酶处理速生杨高得率浆纤维形态与物理结构的研究

摘要

根据我国原料不足,尤其是木材原料更是紧缺的现状,以及造纸工业污染的现实情况,生产高得率浆将是提高阔叶木浆的使用品质的有效途径。在高得率浆生产过程中,磨浆消耗大量的能源,主要因为是常规打浆很难打破纤维细胞壁的P层和S1层。生物预处理可以明显地降低磨浆能耗,提高浆料的性能。
　　 本论文以速生杨高得率浆APMP以及BCTMP为主要原料,主要研究了纤维素酶以及木聚糖酶PE-89对浆料的改性作用,通过对比酶处理前后浆料的打浆度、成纸物理强度、光学性能、纤维特性等浆料性能评价指标的变化,筛选了酶处理的最优条件。使用FQA对浆料进行了纤维质量分析,并通过ESEM和AFM观察了经过和未经过酶的速生杨APMP浆纤维形貌和表面特征的结构,用XRD分析了酶预处理纸浆纤维结晶区域的变化。通过检测浆料处理前后Zeta电位、羧基含量、纸浆溶解电荷等的变化,进一步反映了酶处理对浆料湿部化学特性的影响。
　　 充分了解浆料纤维的物理结构和纤维形态,可以根据原料的不同特性合理的利用原料,更有针对性的利用不同的浆料,还可以预测抄纸后纸的强度,对试验和生产起到先导作用。
　　 使用纤维素酶对速生杨APMP浆料进行预处理,研究了其对纤维的改性作用,以及对湿部电荷的影响。在酶用量3IU·g-1绝干浆,pH值5.0,处理时间90min,温度55℃的条件下,酶处理APMP浆不仅可提高打浆度,而且撕裂指数提高5％,裂断长提高4.2％,耐破指数提高12％,保水值提高5.14％。经过酶处理的浆料比未经酶处理Lww提高了0.011mm,酶处理的浆料的羧基含量降低7.56m mol·kg-1；Zeta电位(负值)降低1.2mv；纸浆溶解电荷降低6.451μeq·g-1。此外,应用ESEM和AFM观察分析发现,经过酶处理的纸浆纤维柔软,表面有空洞和凹陷,更容易出现分丝帚化,更利于打浆。通过XRD分析发现酶预处理纸浆纤维结晶度增加2.87％。
　　 使用木聚糖酶对速生杨APMP浆料进行预处理,研究了其对纤维的改性作用,以及对湿部电荷的影响。在酶用量20IU·g-1绝干浆,pH值7.0,处理时间90min,温度50℃的条件下,APMP浆在25000r打浆转数下酶处理浆打浆度可提高2.0°SR左右,撕裂指数提高5.0％,裂断长提高4.9％,耐破指数提高14％,保水值提高5.87％。经过酶处理的浆料比未经酶处理Lww提高了0.024mm,酶处理的浆料的羧基含量降低9.34m mol·kg-1；Zeta电位(负值)降低1.7mv；纸浆溶解电荷降低4.031xeq·g-1。此外,应用ESEM和AFM观察分析发现,经过酶处理的纸浆纤维柔软,表面有空洞和凹陷,更容易出现分丝帚化,更利于打浆。通过XRD分析发现酶预处理纸浆纤维结晶度增加2.28％。
　　 使用木聚糖酶对速生杨BCTMP浆料进行预处理,研究了其对纤维的改性作用,以及对湿部电荷的影响。在酶用量20IU·g-1绝干浆,pH值7.0,处理时间90min,温度50℃的条件下,BCTMP浆在25000r打浆转数下酶处理浆打浆度可提高2.0°SR左右,撕裂指数提高4.2％,裂断长提高3.0％,耐破指数提高18％,保水值提高3.82％。经过酶处理的浆料比未经酶处理Lww提高了0.010mm,酶处理的浆料的羧基含量降低2.23m mol·kg-1；Zeta电位(负值)降低2.5mv:纸浆溶解电荷降低3.93μeq·g-4。此外,应用ESEM和AFM观察分析发现,经过酶处理的纸浆纤维柔软,表面有空洞和凹陷,更容易出现分丝帚化,更利于打浆。通过XRD分析发现酶预处理纸浆纤维结晶度增加2.08％。