一种阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法

摘要

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

说明书

本发明涉及一种纸浆漂白方法，特别涉及利用生物酶(漆酶的阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法。

传统的纸浆漂白方法产生的废水含有大量的剧毒氯酚化合物，迫使人们对其进行改进。近年来，利用二氧化氯代替氯气的无元素氯的漂白方法取得了长足的发展。但是这种方法在废水中还是能产生有机氯化合物，随着人们对环境的越来越关注，各种无氯漂白的工艺，如氧脱木素，过氧化氢漂，臭氧漂等得到一定的发展。但是这些方法有的设备投资贵，有的选择性差，有，的对纤维素有破坏作用。

自从1986年维凯丽(Viikari)首先提出将生物酶引入纸浆漂白以来，对利用漆酶进行纸浆脱木素处理研究，国际上已有不少报道。欧洲专利EP-A-408,803公开了一种利用漆酶与含氯的化合物漂白纸浆的方法，它可以减少化学药品的用量，但是所产生的废水中还含有少量的有机氯化合物。德国专利DE-A-3,636,208公开了一种用木素降解酶可以脱木素或漂白纸浆的方法；另外欧洲专利EP-A-447,673还公开了利用漆酶和氧化还原势在0.2～0.5V的化学物质存在下，具有良好的脱木素作用。

最近，美国专利US 5,691,193公开了一种利用生物酶与过氧化氢全无氯漂白方法，该专利中酶处理包括漆酶/介体(ABTS或其他的漆酶底物)，或依赖锰过氧化物酶/锰离子/乳酸或草酸等螯合剂加入少量的过氧化氢，然后经螯合处理去金属离子，及碱性过氧化氢漂。

本发明的目的在于利用生物技术提供一种既纸浆白度好，又能保持纸浆性能不变的无污染阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法。

本发明的目的是通过如下措施来实现的：

一种阔叶木硫酸盐浆的全无氯漂白方法，该方法包括下列步骤：(1)酶处理；(2)螯合处理；(3)过氧化氢漂白；其特征在于：依次包括下列步骤及其工艺条件：

(1)还原预处理：

浆浓2～12％(重量)，阔叶木硫酸盐浆，加入按绝干浆重量计0.2～4％(重量)的还原剂，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在40～70℃下，反应1～4小时，然后洗净；

还原剂为：连二亚硫酸盐、亚脒磺酸、亚硫酸氢盐；

当纸浆卡伯值降至10以下时，可不经还原预处理；

(2)漆酶氧化：

经还原预处理或未经处理卡伯值为10以下的阔叶木硫酸盐浆在用量为0.2～4％(重量)的介体和用量为0.1～2％(重量)的非离子表面活性剂存在的情况下加入用量100～10,000国际酶活单位/千克绝干浆的漆酶和通入0.3～2mPa的氧气，反应温度为35～65℃，PH为5～7，反应时间为1～4小时；

上述工艺中：

介体指：含有N-OH基团的芳香族化合物，

非离子表面活性剂指：吐温、司盘、聚乙二醇烷基酯、聚乙二醇十二烷基醚，

漆酶指：来自真菌(白腐菌)液体发酵或固体发酵液，

每个国际酶活单位为氧化1μg底物(ABTS)所需酶的量；

(3)螯合处理：

经漆酶氧化的纸浆，在中性条件下螯合处理去金属离子；

(4)过氧化氯漂白：

碱性条件下过氧化氢漂白。

本发明要点在于漆酶氧化纸浆前，进行还原处理并在表面活性剂和介体存在的条件下进行漆酶处理。之所以在漆酶氧化纸浆前进行还原处理，是利用还原剂将纸浆中残余木素的一些官能团还原成还原态，提高漆酶于木素反应性能，由于漆酶与木素的反应是自由基过程，更多的还原基团具有更多的反应位点，可能会使木素处于较高的能态，有利于木素与化学试剂反应而溶出。

本发明与现有技术相比具有如下突出的优点：

1、纸浆白度显著提高，经检验，实施例1-6的纸浆白度均在84％ISO以上。

2、纸浆的性能保持不变。

3、本法无污染且工艺简单易操作，极具应用价值，彻底地解决了造纸厂的环境污染问题，社会效益大。

实施例1：桉木硫酸盐浆漂白

步骤1：还原预处理

桉木硫酸盐浆，卡伯值17.5，浆浓2％(重量)条件下，加入按绝干浆计0.2％(重量)的连二亚硫酸钠，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在40℃下反应2小时，然后洗净；

步骤2：漆酶氧化处理

经还原预处理后的纸浆在用量为0.2％(重量)的介体：NHA N-乙酰基-羟基苯胺和用量为0.2％(重量)的表面活性剂吐温80存在下，加入用量500国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌固体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入0.3mPa氧气，漆酶反应条件为温度50℃，PH5.0，反应4小时；

步骤3：螯合处理

经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至10％(重量)，在PH 6.5，50℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应0.5小时，以去金属离子；

步骤4：过氧化氢漂白

用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。

实施例2：杨木硫酸盐浆漂白

步骤1：还原预处理

在浆浓10％(重量)条件下，加入按绝干浆计1％(重量)亚脒磺酸，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在70℃下反应1小时，然后洗净；

步骤2：漆酶氧化处理

经还原预处理后的纸浆在用量为4％(重量)的介体：NHB N-苯甲酰基-羟基苯胺和用量为1％(重量)的表面活性剂司盘存在下，加入用量10,000国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌固体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入0.3mPa氧气，漆酶反应条件为温度65℃，PH6.5，反应1小时；

步骤3：螯合处理

经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至10％(重量)，在PH 7，50℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应0.5小时，以去金属离子；

步骤4：过氧化氢漂白

用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。

实施例3：桉木硫酸盐浆漂白

步骤1：还原预处理

在浆浓5％(重量)条件下，加入按绝干浆计4％(重量)的亚硫酸氢钠，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在50℃下反应2小时，然后洗净；

步骤2：漆酶氧化处理

经还原预处理后的纸浆在用量为2％(重量)的介体：N-E内酰-羟基苯胺和用量为2％(重量)的表面活性剂吐温80存在下，加入用量2,000国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌固体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入0.3mPa氧气，漆酶反应条件为温度45℃，PH5.5，反应2小时；

步骤3：螯合处理

经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至10％(重量)，在PH 7，70℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应0.5小时，以去金属离子；

步骤4：过氧化氢漂白

用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。

实施例4：杨木硫酸盐浆漂白

步骤1：漆酶氧化处理

杨木硫酸盐浆，卡伯值17.2，经深度脱木素硫酸盐浆或氧脱木素酸盐浆卡伯值小于10，在用量为1％(重量)的介体：NHA N-乙酰基-羟基苯胺和用量为1％(重量)的表面活性剂吐温80存在下，加入用量5,000国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌固体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入0.3mPa氧气，漆酶反应条件为温度50℃，PH6，反应1小时；

步骤2：螯合处理

经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至12％(重量)，在PH 5，60℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应1小时，以去金属离子；

步骤3：过氧化氢漂白

用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。

实施例5：桉木硫酸盐浆漂白

步骤1：还原预处理

在浆浓10％(重量)条件下，加入按绝干浆计0.5％(重量)的连二亚硫酸钠，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在65℃下反应1小时，然后洗净；

步骤2：漆酶氧化处理

经还原预处理后的纸浆在用量为1％(重量)的介体：VIO，马尿酸和用量为0.5％(重量)的聚二醇烷基酯存在下，加入用量2,000国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌液体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入2mPa氧气，漆酶反应条件为温度35℃，PH7，反应4小时；

步骤3：螯合处理

经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至10％(重量)，在PH 6，55℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应1小时，以去金属离子；

步骤4：过氧化氢漂白

用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。

实施例6：杨木硫酸盐浆漂白

步骤1：还原预处理

在浆浓4％(重量)条件下，加入按绝干浆计0.5％(重量)的连二亚硫酸钠，0.5％(重量)的乙二胺四乙酸钠盐和0.5％(重量)纯碱，在40℃下反应2小时，然后洗净；

步骤2：漆酶氧化处理

经还原预处理后的纸浆在用量为4％(重量)的介体：HBT 3-羧苯并氮杂环和用量为1％(重量)的聚乙二醇十二烷基醚存在下，加入用量5,000国际酶活单位/千克绝干浆的白腐菌液体发酵液的漆酶，并将氧化浆浓调至10％(重量)，通入1mPa氧气，漆酶反应条件为温度65℃，PH5.0，反应2小时；

步骤3：螯合处理

经漆酶氧化处理后的纸浆，水洗后调节浆浓至12％(重量)，在PH 6.5，60℃条件下与用量为1％的螯合剂EDTA反应1小时，以去金属离子；

步骤4：过氧化氢漂白

用去离子水洗涤，再调节浆浓至10％，在90℃下，与过氧化氢反应4小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。