專利名稱：一種制漿造紙工藝中溶膠物質(zhì)生物處理的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制漿造紙工藝中溶膠物質(zhì)生物處理的方法，具體涉及一種機(jī)械漿、廢新聞紙漿和白水中溶膠物質(zhì)生物處理技術(shù)，屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
木材中的親脂性物質(zhì)在機(jī)械漿或廢紙漿制漿和漂白中被可以分散在過(guò)程水中形成0.1-1.0um大小的膠體，這些膠體在一定條件下是穩(wěn)定的。另外，在制漿漂白過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生大量的半纖維素、立格南(lignan)、低分子量木素和果膠類物質(zhì)以及從原料和生產(chǎn)用水中引入的無(wú)機(jī)電解質(zhì)，這些物質(zhì)是溶解在過(guò)程水中的。分散在過(guò)程水或漿水體系中的親脂性膠體物質(zhì)以及溶解在水中的非纖維素物質(zhì)被稱為溶膠物質(zhì)(Dissolved and Colloidal Substance，DCS)。這些DCS物質(zhì)帶有很高的負(fù)電荷，稱為“陰離子垃圾”(anionic trash)。這些陰離子垃圾造成紙漿的陽(yáng)電荷需要量增加。
由于生產(chǎn)成本、原料短缺、環(huán)境污染的問(wèn)題，目前我國(guó)的新聞紙廠普遍采用機(jī)械漿和脫墨漿的混合漿為原料來(lái)生產(chǎn)新聞紙。從環(huán)境和生產(chǎn)成本方面考慮，要求新聞紙廠白水系統(tǒng)封閉循環(huán)，減少新鮮水的使用和廢水排放，同時(shí)從循環(huán)白水中回收有用的纖維和填料，降低生產(chǎn)成本。但隨著白水封閉循環(huán)程度的提高和白水循環(huán)次數(shù)的增加，白水中的有害物質(zhì)也逐漸積累，主要的有害物質(zhì)就是DCS，DCS的積累會(huì)降低助劑特別是陽(yáng)離子助劑的作用效果，并產(chǎn)生膠粘物沉積(樹(shù)脂障礙)等一系列問(wèn)題，降低了紙機(jī)的運(yùn)行性能和產(chǎn)品質(zhì)量。
目前對(duì)于膠粘物沉積的控制主要有化學(xué)法和生物法。
化學(xué)法包括分散、吸附或脫粘、固著或助留劑、鈍化劑等，這些方法在一定程度上能減少膠粘物沉積，但由于膠粘物的組成十分復(fù)雜，這些方法往往需要加入較多的化學(xué)品，同時(shí)并非對(duì)任何膠粘物都有效，因此在實(shí)際應(yīng)用中都有其局限性。
利用生物技術(shù)解決紙廠中的樹(shù)脂障礙的技術(shù)已在一些工廠中獲得了應(yīng)用。此種方法主要有兩種方案一是利用脂肪酶處理紙漿，通過(guò)水解甘油三酸酯(triglyderides，TG)，從而達(dá)到控制樹(shù)脂沉積的目的。二是利用真菌處理木片，通過(guò)降低木片中樹(shù)脂含量抑制樹(shù)脂障礙的產(chǎn)生；或利用真菌處理白水，降低白水系統(tǒng)中樹(shù)脂成分的濃度，以減少樹(shù)脂沉積物的產(chǎn)生。
戴維等人研究表明使用酯酶(Esterase)處理廢紙漿，可以減小膠粘物的尺寸，減少?gòu)U紙回用中的膠粘物沉積問(wèn)題。參見(jiàn)戴維等人，酯酶為使用回用纖維的造紙廠提供了一種控制膠粘物的方法，紙漿和紙，104(2)28-31，2003(David R.Jones and James W.Fitzhenry，Esterase-type enzymes offer recycled mills an alternative approach to stickies control.Pulp and Paper，104(2)28-31，2003)。另有專利文獻(xiàn)(US)6471826，2002記載采用某種酶與脂肪酶的混合酶可以有效的控制廢紙回用中的膠粘物。
漆酶也被開(kāi)始用來(lái)研究對(duì)親脂性抽出物的降解，斯蒂娜等人分別從Trameteshirsute和T.billosa提純漆酶并用來(lái)處理樹(shù)脂酸和脂肪酸，結(jié)果表明，兩種漆酶均能對(duì)樹(shù)脂酸和脂肪酸改性，漆酶處理后，亞油酸、油酸和松香酸減少，同時(shí)樹(shù)脂酸中共軛樹(shù)脂酸減少。參見(jiàn)斯蒂娜等人，漆酶與脂肪酸和樹(shù)脂酸的反應(yīng)性能，微生物應(yīng)用技術(shù)，2001，55317-320(Stina Karlsson，Bjarne Holmbom，Peter Spetz，al.，Trametes Reactivity of Trametes laccases with fatty and resin acids.Appl MicrobiolBiotechnol.2001，55317-320)果膠酸是DCS中一類重要的物質(zhì)。果膠酸主要是在機(jī)械漿H2O2漂白過(guò)程中產(chǎn)生的，帶有很高的負(fù)電荷，是漂白機(jī)械漿漿水系統(tǒng)中陰離子垃圾的重要來(lái)源。有研究表明，果膠酶對(duì)漂白后機(jī)械漿進(jìn)行處理可以大大降低機(jī)械漿的陽(yáng)電荷需要量，使用果膠酶或木聚糖酶或兩者的混合酶處理機(jī)械漿或脫墨漿可以降低紙漿的陽(yáng)電荷需要量。我們的研究發(fā)現(xiàn)，膠粘物的產(chǎn)生很大程度上是由于DCS中陰電荷使陽(yáng)離子助留劑的作用效果降低造成DCS在纖維上的吸附減弱導(dǎo)致膠粘物沉積。因此，可以認(rèn)為，對(duì)DCS中的果膠酸進(jìn)行降解，減少DCS中的陰離子垃圾，提高助劑的作用效果，可能是減少膠粘物沉積的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明主要是針對(duì)目前新聞紙廠采用脫墨漿和機(jī)械漿混合漿來(lái)生產(chǎn)的現(xiàn)狀，紙漿和白水中溶膠物質(zhì)(以下簡(jiǎn)稱DCS)帶來(lái)的危害以及現(xiàn)有處理技術(shù)的不足，提供一種制漿造紙工藝中溶膠物質(zhì)生物處理的方法，具體是一種新型的機(jī)械漿和廢新聞紙漿以及白水中DCS酶法處理方法，以降低紙漿或白水中陽(yáng)電荷需要量提高陽(yáng)離子助劑作用效果并減少膠粘物沉積，提高紙機(jī)的運(yùn)行性能并提高產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明的一種制漿造紙工藝中溶膠物質(zhì)生物處理的方法，技術(shù)方案如下在漂白后的機(jī)械漿、廢新聞紙脫墨漿或白水中加入果膠酶進(jìn)行酶處理，果膠酶用量為20-160g/噸漿或1.0-40g/噸白水，酶處理溫度40℃-80℃，時(shí)間1h-8h，pH7.0-11.0。
優(yōu)選的，所述果膠酶為堿性果膠酶，酶活為3000APSU。
所述的漂白后的機(jī)械漿、廢新聞紙脫墨漿是過(guò)氧化氫處理過(guò)的機(jī)械漿或廢新聞紙漿。
過(guò)氧化氫漂白工藝條件-般為漿濃5％-18％，NaOH 1％-3％，Na2SiO32％-4％，MgSO40.05-0.1％，乙二胺四乙酸(EDTA)0.05％-0.3％，溫度40℃-80℃，時(shí)間2h-4h。均為重量百分比。
所述的白水包括制漿造紙生產(chǎn)中的過(guò)程水和紙機(jī)網(wǎng)下白水。
所述的機(jī)械漿是熱磨機(jī)械漿(TMP)、化學(xué)熱磨機(jī)械漿(CTMP)或磨木漿(GP)。
所述的廢新聞紙脫墨漿的制備可采用現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明提供如下方法(1)廢新聞紙的碎解是在裝有廢新聞紙和水的碎漿機(jī)中加入0.1％-2.0％的表面活性劑，工藝條件NaOH 0.5％-3.0％，Na2SiO30.5％-4.0％，H2O20.5％-2.0％，二乙胺四乙酸(EDTA)0.04％-0.4％，漿濃4％-20％，溫度30℃-75℃，碎漿時(shí)間10-40min。以上均為重量百分比。
上述表面活性劑選自脂肪酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、失水山梨醇單硬脂酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇單油酸酯之一或它們的組合。
(2)浮選在浮選槽中進(jìn)行，將碎解后的漿稀釋到漿濃1％，控制通氣量為7-28m3/h，壓力為0.1-1.0MPa，常溫下浮選5-30min。
(3)洗滌將稀釋后的紙漿稀釋到0.2％-0.5％的濃度，通過(guò)80目的銅網(wǎng)進(jìn)行洗滌。得到廢新聞紙脫墨漿。
本發(fā)明的方法處理過(guò)的紙漿與未經(jīng)酶處理的紙漿對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，是將酶處理后的脫墨漿懸浮液在2000-2200rpm下離心30-40min，上層清液中的物質(zhì)為溶膠物質(zhì)(DCS)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)良效果如下與目前生產(chǎn)中采用大量的陽(yáng)離子聚合物來(lái)中和機(jī)械漿和廢紙漿中的DCS陰電荷的方法相比，采用果膠酶處理紙漿或白水，可以大幅度降低它們的陽(yáng)電荷需要量，從而大大降低生產(chǎn)中陽(yáng)離子聚合物的加入量或取消這類陽(yáng)離子聚合物的加入，提高了細(xì)小纖維的留住率和DCS在纖維上的吸附留著，降低生產(chǎn)成本，減少膠粘物的產(chǎn)生，提高紙機(jī)的運(yùn)行性。
具體實(shí)施方式

下面實(shí)施例中所用的果膠酶均為諾維信(novozymes)公司產(chǎn)堿性果膠酶，酶活為3000APSU。
實(shí)施例11、廢新聞紙脫墨漿的制備廢新聞紙的碎解是在裝有美國(guó)8#廢新聞紙和水的碎漿機(jī)中加入1.0％的表面活性劑，其他條件NaOH 1.0％，Na2SiO32.0％，H2O21.0％，乙二胺四乙酸(EDTA)0.1％，漿濃4％-20％，溫度30℃-75℃，碎漿時(shí)間10-40min。以上均為重量百分比。
浮選在浮選槽中進(jìn)行，將碎解后的漿稀釋到漿濃1％，控制通氣量為7-28m3/h，壓力為0.1-1.0MPa，常溫下浮選5-30min。
將稀釋后的紙漿稀釋到0.2％-0.5％的濃度，通過(guò)80目的銅網(wǎng)進(jìn)行洗滌。
2、過(guò)氧化氫漂白對(duì)上述洗滌后的紙漿進(jìn)行過(guò)氧化氫漂白，工藝條件為漿濃5％-18％，NaOH 2％，Na2SiO32％，MgSO40.05％，乙二胺四乙酸(EDTA)0.2％，溫度40℃-80℃，時(shí)間2h-4h。均為重量百分比。
3、酶處理對(duì)漂白后的廢新聞紙脫墨漿中加入果膠酶，處理工藝為果膠酶80g/噸漿，漿濃2％-20％，溫度40℃-60℃，時(shí)間2h-6h，pH8.0-10.0。
酶處理后的脫墨漿懸浮液在2000rpm下離心30min，上層清液為DCS，與未經(jīng)酶處理的紙漿相比，DCS的陽(yáng)電荷需要量降低了50％。當(dāng)聚乙烯亞胺(PEI)為2.0g/g，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)0.4g/g時(shí)，細(xì)小纖維的留著率提高15％。利用采用多孔網(wǎng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子法測(cè)定膠粘物的重量，與未用酶處理的紙漿相比，紙漿經(jīng)酶處理后膠粘物沉積量減少10％-40％。
實(shí)施例2對(duì)漂白后的化學(xué)熱磨機(jī)械漿(CTMP)進(jìn)行酶處理，處理工藝為酶用量80g/噸漿，溫度40℃-60℃，時(shí)間2h-6h，pH8.0-10.0。
酶處理后的機(jī)械漿懸浮液在2000rpm下離心30min，上層清液為DCS，與未經(jīng)酶處理的紙漿DCS相比，陽(yáng)電荷需要量降低40％，當(dāng)聚乙烯亞胺(PEI)加入量為2.0g/g，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)加入量為0.4g/g時(shí)，細(xì)小纖維的留著率提高20％，膠粘物沉積減少10％-40％。
實(shí)施例3使用廢新聞紙脫墨漿和CTMP混合漿的新聞紙廠回用白水進(jìn)行酶處理，處理工藝為酶用量20g/噸水，溫度40℃-60℃，時(shí)間2h-8h，pH8.0-10.0。
經(jīng)酶處理后白水的陽(yáng)電荷需要量降低50％，同時(shí)可使膠粘物沉積減少10％-40％。
實(shí)施例4如實(shí)施例1所述，所不同的是廢新聞紙為日本廢新聞紙。
實(shí)施例5如實(shí)施例1所述，所不同的是果膠酶的加入量為40g/噸漿。
實(shí)施例6如實(shí)施例2所述，所不同的是果膠酶加入量為120g/噸漿。
實(shí)施例7如實(shí)施例2所述，所不同的是酶處理的紙漿為漂白的熱磨機(jī)械漿(TMP)。
實(shí)施例8如實(shí)施例2所述，所不同的是酶處理的紙漿為漂白的磨木漿(GP)。
權(quán)利要求
1.一種制漿造紙工藝中溶膠物質(zhì)生物處理的方法，其特征在于，在漂白后的機(jī)械漿、廢新聞紙脫墨漿或白水中加入果膠酶進(jìn)行酶處理，果膠酶用量為20-160g/噸漿或1.0-40g/噸白水，酶處理溫度40℃-80℃，時(shí)間1h-8h，pH 7.0-11.0。
2.如權(quán)利要求1所述的制漿造紙工藝中溶膠物質(zhì)生物處理的方法，其特征在于，所述果膠酶為堿性果膠酶，酶活為3000APSU。
3.如權(quán)利要求1所述的制漿造紙工藝中溶膠物質(zhì)生物處理的方法，其特征在于，所述的漂白后的機(jī)械漿、廢新聞紙脫墨漿是過(guò)氧化氫漂白處理過(guò)的機(jī)械漿或廢新聞紙漿。
4.如權(quán)利要求1所述的制漿造紙工藝中溶膠物質(zhì)生物處理的方法，其特征在于，所述的白水包括制漿造紙生產(chǎn)中的過(guò)程水和紙機(jī)網(wǎng)下白水。
5.如權(quán)利要求1所述的制漿造紙工藝中溶膠物質(zhì)生物處理的方法，其特征在于，所述的機(jī)械漿是熱磨機(jī)械漿、化學(xué)熱磨機(jī)械漿或磨木漿。
全文摘要
一種制漿造紙工藝中溶膠物質(zhì)生物處理的方法，屬于制漿造紙技術(shù)領(lǐng)域。在漂白后的機(jī)械漿、廢新聞紙脫墨漿或白水中加入果膠酶進(jìn)行酶處理，果膠酶用量為20－160g/噸漿或1.0－40g/噸白水，酶處理溫度40℃－80℃，時(shí)間1h－8h，PH 7.0－11.0。本發(fā)明的方法可以大幅度降低機(jī)械漿和廢紙漿中的DCS的陽(yáng)電荷需要量，從而大大降低生產(chǎn)中陽(yáng)離子聚合物的加入量或取消這類陽(yáng)離子聚合物的加入，提高了細(xì)小纖維的留著率和DCS在纖維上的吸附留著，降低生產(chǎn)成本，減少膠粘物的產(chǎn)生，提高紙機(jī)的運(yùn)行性。
文檔編號(hào)D21H23/14GK1786342SQ2005100453
公開(kāi)日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月14日
發(fā)明者秦夢(mèng)華, 李宗全, 傅英娟, 徐清華 申請(qǐng)人:山東輕工業(yè)學(xué)院