多種非離子單體聚合之後形成之一或多種不同非離子重複單元。
C表示在一或多種陽離子單體聚合之後形成之一或多種不同陽離子重複單元。
式I及II中之非離子聚合物區B係在一或多種非離子單體聚合之後形成之重複單元。由B涵蓋之可用於本發明之實例性單體包括(但不限於)丙烯醯胺；甲基丙烯醯胺；N-烷基丙烯醯胺，例如N-甲基丙烯醯胺；N,N-二烷基丙烯醯胺，例如N,N-二甲基丙烯醯胺；甲基丙烯酸甲酯；丙烯酸甲酯；丙烯腈；N-乙烯基甲基乙醯胺；N-乙烯基甲醯胺；N-乙烯基甲基甲醯胺；乙酸乙烯酯；N-乙烯基吡咯啶酮及上述中任一者之混合物。本揭示內容預期，可使用其他類型之非離子單體，或可以使用一種以上非離子單體。使用之較佳非離子單體係丙烯醯胺；甲基丙烯醯胺、N-乙烯基甲醯胺。
式II及III中之陽離子聚合物區C係在一或多種陽離子單體聚合之後形成之重複單元。由C涵蓋之可用於本發明之實例性單體包括(但不限於)陽離子烯系不飽和單體，例如二烯丙基二烷基鹵化銨，例如二烯丙基二甲基氯化銨；二烷基胺基烷基化合物之(甲基)丙烯酸酯，例如(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙基酯、(甲基)丙烯酸二乙基胺基乙基酯、(甲基)丙烯酸二甲基胺基丙基酯、(甲基)丙烯酸2-羥基二甲基胺基丙基酯、(甲基)丙烯酸胺基乙基酯及其鹽及四級銨；N,N-二烷基胺基烷基(甲基)丙烯醯胺，例如N,N-二甲基胺基乙基丙烯醯胺及其鹽及四級銨及上述之混合物。最典型者係二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)及二甲基胺基丙基(甲基)丙烯醯胺(DIMAPA)、(甲基)丙烯酸二甲基胺基乙基酯(ADAME)及其鹽及四級銨及上述之混合物。
產生結構II之陽離子聚合物之另一方法係藉由聚合單體，之後進行水解。水解程度可以莫耳濃度計表示為「%水解」或「水解%」。因此，水解聚合物可由「%水解(% hydrolyzed)」來闡述。此外，水解程度可以近似。出於申請者之揭示內容之目的，稱為「50%水解」之聚(乙烯基胺)意指約40%至約60%水解。同樣，約100%水解之聚(乙烯基胺)意指約80%至約100%水解。水解反應導致一些或所有單體轉化成胺，此乃因控制水解反應可改變具有胺官能團之單體之所得百分比。聚(乙烯基胺)可用於本發明中。用於製備聚(乙烯基胺)之單體之實例包括(但不限於) N-乙烯基甲醯胺、N-乙烯基甲基甲醯胺、N-乙烯基酞醯亞胺、N-乙烯基琥珀醯亞胺、N-乙烯基-第三丁基胺基甲酸酯、N-乙烯基乙醯胺及上述中任一者之混合物。最典型者係藉由N-乙烯基甲醯胺之水解製備之聚合物。在共聚物之情形下，非離子單體(例如如上所述之彼等)係典型共聚單體。或者，聚(乙烯基胺)可藉由聚合物之衍生化來製備。此製程之實例包括(但不限於)聚丙烯醯胺之霍夫曼反應(Hofmann reaction)。預期可利用聚(乙烯基胺)或多胺之其他合成途徑。
本發明中可使用(例如)美國專利7323510 (在各種非限制性實施例中，其以引用方式明確併入本文中)中所述之聚合物分散液。舉例而言，本揭示內容中可使用含義以下之分散液：(i) 重量平均分子量大於約1,000,000之高分子量陽離子聚丙烯醯胺，及(ii) 高電荷(衍生自大於約50%、通常約60%陽離子單體)低分子量陽離子分散劑聚合物，其分子量介於約100,000與約500,000之間。用於分散液之組分之典型陽離子單體係針對聚合物區段C列出之彼等。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
式II之非離子單體對陽離子單體之B:C的莫耳%可在約99:1至約1:99、或約80:20至約20:80、或約75:25至約25:75或約40:60至約60:40或約99:1至50:50之範圍內，且最典型者係約99:1至約90:10，其中B與C之莫耳%總計為約100%。應理解，式II或III中可存在一種以上非離子或陽離子單體。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
本揭示內容中使用之陽離子或非離子聚合物可作為乾燥或顆粒狀粉末、水溶液、分散液或反相乳液製造並供應至最終使用者。
陽離子或非離子聚合物之分子量可為約100,000至約1000萬Da，通常大於約250,000。陽離子或非離子聚合物之分子量可為約400,000至約1000萬Da。通常較高分子量之非離子聚合物提供更有效之可溶性木質素去除。例如，當使用非離子聚合物或分散液聚合物時，約100萬或更大之分子量係典型的。對於高電荷(大於60%陽離子單體)之陽離子聚合物(DADMAC或DIMAPA或EPI-DMA)，分子量可為約100,000至最高約1,000,000，或通常為約200,000至最高約500,000。通常，對於低電荷陽離子聚合物(10莫耳%或更少之陽離子單體)，分子量可為約1,000,000至最高約10,000,000道爾頓。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
非離子或陽離子聚合物劑量可為0.01 lb至10 lb聚合物固體/噸爐乾燥紙漿(例如乾供給固體)，或約0.01至約10、或約0.05至約5、或約0.1至約3 lb、或約0.1至約2 lb聚合物固體(例如活性有機聚合物)/噸爐乾燥紙漿(例如乾供給固體)。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
發現藉由向稠原料紙漿中添加蟲漆酶及非離子或陽離子聚合物，可協同地增強自稠原料紙漿中去除可溶性木質素。理論上，蟲漆酶催化低分子量可溶性木質素聚合及氧化偶合成較大分子量物質，由此使得可溶性木質素複合且藉由陽離子或非離子聚合物之去除更有效。
藉由將蟲漆酶與添加無機陽離子促凝劑(如聚氯化鋁、明礬(硫酸鋁)、氯硫酸鋁、氯化羥鋁、氯化鐵(III)、硫酸鐵(III)、氯化鐵(II)、硫酸鐵(II)、聚硫酸亞鐵、熟習此項技術者已知之任何其他基於鋁或鐵之陽離子促凝劑)組合，可進一步增強可溶性木質素之去除。無機陽離子促凝劑之添加劑量可為約0.01 lb至約12 lb乾燥固體/乾燥纖維固體，或更具體而言約0.05至約6 lb乾燥固體/乾燥纖維固體。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
蟲漆酶係來自氧化還原酶家族之酶，已知其催化可溶性木質素及其他芳香族結構之氧化及/或交聯。可假設，利用氧化還原酶(例如蟲漆酶)聚合較小之可溶性木質素片段將促進較高分子量可溶性木質素與纖維素纖維之結合，從而導致稠原料紙漿中可溶性木質素之總體減少。另外，可假設較高分子量可溶性木質素對陽離子聚合物亦具有較高之親和力，且因此共同選擇蟲漆酶及陽離子或非離子聚合物可提供可溶性木質素自工廠水去除之效率協同增進。
本申請案中使用之蟲漆酶可具有微生物、真菌或植物來源，且可與或可不與介體一起使用。介體係促進或保持酶效率之化合物。為了獲得更佳效率，需要存在及流入氧以催化芳香族結構(具體而言與可溶性木質素相關之彼等)之氧化及交聯。蟲漆酶之添加劑量可為約0.01 lb至約5.0 lb產品、更具體而言約0.01至約1.0 lb或約0.1 lb至約1.0 lb/噸爐乾燥紙漿(例如乾供給固體)，其中1磅蟲漆酶產品等效於約500,000個LAMU單位。1 LAMU定義為在標準條件(pH 7.5，30℃)下每分鐘氧化1 mmol丁香醛連氮之酶的量。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
蟲漆酶在約5至約9、更通常約6至約8之pH範圍內及約15℃至約75℃、更通常約35℃至約55℃之溫度範圍內最有效地工作。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
先前技術教示，利用蟲漆酶處理合成白水及工廠用水不會導致可溶性木質素含量之顯著降低(類似趨勢報導於X. Zhang, Pulp and Paper Canada, 101:3, 2000, 第59-62頁中)。然而，非離子或陽離子聚合物與蟲漆酶之組合去除可溶性木質素並固定於稠原料紙漿之纖維素纖維上。將蟲漆酶處理與添加非離子或陽離子聚合物組合，導致可溶性木質素意外地增強。如假設，在蟲漆酶處理時可溶性木質素及可溶性木質素物質之分子量增加為可溶性木質素與高分子量陽離子及非離子聚合物之固定創造了有利條件。
可溶性木質素減少伴隨著實驗室產生或造紙廠製程用水之負Mutek電荷之下降。Mutek電荷定義為濾液中膠體物質之表面電荷。由於可溶性木質素係負Mutek電荷之重要貢獻者之一，預計可溶性木質素減少可將製程用水之負Mutek電荷減少至少約-50 µequ/L，可能約-100 µequ/L，或約-200 µequ/L或更多。
藉由蟲漆酶/聚合物組合處理之稠原料紙漿中可溶性木質素之減少導致化學效率改善。該等效率包括(但不限於)保留及排水聚合物、強度劑、上漿劑及其他之效率。
預計稠原料紙漿中可溶性木質素減少不僅在化學效率增加方面有益，且亦在初級澄清器、嫌氧及需氧消化器之操作方面、對整體廢水處理有益，此乃因去除了藉由傳統水修復方法難以氧化及去除之物質。亦預計可溶性木質素之去除及因此化學效率增進可減少淡水之使用及水封閉增加。
預計可溶性木質素去除可降低製程用水之COD (化學需氧量)及廢水流之COD，包括更難以氧化(或還原)及通常需要使用氧化劑之三級處理的COD部分。進而預計會使廢水處理更有效且更便宜。
可溶性木質素可以此方式僅使用酶(例如蟲漆酶)特異性地去除，該酶特異性地修飾可溶性木質素及可溶性木質素型結構。酶(例如纖維素酶、木聚糖酶、蛋白酶、酯酶)對於自工廠製程用水之可溶性木質素去除不提供類似益處。
酶及聚合物可同時或以連續方式施加至稠原料紙漿或製紙之部分，其中製程用水與纖維素纖維混合，即於稀或稠原料中。然而，藉由施加蟲漆酶、之後向稠原料(例如混合箱、機器箱)中添加聚合物來實現最佳效率。稠原料紙漿可定義為製程用水與纖維素纖維之混合物，纖維稠度為約2%或更高，例如約2至約3、約3至約4、約2至約4或約4%。在稠原料中施加酶及聚合物使得可將可溶性木質素移除至纖維上並因此移除至成品紙中。
可發現所提出之處理不僅在主要利用OCC纖維來源之RLB造紙廠中且亦在利用原生紙漿、脫墨紙漿(DIP)、未漂白牛皮紙漿(UBSK)、機械紙漿(如熱機械紙漿(TMP))、半化學機械紙漿(如中性亞硫酸鹽半化學(NSSC))、回收報紙、回收組織或其他纖維來源之造紙廠中有益於聚合物添加劑效率增進。
亦提供增進製紙系統中化學添加劑之效率的方法，其包含向稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種無機促凝劑以減少稠原料紙漿中可溶性木質素之量。其他實施例 ：
在各種實施例中，此提供增進製紙系統中化學添加劑之化學效率的方法。該方法包括以下步驟：提供稠原料紙漿，該稠原料紙漿包含可溶性木質素、製程用水及基於稠原料紙漿之總重量至少約2重量%之纖維素纖維；及向該稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物以降低其中可溶性木質素之量。此外，有機聚合物係選自陽離子聚合物、非離子聚合物及其組合。此方法亦提供增進製紙系統中化學添加劑之化學效率的額外方法。此方法包括以下步驟：提供稠原料紙漿，該稠原料紙漿包含可溶性木質素、製程用水及基於稠原料紙漿之總重量至少約2重量%之纖維素纖維；及向該稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種無機促凝劑以降低其中可溶性木質素之量。
在一個實施例中，有機聚合物係陽離子。在另一實施例中，陽離子聚合物具有通式II：[B共C-]，其中B表示在一或多種非離子單體聚合之後形成之一或多種不同非離子重複單元且C表示在一或多種陽離子單體聚合之後形成之一或多種不同陽離子重複單元。在另一實施例中，式II之非離子單體對陽離子單體之B:C的莫耳%係約99:1至約1:99、或約80:20至約20:80、或約75:25至約25:75或約40:60至約60:40或約99:1至約50:50。在另一實施例中，式II之非離子單體對陽離子單體之B:C的莫耳%係約99:1至約90:10。在又一實施例中，有機聚合物具有通式II：[C-]，其中C表示在一或多種陽離子單體聚合之後形成之一或多種不同陽離子重複單元。在另一實施例中，陽離子或非離子聚合物係選自陽離子聚丙烯醯胺、聚乙烯胺、聚伸乙亞胺、二烯丙基二甲基氯化銨聚合物、三烷基胺基烷基(甲基)丙烯醯胺聚合物、環氧氯丙烷-二甲胺共聚物、聚氧化乙烯聚合物、聚氧化乙烯/聚環氧丙烷共聚物、聚-噁唑啉及其組合。或者，陽離子聚丙烯醯胺係衍生自至少一種選自以下之單體：二烯丙基二甲基氯化銨、(甲基)丙烯酸N,N,N-三烷基胺基烷基酯、N,N,N-三烷基胺基烷基(甲基)丙烯醯胺、環氧氯丙烷-二甲胺及其組合。此外，陽離子聚合物可包括聚乙烯胺，其中聚乙烯胺係衍生自至少一種選自以下之單體：N-乙烯基甲醯胺、N-乙烯基甲基甲醯胺、N-乙烯基酞醯亞胺、N-乙烯基琥珀醯亞胺、N-乙烯基-第三丁基胺基甲酸酯、N-乙烯基乙醯胺及上述中任一者之混合物，其中通常至少一種單體係N-乙烯基甲醯胺。在另一實施例中，陽離子聚合物係包含以下之聚合物分散液：(i) 高分子量陽離子聚丙烯醯胺及(ii) 低分子量高電荷之陽離子分散劑聚合物。在又一實施例中，非離子或陽離子聚合物之重量平均分子量係約100,000至約1000萬Da且通常約400,000至約1000萬Da。或者，有機聚合物係非離子的。此外，非離子聚合物之重量平均分子量可為約400,000至約1000萬Da且通常約1,000,000至約10,000,000 Da。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
在其他實施例中，本揭示內容提供增進製紙系統中化學添加劑之效率的方法，其包含向稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物以降低稠原料紙漿中可溶性木質素之量；其中有機物包括重量平均MW大於約1,000,000且小於約1000萬道爾頓之聚氧化乙烯聚合物。或者，本揭示內容提供增進製紙系統中化學添加劑之效率的方法，其包含向稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物以降低稠原料紙漿中可溶性木質素之量；其中有機物包括重量平均MW大於約200,000且小於約1000萬道爾頓之陽離子聚丙烯醯胺。此外，稠原料紙漿之蟲漆酶劑量可為約0.01 lb至約5.0 lb產品，更通常約0.1 lb至約1.0 lb/噸爐乾燥紙漿(例如乾供給固體)。在其他實施例中，有機聚合物係以0.01 lb至10 lb聚合物固體/噸爐乾燥紙漿(例如乾供給固體)或約0.01至約10、或約0.05至約5、或約0.1至約3 lb聚合物固體(例如活性有機聚合物)/噸爐乾燥紙漿(例如乾供給固體)之量添加至稠原料紙漿。在又一些實施例中，至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物係以依序方式添加至稠原料紙漿中，其中稠原料紙漿可為製程用水及稠度為約2%或更高之纖維素纖維的漿料。或者，至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物係以並行方式添加至稠原料紙漿中，其中稠原料紙漿可定義為製程用水及稠度為約2%或更高之纖維素纖維的漿料。在其他實施例中，有機聚合物包括均聚物。或者，有機聚合物包括共聚物。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
在又一些實施例中，藉由在約280 nm下UV-VIS光譜中吸光度之降低來監測可溶性木質素之去除，且與在將蟲漆酶及陽離子或非離子聚合物添加至稠原料中之前之系統相比，約24小時後之吸光度降低約5%或更高。或者，稠原料紙漿包括纖維素纖維來源，其中纖維素纖維來源係選自OCC、脫墨紙漿、原生纖維、機械紙漿、未漂白牛皮紙漿或其混合物。此外，稠原料紙漿可包括纖維素纖維來源，其中纖維素纖維來源包括再生紙。在其他實施例中，製紙系統中之至少一種化學添加劑係選自保留及排水聚合物、強度劑及上漿劑及其組合。在其他實施例中，與在將蟲漆酶及陽離子或非離子聚合物添加至稠原料中之前之系統的COD相比，在製程用水或廢水流中之COD降低至少約5%。甚至進一步地，該方法可進一步包括將無機促凝劑添加至稠原料中。在其他實施例中，無機促凝劑係選自硫酸鋁、氯化鋁、氯化羥鋁、聚氯化鋁、聚硫酸鋁、氯化鐵(III)、硫酸鐵(III)、氯化鐵(II)、硫酸鐵(II)、聚硫酸亞鐵及其組合。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
本揭示內容亦提供包括以下步驟之方法：提供稠原料紙漿，該稠原料紙漿包含可溶性木質素、製程用水及基於稠原料紙漿之總重量至少約2重量%之纖維素纖維；及向該稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種無機促凝劑以降低其中可溶性木質素之量。在各種實施例中，稠原料紙漿之蟲漆酶劑量係約0.01 lb至約5.0 lb產品，且更通常約0.1 lb至約1.0 lb/噸爐乾燥紙漿(例如乾供給固體)。在其他實施例中，無機陽離子促凝劑係以約0.01 lb至約12 lb乾固體/噸乾燥纖維固體、或更具體而言約0.05至約6 lb乾固體/噸乾燥纖維固體之量添加至製紙系統中。在其他實施例中，至少一種蟲漆酶及至少一種無機陽離子促凝劑係以依序方式添加至稠原料中之稠原料紙漿中，其中稠原料紙漿可定義為製程用水及稠度為約2%或更高之纖維素纖維的漿料。在又一些實施例中，至少一種蟲漆酶及至少一種無機陽離子促凝劑係以並行方式添加至稠原料紙漿中，其中稠原料紙漿可定義為製程用水及稠度為約2%或更高之纖維素纖維的漿料。此外，可藉由在280 nm下UV-VIS光譜中吸光度之降低來監測可溶性木質素之去除，且與在將蟲漆酶及無機陽離子促凝劑添加至稠原料中之前之系統相比，約24小時後之吸光度降低約5%或更高。在其他實施例中，稠原料紙漿包括纖維素纖維來源，其中纖維素纖維來源係選自OCC、脫墨紙漿、原生纖維、機械紙漿、未漂白牛皮紙漿或其混合物。另外，稠原料紙漿可包括纖維素纖維來源，其中纖維素纖維來源包括再生紙。在替代實施例中，製紙系統中之至少一種化學添加劑係選自保留及排水聚合物、強度劑及上漿劑及其組合。在其他實施例中，與在將蟲漆酶及無機陽離子促凝劑添加至稠原料中之前之系統相比，與COD相比，COD在製程用水或廢水流中降低至少約5%。此外，無機促凝劑可選自硫酸鋁、氯化鋁、氯化羥鋁、聚氯化鋁、聚硫酸鋁、氯化鐵(III)、硫酸鐵(III)、氯化鐵(II)、硫酸鐵(II)、聚硫酸亞鐵及其組合。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
在各種實施例中，本揭示內容提供增進製紙系統中化學添加劑之效率的方法，其中該方法包括以下步驟：提供稠原料紙漿，該稠原料紙漿包含可溶性木質素、製程用水及基於稠原料紙漿之總重量至少約2重量%之纖維素纖維；及向該稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物以降低其中可溶性木質素之量。此外，有機聚合物係選自陽離子聚合物、非離子聚合物及其組合。在另一實施例中，基於製程用水之總重量，稠原料紙漿包括至少約3或4重量%之纖維素纖維。在該等實施例中，纖維素纖維係衍生自NSSC紙漿、OCC紙漿、脫墨紙漿、原生纖維、機械紙漿、未漂白牛皮紙漿或其組合。在另一實施例中，有機聚合物係陽離子且具有通式II：[B-co-C] (II)，其中B係在一或多種非離子單體聚合之後形成之一或多種非離子重複單元，C係在一或多種陽離子單體聚合之後形成之一或多種不同陽離子重複單元，且-co-指示聚合物為B及C之共聚物。在另一實施例中，式II之非離子單體對陽離子單體之B:C的莫耳%係約75:25至約25:75。在又一實施例中，有機聚合物具有通式III：[-C-]，其中C係在一或多種陽離子單體聚合之後形成之一或多種不同陽離子重複單元。在另一實施例中，有機聚合物係選自陽離子聚丙烯醯胺、聚乙烯胺、聚伸乙亞胺、二烯丙基二甲基氯化銨聚合物、三烷基胺基烷基(甲基)丙烯醯胺聚合物、環氧氯丙烷-二甲胺共聚物、聚氧化乙烯聚合物、聚氧化乙烯-聚環氧丙烷共聚物、聚噁唑啉及其組合。在又一實施例中，陽離子聚丙烯醯胺係衍生自至少一種選自以下之單體：二烯丙基二甲基氯化銨、(甲基)丙烯酸N,N,N-三烷基胺基烷基酯、N,N,N-三烷基胺基烷基(甲基)丙烯醯胺、環氧氯丙烷-二甲胺及其組合。在另一實施例中，陽離子聚合物包括衍生自至少一種選自以下之單體的聚乙烯胺：N-乙烯基甲醯胺、N-乙烯基甲基甲醯胺、N-乙烯基酞醯亞胺、N-乙烯基琥珀醯亞胺、N-乙烯基-第三丁基胺基甲酸酯、N-乙烯基乙醯胺及其組合。在又一實施例中，有機聚合物係包含以下之聚合物分散液：(i) 重量平均分子量大於約1,000,000 g/mol之高分子量陽離子聚丙烯醯胺，及(ii) 衍生自大於約50 wt%陽離子單體且重量平均分子量為約100,000至約500,000 g/mol的低分子量陽離子分散劑聚合物。在額外實施例中，非離子或陽離子聚合物之重量平均分子量為約100,000至約1000萬Da。在另一實施例中，有機聚合物係非離子的且重量平均分子量為約1,000,000至約10,000,000 Da。在另一實施例中，有機聚合物係重量平均分子量大於約1,000,000且小於約1000萬Da之聚氧化乙烯聚合物。在另一實施例中，有機聚合物係重量平均分子量大於約200,000且小於約1000萬Da之陽離子聚丙烯醯胺。在另一實施例中，蟲漆酶係以約0.1磅至約1.0磅/噸爐乾燥供給固體的量添加至稠原料紙漿。在另一實施例中，有機聚合物係以約0.05至約5乾磅有機聚合物(例如活性有機聚合物)/噸乾燥供給固體之量添加至稠原料紙漿。在另一實施例中，稠原料紙漿中可溶性木質素之量的降低係由以下證明：與不含至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物之製程用水相比，24小時後於約280 nm下量測之UV-VIS光譜中之吸光度降低至少5%。在另一實施例中，與不含至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物之製程用水之化學需氧量相比，該製程用水展現之化學需氧量降低至少約5%。在另一實施例中，該方法包括向稠原料紙漿中添加無機促凝劑之步驟，其中無機促凝劑係選自硫酸鋁、氯化鋁、氯化羥鋁、聚氯化鋁、聚硫酸鋁、氯化鐵(III)、硫酸鐵(III)、氯化鐵(II)、硫酸鐵(II)、聚硫酸亞鐵及其組合。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。
在又一實施例中，本揭示內容提供增進製紙系統中化學添加劑之化學效率的額外方法。此方法包括以下步驟：提供稠原料紙漿，該稠原料紙漿包含可溶性木質素、製程用水及基於稠原料紙漿之總重量至少約2重量%之纖維素纖維；及向該稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種無機促凝劑以降低其中可溶性木質素之量。在各種實施例中，無機促凝劑係選自硫酸鋁、氯化鋁、氯化羥鋁、聚氯化鋁、聚硫酸鋁、氯化鐵(III)、硫酸鐵(III)、氯化鐵(II)、硫酸鐵(II)、聚硫酸亞鐵及其組合。在各種非限制性實施例中，所有值及值之範圍(包括上述之彼等值及介於彼等值之間)在本文中明確地涵蓋用於本文。實例
該等研究中使用之酶蟲漆酶(EC 1.10.3.2)可自Solenis LLC (DPC-757酶產品)商購獲得。基於眾所周知之受質丁香醛連氮之氧化速率，蟲漆酶產品之活性報告為蟲漆酶單位。1磅DPC-757約等效於500,000 LAMU單位。
此測試中使用之聚合物產品係Perform PK2320 (陽離子聚丙烯醯胺之水分散液，28%活性物質)、Hercobond 5475 (10莫耳%陽離子聚丙烯醯胺粉末產物，100%活性)及Zalta MF 3000 (25%活性聚氧化乙烯分散產品)，所有皆係Solenis LLC產品。聚合物之添加量係以每噸乾紙之活性聚合物磅數給出。將聚合物及酶在添加至製程用水或原料之前溶解於水中，以製備2,500 ppm溶液。 聚合物
用於測試之合成白水係藉由添加若干無機組分(氯化鈣、硫酸鈉及乙酸鈉)及有機組分(陰離子澱粉、可溶性木質素、聚丙烯酸鈉、油酸鈉、乙酸及半乳糖醛酸)製成。所得混合物之電導率在4,700-5,000 uS/cm範圍內，且pH在6.1-6.3之範圍內。實驗以250或500 g規模執行，中等混合，且溫度接近40-45℃。作為纖維來源，使用4%稠度之OCC 「舊瓦楞紙箱」。在使用之前，將OCC精製至340 C.S.F.自由度。
所有實例之UV-VIS吸光度如下進行。處理後，經由355微米篩過濾纖維漿料，且將濾液稀釋10倍，並藉由UV-VIS光譜法在280 nm下分析可溶性木質素含量。基於UV-VIS吸光度值，計算可溶性木質素之減少%。實例 1 ：
在纖維/水漿料中執行測試以模仿OCC稠原料處理之條件。根據上述配方製備合成白水，所得電導率為4700 μS/cm，且pH 6.2。向合成白水中添加25% OD稠度之脫水OCC纖維，其添加量使得纖維漿料之稠度接近4%。在稠原料中量測可溶性木質素之量，且其為300 ppm。然後將所得纖維漿料分至四個單獨容器中，添加處理，且然後將漿液置於45℃浴中並適度混合30分鐘。處理後，經由355微米篩過濾纖維漿料，將濾液稀釋10倍，並藉由UV-VIS光譜法在280 nm下分析可溶性木質素含量。基於UV-VIS吸光度值，計算木質素之減少%。
僅添加蟲漆酶((1 lb/噸)不會導致可溶性木質素含量之任何顯著變化(-1.0%)，例如如表1及圖1中之結果所示。添加Perform PK2320 (1 lb/噸) Solenis LLC聚合物產品導致可溶相中木質素減少39.3%。蟲漆酶處理結合添加Perform PK2320 (各自1 lb/噸)導致木質素去除額外增強至46.6%。聚合物及蟲漆酶之組合在可溶性木質素自可溶相去除中起協同作用。如下所述，表1包括與藉由施加蟲漆酶、Perform PK2320聚合物產品及其組合去除可溶性木質素有關之數據。 表1
在較低之蟲漆酶及聚合物劑量下亦觀察到木質素去除增強。表2及圖2闡述對於酶及聚合物二者，藉由0.5 lb/噸之蟲漆酶及Perform PK 2320聚合物之木質素去除。如上述實例中所示，僅添加蟲漆酶不會導致可溶性木質素之任何顯著減少(2.5%)。添加0.5 lb/噸之聚合物產品導致中等14.5%之木質素去除。施加蟲漆酶、之後聚合物增強木質素去除至23.0%。如下所述，表2包括與藉由施加0.5 lb/噸劑量之蟲漆酶、Perform PK2320聚合物產品及其組合去除可溶性木質素有關之數據。 表2 實例2
測試Zalta MF 3000 (高分子量聚氧化乙烯，PEO分散產物)及蟲漆酶之組合。僅添加蟲漆酶(1 lb/噸)不會導致可溶性木質素含量之任何顯著變化(2.1%)，參見(例如)表3及圖3中之結果。添加PEO聚合物產品(1 lb/噸)導致可溶相中木質素減少44.2%。蟲漆酶處理結合添加PEO聚合物產品(各自1 lb/噸)導致木質素去除額外增強至52.1%。聚氧化乙烯聚合物及蟲漆酶之組合在木質素自可溶相去除中起協同作用。如下所述，表3包括與藉由施加蟲漆酶蟲漆酶及Zalta MF3000 (聚氧化乙烯)聚合物產品及其組合去除可溶性木質素有關之數據。 表3 實例 3
此實驗顯示，蟲漆酶聚合物之效應極具特異性，且與各種聚合物組合之其他酶不起作用且不會增強木質素之去除。舉例而言，重複實例1之方法，只是使用木聚糖酶代替蟲漆酶。如上文實例1中，酶及聚合物二者皆係以1lb/噸測試。僅添加木聚糖酶(1 lb/噸)不會導致可溶性木質素含量之任何顯著變化，例如如表4及圖4中之結果所示。添加Perform PK2320 (1 lb/噸)聚合物產品導致可溶相中木質素減少32%。木聚糖酶處理結合添加Perform PK2320 (各自1 lb/噸)不會導致木質素去除之任何額外增強。添加木聚糖酶後，其下降了3.5%。木聚糖酶無助於自製程用水去除可溶性木質素。當與聚合物組合時，木聚糖酶不會增強木質素之去除。如下所述，表4包括與藉由施加木聚糖酶及Perform PK2320聚合物產品及其組合去除可溶性木質素有關之數據。 表4 實例 4
在實例4中使用來自100%封閉之RLB(再生襯板)工廠之白水。添加脫水之OCC纖維以達到接近4%之最終纖維素纖維稠度。然後，將樣品(各自500 g)置於45℃浴中30分鐘，其中一半樣品用0.25 lb/噸蟲漆酶處理，之後添加1.0 lb/噸Perform PK 2320。另一半樣品未用酶或聚合物處理。30 min後，自浴中移出所有樣品，冷卻至室溫並經由355微米過濾器過濾。收集濾液，藉由UV-VIS在280 nm下且針對Mutek電荷進行分析，且然後用於排水測試。結果闡述於下表5中。
藉由Mutek PCD-02粒子電荷檢測器使用polydadmac 0.001mol/L溶液作為滴定劑量測Mutek電荷。在Mutek量測之前將濾液稀釋5倍。
利用可自AB Akribi Kemikonsulter, Sundsvall, Sweden獲得之動態排水分析儀測試設備測定本揭示內容之排水活性。測試裝置向分離介質之底部施加300毫巴之真空。該裝置電子地量測施加真空與真空斷點之間之時間，即空氣/水界面通過增稠纖維墊之時間。其將此值報告為排水時間。較短排水時間係典型的。向DDA中添加500 ml原料，且在300毫巴壓力之總儀器真空下執行排水測試。
對於排水測試，將脫水OCC纖維(25%稠度)添加至經處理或未經處理之白水濾液中以產生0.7%稠度之纖維/白水漿料。排水測試在具有或無排水助劑Hercobond 5475 (10莫耳%陽離子聚丙烯醯胺)下執行。下文之表6及圖5概述排水測試結果。
測試結果指示，用酶及陽離子聚合物進行白水處理導致可溶性木質素(10倍稀釋後量測之280 nm下之吸光度)及負Mutek電荷下降(參見表5中之結果)且最終導致排水時間減少(表6)。結果亦指示，原始(「髒」)水中之排水時間不隨著1至2 lb/噸之排水助劑荷載增加而變化(參見表6及圖5)。實例6-3及6-5顯示具有不同排水助劑劑量之近似相等之排水。與經處理系統相比，經處理實例6-4及6-6導致改善之排水及更有效之排水輔助。在經處理之工廠水中，隨著排水聚合物劑量自1 lb/噸增加至2 lb/噸，排水時間繼續下降。
此外，在經處理水中，甚至用1 lb/噸Hercobond 5475之排水時間係11.28 sec，且其低於向未處理水中添加2 lb/噸相同聚合物的排水時間，即12.08 sec。因此，聚合物助劑之效率隨著酶/聚合物水處理而增加且排水助劑劑量可減少至少50%。
此數據展現來自100%封閉再生裱面紙板廠之白水中排水助劑Hercobond 5475之效率改善。用酶/聚合物組合進行之稠原料處理導致排水時間減少，因此在處理水中1 lb/噸之聚合物之效率超過未處理之製程用水中2 lb/噸含量之聚合物性能。如下所述，表5包括經處理(蟲漆酶/Perform PK 2320，0.25/1.0 lb/噸添加至稠原料)對未處理之濾液中可溶性木質素及負Mutek電荷減少有關的數據。 表5
如下所述，表6包括與經處理(蟲漆酶/Perform PK2320，0.25/1.0 lb/噸添加至稠原料)及未經處理濾液中Hercobond 5475有關的數據。 表6 實例5
合成白水用於此測試。將脫水OCC纖維添加至白水中以產生接近4%之纖維/水稠度。然後將樣品(各自500 g)置於45℃浴中30分鐘，其中一些樣品未經處理，其他樣品僅用0.5 lb/噸蟲漆酶處理，或0.5 lb/噸蟲漆酶之後添加1.0 lb/噸Perform PK 2320。30 min後，將所有樣品自浴中移出，冷卻至室溫並經由355微米過濾器過濾。收集濾液，藉由UV-VIS在280 nm下分析，且然後用於排水測試。
對於排水測試，將脫水OCC纖維(25%稠度)添加至經處理或未經處理之白水濾液中以產生0.7%稠度之纖維/白水漿料。在排水測試之前，將進行唯一酶稠原料處理之濾液另外用稀原料中之1lb/噸之Perform PK2320處理。在具有或無排水助劑Hercobond 5475下執行排水測試。下表7概述具有或無利用蟲漆酶/聚合物組合之稠原料處理相對於稠原料蟲漆酶處理、之後稀原料聚合物處理的樣品之排水結果及在280 nm下之UV-VIS數據(10倍稀釋樣品)。 表7 * 在稠原料中量測為0.461，在稀原料中量測為0.365
測試數據指示，利用稠原料雙酶/聚合物處理之排水時間最短。稠原料酶處理、之後將聚合物添加至稀原料中效率不高：排水時間更長。在UV-VIS數據中觀察到相同趨勢。對於具有雙酶/聚合物稠原料處理之濾液，記錄在280 nm下UV-VIS吸光度之最高下降。對稠原料之酶處理不會降低UV-VIS吸光度：可溶性木質素物質不會隨著僅蟲漆酶之添加而下降(0.461對0.435)，甚至略微增長。實例 6
合成白水用於此測試。將脫水OCC纖維添加至白水中以產生接近4%之稠原料稠度。然後將500 g樣品置於45℃浴中30 min，其中一些樣品未經處理，其他樣品經1lb/噸之Perform PK2320處理，或經1lb/噸蟲漆酶、之後1lb/噸Perform PK2320處理，且最後經1.0 lb/噸蟲漆酶、之後3.0 lb/噸Perform PK2320處理。30 min後，自浴中移出所有樣品，冷卻至室溫並經由355微米過濾器過濾。收集濾液並藉由UV-VIS在280 nm下分析以進行可溶性木質素測定。另外，分析濾液之COD含量。下表8中概述之測試結果指示，進行酶+聚合物料原料處理之木質素減少轉化為額外之8至10%之白水COD含量之減少。 表8
然後，向相同濾液中裝入嫌氧淤泥及營養物，並置於40℃浴中8天，以模仿嫌氧消化器處理之條件。8天後，收集濾液樣品且重新分析其COD含量。嫌氧處理後進行之分析展現，濾液之COD進一步降低。在此情形下，與「未處理」樣品相比，酶及聚合物處理之樣品包括約50%之COD。酶及聚合物料原料處理藉由可溶性木質素去除促進COD含量之降低，且當利用嫌氧消化器處理時提供COD去除之顯著優點(下降50%)。
儘管已在前述詳細說明中提供至少一個實例性實施例，但應瞭解存在大量變化形式。亦應了解，一或多個實例性實施例僅係實例，且並不意欲以任何方式限制範圍、適用性或構形。而是，前述詳細說明將向熟習此項技術者提供用於實施實例性實施例之便利路線圖。應理解，可對在實例性實施例中所闡述要素之功能及配置作出各種變化，此並不背離如所附申請專利範圍中所闡述之範圍。
此外，上文闡述之所有個別組合、方法步驟、條件、物理性質等在本文中明確預期一起用於一或多個非限制性實施例中，即使其可能並未如上文一起闡述。換言之，上文所提及之組分、方法步驟、條件、物理性質等之所有組合在本文中明確預期用於各種非限制性實施例中。
圖1係繪示藉由施加蟲漆酶、Perform PK2320聚合物產品及其組合去除可溶性木質素的圖。
圖2係繪示藉由施加低劑量之蟲漆酶、Perform PK2320聚合物產品及其組合去除可溶性木質素的圖。
圖3係繪示藉由施加蟲漆酶、Zalta MF300聚合物產品及其組合去除可溶性木質素的圖。
圖4係繪示藉由施加木聚糖酶及Perform PK 2320及其組合去除可溶性木質素的圖。
圖5係繪示在具有及無排水助劑Hercobond 5475下在處理(蟲漆酶/Perform PK2320，0.25/1.0 lb/噸添加至稠原料)及未處理之濾液中之排水時間的圖。
圖6係繪示利用蟲漆酶/聚合物組合與稠原料蟲漆酶預處理、之後稀原料聚合物處理，使用及不使用稠原料處理之樣品的排水測試數據之圖。

Claims (20)

  1. 一種增進製紙系統中化學添加劑之化學效率的方法，該方法包含以下步驟：提供稠原料紙漿，該稠原料紙漿包含可溶性木質素、製程用水及基於稠原料紙漿之總重量至少約2重量%之纖維素纖維，及向該稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種有機聚合物以降低其中可溶性木質素之量，該有機聚合物係選自陽離子聚丙烯醯胺、聚氧化乙烯及其組合；其中該至少一種蟲漆酶以自約0.1磅至約1磅活性物質/噸乾供給固體之量存在，且該至少一種有機聚合物以自約0.5磅至約3磅活性物質/噸乾供給固體之量存在。
  2. 如請求項1之方法，其中該稠原料紙漿包含基於該稠原料紙漿之總重量至少約3重量%之該等纖維素纖維，且其中該等纖維素纖維係衍生自NSSC紙漿、OCC紙漿、脫墨紙漿、原生纖維、機械紙漿、未漂白牛皮紙漿或其組合。
  3. 如請求項1之方法，其中該陽離子聚丙烯醯胺係衍生自至少一種選自以下之單體：二烯丙基二甲基氯化銨、(甲基)丙烯酸N,N,N-三烷基胺基烷基酯、N,N,N-三烷基胺基烷基(甲基)丙烯醯胺、環氧氯丙烷-二甲胺及其組合。
  4. 如請求項1之方法，其中該有機聚合物係聚合物分散液。
  5. 如請求項1之方法，其中該有機聚合物之重量平均分子量係約100,000至約1000萬Da。
  6. 如請求項1之方法，其中該有機聚合物之重量平均分子量為約1,000,000至約10,000,000Da。
  7. 如請求項1之方法，其中該有機聚合物係重量平均分子量大於約1,000,000且小於約1000萬Da之該聚氧化乙烯聚合物。
  8. 如請求項1之方法，其中該有機聚合物係重量平均分子量大於約200,000且小於約1000萬Da之該陽離子聚丙烯醯胺。
  9. 如請求項1之方法，其中該製程用水中可溶性木質素之量的降低係由以下證明：與不含該至少一種蟲漆酶及該至少一種有機聚合物之製程用水相比，24小時後於約280nm下量測之UV-VIS光譜中之吸光度降低至少5%，及/或與不含該至少一種蟲漆酶及該至少一種有機聚合物之製程用水之化學需氧量相比，該製程用水展現之化學需氧量降低至少約5%。
  10. 如請求項1之方法，其進一步包含向該製程用水中添加無機促凝劑之步驟，其中該無機促凝劑係選自硫酸鋁、氯化鋁、氯化羥鋁、聚氯化鋁、聚硫酸鋁、氯化鐵(III)、硫酸鐵(III)、氯化鐵(II)、硫酸鐵(II)、聚硫酸亞 鐵及其組合。
  11. 如請求項1之方法，其中該陽離子聚丙烯醯胺係水分散液且以自約0.5磅至約1磅活性物質/噸乾供給固體之量存在。
  12. 如請求項1之方法，其中該蟲漆酶係以約0.5磅至約1磅活性物質/噸乾供給固體之量存在。
  13. 如請求項1之方法，其中基於活性物質之重量，該陽離子聚丙烯醯胺及該蟲漆酶以自約1：1至約10：1之重量比存在。
  14. 如請求項1之方法，其中基於活性物質之重量，該陽離子聚丙烯醯胺及該蟲漆酶以約1：1之重量比存在。
  15. 如請求項1之方法，其中基於活性物質之重量，該陽離子聚丙烯醯胺及該蟲漆酶以約4：1之重量比存在。
  16. 如請求項1之方法，其中基於活性物質之重量，該陽離子聚丙烯醯胺及該蟲漆酶以約3：1之重量比存在。
  17. 如請求項1之方法，其中基於活性物質之重量，該陽離子聚丙烯醯胺及該蟲漆酶以約2：1之重量比存在。
  18. 如請求項1之方法，其中基於活性物質之重量，該聚氧化乙烯及該蟲漆酶以自約1：1至約10：1之重量比存在。
  19. 如請求項1之方法，其進一步包含添加排水助劑至該稠原料紙漿使排水時間比對比稠原料紙漿的排水時間少，該對比稠原料紙漿也包含該排水助劑但不包含該至少一種蟲漆酶及該至少一種有機聚合物，其中，基於活性物質的重量，該排水助劑於該稠原料紙漿中存在之量少於該排水助劑在該對比稠原料紙漿之量之至少50%。
  20. 一種增進製紙系統中化學添加劑之化學效率的方法，該方法包含以下步驟：提供稠原料紙漿，該稠原料紙漿包含可溶性木質素、製程用水及基於稠原料紙漿之總重量至少約3重量%之纖維素纖維，其中該等纖維素纖維係衍生自NSSC紙漿、OCC紙漿、脫墨紙漿、原生纖維、機械紙漿、未漂白牛皮紙漿或其組合，及向該稠原料紙漿中添加至少一種蟲漆酶及至少一種為水分散液之陽離子聚丙烯醯胺以降低其中可溶性木質素之量，其中該至少一種蟲漆酶以自約0.1磅至約1磅活性物質/噸乾供給固體之量存在，且該至少一種有機聚合物以自約0.5磅至約3磅活性物質/噸乾供給固體之量存在。
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