微生物酶对机械法制浆磨浆能耗的影响

摘要

随着环保意识的增强和环境法规的实施，生物制浆技术和生物处理技术逐渐在制浆造纸行业得到了迅速研究和发展。经过生物处理的纸浆比未处理的浆料，制浆能耗降低，纸张物理性能好，对环境污染少，后续可漂性好。因此生物制浆技术日益受到国内外专家学者的重视，逐渐成为解决能源消耗，提高纸张质量，减少环境污染的有效途径之一。为此国内外科研人员对造纸工业充分利用生物技术降低制浆能源消耗等进行了广泛、深入地研究，并取得了一定的成果。微生物酶在生物制浆工艺技术中，发挥着重要的作用，对能耗的减少、纸浆性能的改善，产生了很好的效果。 本论文对白腐菌和其他生物酶生物处理杨机械浆料进行了研究和探索。主要进行了利用白腐菌在适宜的温度和时间条件下进行培养、优化和接种：温度为28～30℃，时间为4～5天，进行白腐菌的固体扩大培养或者转接；在温度28～30℃，时间10天左右，在水浴振荡器里进行白腐菌的粗酶液的液体培养。粗酶液中含有白腐菌产生的漆酶、木素过氧化物酶和锰过氧化物酶等生物酶。利用白腐菌或白腐菌产粗酶液，及工业生产的商品酶-纤维素酶(绿色木霉产纤维素酶)、半纤维素酶(AU-PE89木聚糖酶)分别制定处理条件来生物处理杨木机械浆降低磨浆能耗、改善纤维性能以及提高浆料后续可漂性进行了研究。采用扫描电镜、纤维分析仪等仪器对于生物处理的杨木机械浆纤维改性或变化的作用机理和理论进行研究和讨论；生物机械法制浆已有较多的研究，但生物处理大都放在磨浆前对纤维原料(木片、稻麦草等)进行预处理。本论文中，杨木机械浆生物处理过程是在第一段磨浆和第二段磨浆之间，便于微生物酶能进入纸浆的纤维细胞壁中，直接同纤维原料进行接触降解或反应，微生物酶在此能够起很好的作用。 结果表明，采用适宜的生物处理条件进行处理纸浆，能够明显降低磨浆和打浆能耗，纸浆打浆度比对照浆料明显提高5。SR～15。SR；还能显著改善纸浆的耐破指数、撕裂指数和裂断长等强度性能，特别是耐破指数最好效果能提高100％左右；纸浆的光学性能也得到优化，白度指标随生物处理条件的不同而不同，白腐菌及其粗酶液处理白度明显下降1％ISO～3％ISO左右，商品酶处理条件，白度都明显提高1％ISO～7％ISO左右。此外，采用适宜的生物处理条件对纸浆进行处理能够明显提高纸浆的后续过氧化氢可漂性，浆料最终白度性能提高1％ISO～6％ISO左右，撕裂指数、耐破指数和裂断长等强度性能也继续增加。酶处理对于纸浆耐破指数的提高贡献较大，能够使纸浆耐破指数提高50％以上。生物白腐菌处理中以BYBF白腐菌和Pc-5白腐菌为较佳的白腐菌。各种粗酶液中以Sdu-4粗酶液和洁丽香菇粗酶液处理效果较佳。纤维素酶和木聚糖酶分别是以温度60℃、酶用量20IU/g为最优处理条件，而混合酶液(纤维素酶和木聚糖酶)是以温度45℃、酶用量20IU/g为最优处理条件。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.1.1生物技术的研究

1.1.2节能技术的发展

1.2生物制浆应用

1.2.1生物机械法制浆

1.2.2生物化学法制浆

1.3生物漂白

1.3.1半纤维素酶助漂

1.3.2微生物漂白

1.3.3木素降解酶助漂

1.4生物脱墨

1.4.1脱墨技术的研究

1.4.2纤维素酶的脱墨机理研究

1.5白腐菌

1.5.1白腐菌用于生物制浆的研究进展

1.5.2白腐菌降解木质素酶系及其作用机理

1.6纤维素酶和木聚糖酶

1.6.1生物机械法制浆

1.6.2纤维改性

1.6.3木聚糖酶助漂

1.7木素酶

1.7.1漆酶漂白应用

1.7.2漆酶改善纸浆性能

1.7.3锰过氧化物酶

1.7.4木素过氧化物酶

1.8论文研究的目的、意义及内容

1.8.1研究的目的和意义

1.8.2研究的主要内容

第2章利用白腐菌进行磨浆中间处理的杨木生物机械法制浆

2.1试验原料

2.1.1原料

2.1.2白腐菌

2.2实验流程

2.3实验方法

2.3.1纸浆漂白

2.3.2漂后纸浆的洗涤

2.3.3 PFI磨浆及纸页抄造

2.3.4分析与检测

2.4结果与讨论

2.4.1白腐菌处理对磨浆的影响

2.4.2.白腐菌处理对光学性能的影响

2.4.3白腐菌处理对漂白浆光学性能的影响

2.5本章小结

第3章利用白腐菌粗酶液降低机械浆磨浆能耗及改善性能

3.1试验原料

3.1.1原料

3.1.2粗酶液

3.2实验流程

3.3实验方法

3.3.1酶处理及纸浆漂白

3.3.2漂后纸浆的洗涤

3.3.3 PFI磨浆及纸页抄造

3.3.4分析与检测

3.4结果与讨论

3.4.1粗酶液处理对磨浆的影响

3.4.2粗酶液处理对浆料性能的影响

3.4.3粗酶液处理对浆料过氧化氢漂白性能的影响

3.5本章小结

第4章纤维素酶处理对杨木RMP浆的精磨及其性能的影响

4.1试验原料

4.1.1杨木浆

4.1.2纤维素酶

4.1.3酶活测定

4.2实验流程

4.3实验方法

4.3.1酶处理及纸浆漂白

4.3.2漂后纸浆的洗涤

4.3.3 PFI磨浆及纸页抄造

4.3.4分析与检测

4.4结果与讨论

4.4.1纤维素酶处理对磨浆的影响

4.4.2纤维素酶处理对光学性能的影响

4.4.3纤维素酶处理对强度性能的影响

4.4.4纤维素酶处理对漂白浆光学性能的影响

4.4.5纤维素酶处理对漂白浆强度性能的影响

4.5本章小结

第5章 木聚糖酶二段磨浆前处理对杨木RMP磨浆能耗及其性能的影响

5.1试验原料

5.1.1杨木浆

5.1.2木聚糖酶

5.1.3酶活测定

5.2实验流程

5.3实验方法

5.3.1酶处理及纸浆漂白

5.3.2漂后纸浆的洗涤

5.3.3 PFI磨浆及纸页抄造

5.3.4分析与检测

5.4结果与讨论

5.4.1木聚糖酶处理对磨浆的影响

5.4.2木聚糖酶处理对光学性能的影响

5.4.3木聚糖酶处理对强度性能的影响

5.4.4木聚糖酶处理对漂白浆光学性能的影响

5.4.5木聚糖酶处理对漂白浆强度性能的影响

5.5本章小结

第6章纤维素酶协同木聚糖酶二段磨浆前生物处理杨木机械浆的研究

6.1试验原料

6.1.1杨木浆

6.1.2纤维素酶和木聚糖酶

6.1.3酶活测定

6.2实验流程

6.3实验方法

6.3.1酶处理及纸浆漂白

6.3.2漂后纸浆的洗涤

6.3.3 PFI磨浆及纸页抄造

6.3.4分析与检测

6.4结果与讨论

6.4.1混合酶处理对磨浆的影响

6.4.2混合酶处理对光学性能的影响

6.4.3混合酶处理对强度性能的影响

6.4.4混合酶处理对漂白浆光学性能的影响

6.4.5混合酶处理对漂白浆强度性能的影响

6.5本章小结

第7章酶处理纤维的机理研究

7.1实验原料及其方法

7.1.1原料

7.1.2备料

7.1.3扫描电镜(SEM)观察

7.1.4纤维分析

7.2结果与讨论

7.2.1微生物酶处理对浆料纤维形态的影响

7.2.2微生物酶对纤维质量的影响

7.3本章小结

第8章结论

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文