木聚糖酶对杨木化学浆漂白的影响

宋丽彦 张海庆

（潍坊科技学院，山东寿光，262700；山东中茂圣源纸浆有限公司，山东陵县经济开发区，253500）

木聚糖酶对杨木化学浆漂白的影响

宋丽彦 张海庆

（潍坊科技学院，山东寿光，262700；山东中茂圣源纸浆有限公司，山东陵县经济开发区，253500）

对木聚糖酶辅助二氧化氯漂白杨木KP浆进行了研究，结果表明在不同酶处理位置的二氧化氯漂白中，酶处理位置对漂白效果影响很大。在木聚糖酶与药品二氧化氯协同漂白过程中，D1段与木聚糖酶协同作用时，时间在40min时较合适。在E段与木聚糖酶协同作用时，时间在50min较为合适。在D2段与木聚糖酶协同作用时，时间在30min时漂白效果比较明显。

木聚糖酶 二氧化氯 漂白 杨木化学浆

近来生物技术在制浆造纸工业中 （特别是纸浆漂白）的应用得到造纸工作者们的广泛关注。用生物技术进行纸浆的漂白可减少制浆造纸厂漂白废水的污染，有助于造纸业最终实现清洁生产，生物漂白已成为国内外研究热点。[1]生物漂白是利用微生物或者其分泌的酶处理纸浆，达到脱除木素或有利于脱除木素，并改善纸浆的可漂性或提高纸浆白度的过程。用于生物漂白的酶有半纤维素酶(木聚糖酶和甘露聚糖酶)和木素降解酶(木素过氧化物酶、锰过氧化物酶和漆酶)。[2]木聚糖酶的生物漂白技术已成功地应用于工业生产。[3，4]本文主要研究漂白工艺中使用木聚糖酶以改善二氧化氯漂白效率，提高浆漂后的白度、得率等，研究漂序不同酶处理位置对漂白的影响，包括不同位置的预处理时间、酶处理和化学漂剂处理的协同作用，从而总结木聚糖酶在辅助漂白中发挥作用的最佳时间。

1 实验部分

1.1 原料

三倍体毛白杨，树龄5年，杨木木片取自河北威县，蒸煮后得浆用于漂白，蒸煮用KP法（属于实验室自制浆）。

1.2 酶制剂及化学品

本次实验所用酶为：AU－PE89木聚糖酶，苏柯汉（潍坊）公司提供，为浅黄色粉末，易溶于水，其酶活约为85000XU/g。

次氯酸钠、盐酸、氢氧化钠等化学药品由实验室统一购进，稀释到所需浓度后备用。稳态二氧化氯溶液由山东大学华特实业有限公司提供，二氧化氯含量约为2.0%。

1.3 实验方法

1.3.1 蒸煮

蒸煮在15L电热回转式蒸煮锅中进行，所得浆料充分洗涤。

1.3.2 筛选

采用ZSQ5型筛浆机进行筛选，筛缝0.30mm。筛好浆后搓成豆状大小，平衡水分（一般为24h），然后测定水分，最后放入冰箱储存备用。

1.3.3 木聚糖酶预处理二氧化氯（D）漂白

木聚糖酶处理在聚乙烯塑料袋内进行。将一定量的浆样和配制好的酶液放入塑料袋中混合均匀，通过恒温水浴加热，至规定时间后取出洗净供分析使用。

漂白在置于恒温水浴锅中的密封聚乙烯塑料袋内进行。称取15g绝干浆，按照拟定的实验室步骤，均匀混合所需药液后倒入袋中，将药液与浆混合均匀后，用盐酸或氢氧化钠调节pH值至设定值，放入恒温水浴锅内进行恒温处理或漂白。每15min取出揉一次以使药品与纸浆混合均匀。漂白结束后，在洗浆袋内用一定量的水洗涤纸浆后备用。

原浆黏度：974mL/g，X段条件：酶用量0.005%，浆浓8%，温度50℃，时间60min，pH值 7。D1段条件：浆浓3%，温度 40℃，时间 60min，初始 pH 值 6，ClO2用量0.56%。E段条件：浆浓5%，温度60℃，时间60min，用碱量3%。D2段条件：浆浓8%，温度70℃，时间 150min，初始 pH 值 6，ClO2用量 1.04%。

1.3.4 纸浆分析与纸张抄片及检测[5]

纸浆卡伯值测定法采用国标GB/T1546-1989。纸浆黏度的测定法采用国标GB/T1548-1989。抄片采用凯赛快速抄片器，抄定量为60g/m2纸片并干燥。

纸张白度由YQ－Z－48B型白度仪测定。

2 结果与讨论

2.1 不同酶处理位置对漂白性能的影响

表1 不同酶处理位置助漂作用效果对比

从表1可以看出，经木聚糖酶预处理的KP法杨木浆用流程DED漂白后与未进行酶处理的对照浆相比，纸浆白度和得率都有提高，而黏度都有不同程度的降低，木聚糖酶能够降解纸浆中的半纤维素，使其主链断裂，使导致纤维结构疏松，从而有利于进一步漂白时漂剂的进入和残余木素的溶出[6]，因此使纤维素的聚合度降低，黏度变小。

图1 不同酶处理位置得率、白度、黏度变化曲线图

由图1可以看出，在几种不同的酶处理位置中，综合三种指标的变化趋势及因素可见，漂白得率、黏度基本都一致，白度变化较大，各漂序中以DXED的助漂效果最好，DEXD的助漂效果较差。

2.2 木聚糖酶与化学漂剂的协同作用

2.2.1 D1段与木聚糖酶的协同作用对漂白效果的影响

图2 D1段与木聚糖酶协同作用得率、白度、黏度变化曲线图

由图2可以看出，在D1段与木聚糖酶协同作用进行的漂白中，酶处理时间的长短对漂后浆的性能指标有较为明显的影响，但总体来说都增加了纸浆的可漂性。综合三项指标可得2#纸浆处理时间40min时为最佳时间。与XDED漂序相比，（XD）ED漂序的D1段可以利用残余的木聚糖酶提高二氧化氯的作用效果，起到继续改善化学漂剂的作用。

2.2.2 E段与木聚糖酶协同作用对漂白效果的影响

图3 E段与木聚糖酶协同作用漂白结果变化曲线图

从图3可以看出，木聚糖酶与E段协同作用的效果与单独处理的相比不是很理想，黏度下降较小，对纤维聚合度的保持还是比较有利的。在E段加木聚糖酶处理对得率影响不大，白度先升高后有所下降，黏度缓慢升高，综合得出该处酶处理时间在50min时最为合适。

2.2.3 D2段与木聚糖酶协同作用对漂白效果的影响

图4 D2段与木聚糖酶协同作用漂白结果曲线变化图

从图4可以看出，处理时间在30min时最为合适。从促进漂白的角度看，木聚糖酶在D2段的作用效果不如D1段作用效果明显。

3 结论

3.1 AU-PE89木聚糖酶预处理杨木化学浆的最佳工艺条件为：酶用量50g/t，温度50℃，时间90～120min，pH 值 7.0。

3.2 在DED经过酶处理的漂白过程中，在不同酶处理位置时，在相同二氧化氯用量的前提下，在E段前加酶处理所得到的白度最高。在木聚糖酶与各漂白段协同作用的漂白过程中，在2～3h的反应时间范围内，时间越长，漂白成浆的白度越高，因此，保证二氧化氯漂白段的反应时间以及与酶协同作用的时间，利于提高成浆白度，黏度则是漂白时间越长下降越大，在与不同的漂段协同作用时得率则没有特定规律，因此要保证漂白效果，需要根据不同的漂序选择相应的最佳条件。

[1]中国造纸协会关于中国造纸工业2002年度报告，中华纸业，2003，24（5）：6－9.

[2]伍安国，曾辉，苏庆平，生物技术在造纸工业中的应用研究进展 2005，34（2）：3-4

[3]Kulkarni N，Rao M.Application of xylanase from alkal ine thermophilic Bacillus sp.NCIM59 in biobl eaching of bagaasse pulp[J].J Biotechnol，1996，51（2）：167.

[4]Leduc D C，Valade J L.The use of xylanases in kraft pulp bleaching：areview [J].Tappi Journal，1994，77（5）：125.

[5]石淑兰，何福望.制浆造纸分析与检测[M].中国轻工业出版社，2004.

[6]杨淑蕙.植物纤维化学[M].北京：中国轻工业出版社.

[7]熊开峰等.杨木KP浆DED漂序木聚糖酶预处理工艺条件的优化，山东轻工业学院学报，2007，21（3）：72-74.

2011－6－30

宋丽彦（女，1981年生）

本科，化工专业助教。

通讯地址：山东省寿光市潍坊科技学院化学工程学院。

邮编：262700

Email：songdoudou999@163.com

联系电话：18766899152

制浆与造纸