CN104452394A - 一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法。该方法采用复合生物酶对蔗渣浆在二氧化氯漂白之前进行预处理，利用木素酶与半纤维素酶良好的相容性，改善酶在纸浆中的扩散以水解己烯糖醛酸与半纤维素及木素的连接，达到提高蔗渣浆二氧化氯漂白效率，节约二氧化氯用量，减少废水污染负荷的目的。生物酶预处理的浆料己烯糖醛酸含量可降低80％～90％，再经二氧化氯漂白后白度稳定性较好，达到相同白度时二氧化氯用量可减少30％～50％，漂白废水中AOX含量减少25％～35％。

Description

一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法

技术领域

本发明涉及制浆造纸企业纸浆漂白清洁化生产的方法，尤其涉及一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法。

背景技术

制浆造纸企业采用以二氧化氯为主的无元素氯(ECF)技术漂白纸浆可以实现环境、经济和社会效益的统一。北美地区已全部完成从传统的含氯漂白转换成ECF漂白的过程，其他地区也正从元素氯漂白转变成ECF漂白。但ECF漂白过程仍会生成少量的可吸附有机卤化物(AOX)，AOX是ECF漂白过程中最主要的持久性有机污染物(POPs)，具有毒性、生物蓄积性和半挥发性，难降解、可发生长距离迁移。随着社会对环境要求的提高，纸浆漂白废水的污染问题日益突出，引起了社会的广泛重视。我国在造纸工业污染物排放标准中已对制浆造纸废水的AOX指标调整为强制性考核指标。

在碱性和高温的蒸煮条件下半纤维素侧链上的4-O-甲基葡萄糖醛酸转变成4-脱氧-4-己烯糖醛酸，简称己烯糖醛酸(HexA)，由于HexA结构中含有碳碳双键，易与高锰酸钾发生氧化还原反应，因此，用高锰酸钾测得的纸浆卡伯值有一部分是HexA的贡献。一般来说，阔叶木浆和非木浆的卡伯值低于针叶木浆，考虑到半纤维素对卡伯值的贡献，在纸浆卡伯值相同的情况下，阔叶木浆及非木浆的木素含量比针叶木低，但在二氧化氯用量相同时阔叶木浆及非木浆的漂白废水中AOX的含量却和针木浆相当，甚至更高。

近年来，国内外有很多方法通过降低纸浆中己烯糖醛酸试图减少漂白过程二氧化氯用量，进而减少废水中AOX排放量，如漂前稀酸淋洗法，以及高温二氧化氯漂白法等，虽都能达到降低废水中AOX含量的目的，但这些方法都增加了较多的额外投入成本，且漂白浆品质有所降低，投入产出比远远不尽人意，找到一种方法尽可能的去除己烯糖醛酸，提高投入产出比，提高在工厂中的普遍适用性成为当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法，达到制浆造纸企业减少漂白化学药品消耗，降低环境污染负荷的目的。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法，包括以下步骤：

1.生物酶制剂的复合：

选用最适宜pH和最适宜温度相同的固体木素酶和固体半纤维素酶，并将二者按照一定比例复合，固体木素酶质量:半纤维素酶质量为1:5～10，加入到混合罐中；

2.复合酶液的制备：

向混合罐中加入适量清水，加入稀硫酸调节pH值为7～8，将固体生物酶搅拌均匀，制得质量浓度为30～40％的酶液；

3.蔗渣浆生物酶预处理：

蔗渣浆生物酶预处理的工艺条件为温度50～60℃、酶用量4～6mL/g_浆，反应pH为7，蔗渣浆质量浓度为10％，反应时间90～120min，得到经生物酶预处理过的蔗渣浆。

4.二氧化氯漂白：

经生物酶预处理过的蔗渣浆洗涤干净后，将蔗渣浆质量浓度调为10％。pH调为3～4，然后加入二氧化氯溶液，充分混合后送入升流式二氧化氯漂白塔，漂白结束后蔗渣浆经洗涤然后送往后续漂白工段。

上述一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法，经过复合生物酶预处理的蔗渣浆己烯糖醛酸含量可降低80％～90％。

上述的一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法使整个二氧化氯漂白过程既节约了二氧化氯的使用量，又降低了废水中AOX的含量，减小了对环境的污染。

1)生物酶预处理后再进行二氧化氯漂白，达到相同漂白效果时，可节约二氧化氯用量30％～50％。

2)生物酶预处理后再进行二氧化氯漂白的方法，达到相同纸浆白度时，AOX的形成量减少了25％～35％。

本发明的益效：

本发明通过利用木素酶与半纤维素酶良好的相容性，改善酶在纸浆中的扩散以水解己烯糖醛酸与半纤维素及木素的连接，达到提高蔗渣浆二氧化氯漂白效率，节约二氧化氯用量，减少废水污染负荷的目的。虽然二氧化氯漂白过程避免不了形成AOX，但在本发明的控制条件下，AOX的形成量可满足我国新国标对造纸企业废水排放的要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法

洗涤筛选干净的未漂蔗渣浆先送入预处理漂白塔进行生物酶预处理后进行二氧化氯漂白。选用最适宜pH和最适宜温度相同的固体木素酶和固体半纤维素酶，并将二者按照一定比例复合，其酶活用量为1:5，加入到混合罐中。向混合罐中加入适量清水，加入稀硫酸调节pH值为7，将固体生物酶搅拌均匀，制得浓度为30％的酶液。将浆料质量浓度调为10％，控制反应pH在7左右，然后进入酶预处理塔中开始反应，漂白温度50℃，酶用量4mL/g_浆，反应时间90min。反应过程中实时监测浆料的温度和pH，如果反应条件波动太大则会对酶处理产生较大影响，应及时补充适当蒸汽或酸碱以保证反应温度和pH的稳定。酶预处理结束后，从反应塔出来的浆料经洗涤离心后，将浆料质量浓度调为10％。调pH为3，然后加入二氧化氯溶液，充分混合后送入升流式二氧化氯漂白塔，漂白结束后浆料经洗涤然后送往后续漂白工段。

利用此工艺对纸浆预处理后进行二氧化氯漂白，对比于没有进行预处理的二氧化氯漂白方法，己烯糖醛酸含量可降低80％，达到同等白度时，可节约二氧化氯用量30％，AOX的形成量减少25％。

实施例2

通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法

洗涤筛选干净的未漂蔗渣浆先送入预处理漂白塔进行生物酶预处理后进行二氧化氯漂白。选用最适宜pH和最适宜温度相同的固体木素酶和固体半纤维素酶，并将二者按照一定比例复合，其酶活用量为1:8，加入到混合罐中。向混合罐中加入适量清水，加入稀硫酸调节pH值为7.5，将固体生物酶搅拌均匀，制得浓度为35％的酶液。将浆料质量浓度调为10％，控制反应pH在7左右，然后进入酶预处理塔中开始反应，漂白温度55℃，酶用量5mL/g_浆，反应时间100min。反应过程中实时监测浆料的温度和pH，如果反应条件波动太大则会对酶处理产生较大影响，应及时补充适当蒸汽或酸碱以保证反应温度和pH的稳定。酶预处理结束后，从反应塔出来的浆料经洗涤离心后，将浆料质量浓度调为10％。调pH为3.5，然后加入二氧化氯溶液，充分混合后送入升流式二氧化氯漂白塔，漂白结束后浆料经洗涤然后送往后续漂白工段。

利用此工艺对纸浆预处理后进行二氧化氯漂白，对比于没有进行预处理的二氧化氯漂白方法，己烯糖醛酸含量可降低85％，达到同等白度时，可节约二氧化氯用量40.7％，AOX的形成量减少30.5％。

实施例3

通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法

洗涤筛选干净的未漂蔗渣浆先送入预处理漂白塔进行生物酶预处理后进行二氧化氯漂白。选用最适宜pH和最适宜温度相同的固体木素酶和固体半纤维素酶，并将二者按照一定比例复合，其酶活用量为1:10，加入到混合罐中。向混合罐中加入适量清水，加入稀硫酸调节pH值为8，将固体生物酶搅拌均匀，制得浓度为40％的酶液。将浆料质量浓度调为10％，控制反应pH在7左右，然后进入酶预处理塔中开始反应，漂白温度60℃，酶用量6mL/g_浆，反应时间120min。反应过程中实时监测浆料的温度和pH，如果反应条件波动太大则会对酶处理产生较大影响，应及时补充适当蒸汽或酸碱以保证反应温度和pH的稳定。酶预处理结束后，从反应塔出来的浆料经洗涤离心后，将浆料质量浓度调为10％。调pH为4，然后加入二氧化氯溶液，充分混合后送入升流式二氧化氯漂白塔，漂白结束后浆料经洗涤然后送往后续漂白工段。

利用此工艺对纸浆预处理后进行二氧化氯漂白，对比于没有进行预处理的二氧化氯漂白方法，己烯糖醛酸含量可降低90％，达到同等白度时，可节约二氧化氯用量50％，AOX的形成量减少35％。

Claims (3)

1.一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)生物酶制剂的复合：

选用最适宜pH和最适宜温度相同的固体木素酶和固体半纤维素酶，并将二者按照一定比例复合，固体木素酶质量:半纤维素酶质量为1:5～10，加入到混合罐中；

(2)复合酶液的制备：

向混合罐中加入适量清水，加入稀硫酸调节pH值为7～8，将固体生物酶搅拌均匀，制得质量浓度为30～40％的酶液；

(3)蔗渣浆生物酶预处理：

蔗渣浆生物酶预处理的工艺条件为温度50～60℃、酶用量4～6mL/g浆，反应pH为7，蔗渣浆质量浓度为10％，反应时间90～120min，得到经生物酶预处理过的蔗渣浆；

(4)二氧化氯漂白：

经生物酶预处理过的蔗渣浆洗涤干净后，将蔗渣浆质量浓度调为10％，pH调为3～4，然后加入二氧化氯溶液，充分混合后送入升流式二氧化氯漂白塔，漂白结束后蔗渣浆经洗涤然后送往后续漂白工段。

2.根据权利要求书1所述的一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法，其特征在于：经过复合生物酶预处理的蔗渣浆己烯糖醛酸含量可降低80％～90％。

3.根据权利要求书1所述的一种通过生物酶预处理减少蔗渣浆中己烯糖醛酸的方法，其特征在于：该方法使整个二氧化氯漂白过程既节约了二氧化氯的使用量，又降低了废水中AOX的含量，减小了对环境的污染；

1)生物酶预处理后再进行二氧化氯漂白，达到相同漂白效果时，可节约二氧化氯用量30％～50％；

2)生物酶预处理后再进行二氧化氯漂白的方法，达到相同纸浆白度时，AOX的形成量减少了25％～35％。