脂肪酶废纸脱墨新工艺

摘要

脂肪酶废纸脱墨新工艺，涉及脂肪酶废纸脱墨技术。包括以下步骤：(1)脂肪酶脱墨剂制备，在脂肪酶中加入或不加入纤维素酶、木聚糖酶、淀粉酶或果胶酶中的一种或多种，得脂肪酶脱墨剂。(2)在高浓水力碎浆机中加入30～70℃的水，按绝干纸浆100公斤计，依次投入含脂肪酶1万U～50万U的脂肪酶脱墨剂、0～3公斤氢氧化钠、0.05～0.5公斤表面活性剂，再投入纸浆，使纸浆浓度为10～18％，碎浆机开动5～20分钟加入3公斤以下的过氧化氢，再运转5～20分钟停机。(3)进入除渣、分离油墨工序，得脱墨纸浆。本脂肪酶脱墨可以减少纤维损伤，提高得率；节省能源；大幅降低废水耗氧量，减轻环境污染，减少废水处理成本。

说明书

技术领域：

本发明涉及废纸制浆脱墨技术；特别涉及脂肪酶废纸脱墨技术。

背景技术：

目前，废纸已成为造纸工业的重要原料来源，所占比重越来越大。利用废纸进行制浆造纸，可以节约大量的木材，降低生产成本，减轻废水污染，减少环保投资，降低水和能源消耗。

在废纸制浆中一个重要的环节就是脱墨。目前，废纸脱墨所采取的方法有机械法、化学法和生物酶法。机械法动力消耗大、脱墨效果差、浆料滤水性不好、白度低、纸浆品质得不到保证，故一般不单独使用，可以作为一种辅助法应用。当前应用最多的是化学法脱墨，是通过加入表面活性剂、氢氧化钠、硅酸钠等化学品，使油墨中某些组分皂化或水解，并从纤维上脱落，达到脱墨目的；但存在脱墨成本高，得率低，废水治理成本高，产生胶粘物难去除，设备容易结垢等许多弊端。

生物酶脱墨是近年发展起来的一种脱墨方法，它克服了许多化学法无法解决的问题，是化学脱墨剂的理想代替品。目前可见到的生物酶脱墨剂主要成分为纤维素酶、木聚糖酶。这两种酶用于脱墨，由于它能分解纸浆纤维，所以存在有降低纸浆强度和得率的不足。

脂肪酶(英文名lipase，EC3.1.1.3)是一种在异相系统即在油-水界面起催化作用的特殊酯键水解酶，作用底物主要为天然油和脂肪，水解产物为甘油二酯、甘油单酯、甘油和脂肪酸。脂肪酶可以从动物、植物中提取，也可由多种微生物产生。由于微生物脂肪酶种类多，来源广，周期短，具有比动物、植物脂肪酶更广的PH、作用温度范围，更多的专一性类型底物，便于工业化生产和提纯，所以在酶的理论研究和实际应用中有更重要的作用，在食品、医药、油脂、皮革、洗涤剂、造纸等工业得到广泛的应用。

技术内容：

本发明目的在于充分利用脂肪酶可以将废纸油墨中作为连结剂的油脂水解为脂肪酸及甘油，将油墨从纤维表面剥离并将大的片状油墨粒子分散成小的非片状的粒子的功能；设计一种得率高，化学品用量少，废水耗氧量小，胶粘物少，设备结垢现象少，综合脱墨成本低的脂肪酶废纸脱墨新工艺。

本发明目的可以通过以下方案实现。脂肪酶废纸脱墨新工艺包括以下步骤：

(1)脂肪酶脱墨剂的制备，在脂肪酶中加入或不加入纤维素酶、木聚糖酶、淀粉酶或果胶酶中的一种或多种，混合得脂肪酶脱墨剂备用。

(2)在高浓水力碎浆机中加入温度为30～70℃的水，按绝干纸浆100公斤计，依次投入含脂肪酶1万U～50万U的脂肪酶脱墨剂(按脂肪酶酶活1万U/克计，需加1～50克脂肪酶)，0～3公斤氢氧化钠，0.05～0.5公斤表面活性剂，再投入纸浆，使纸浆浓度为10～18％，碎浆机开动5～20分钟加入3公斤以下的过氧化氢，再运转5～20分钟停机。

(3)进入除渣、分离油墨工序，得脱墨纸浆。

注：氢氧化钠、表面活性剂、过氧化氢的用量按100％纯度计。影响脂肪酶废纸脱墨新工艺效果的几个因素如下：

a、碎浆温度：根据脂肪酶最佳作用温度确定，碎浆温度过高，会使酶的活性显著下降，导致脱墨效果恶化；若温度过低，酶活力较低。

b、氢氧化钠的添加量根据脂肪酶最佳作用PH确定，最佳作用PH高，氢氧化钠添加量多，反之，少加或不加。

c、碎浆时间：碎浆时间根据碎解后纸浆白度调整，时间太长，会造成油墨粒子过分细小化，纤维油墨又重新吸附到纤维上。

d、过氧化氢添加量根据脱墨纸浆白度调整，白度要求高，添加量大，反之，少加或不加。

e、分离油墨方式可分为浮选、洗涤或混合方式，步骤(2)中表面活性剂根据分离油墨方式不同而选定，可为非离子表面活性剂(如脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚)和阴离子表面活性剂(如脂肪酸皂，十二烷基硫酸钠)的一种或一种以上；用量根据废纸原料、生产设备、生产工艺、纸成品白度要求等条件确定。

f、脂肪酶脱墨剂添加量根据废纸原料、生产设备、生产工艺、纸成品白度要求等条件调整；在一定范围内，添加量大，脱墨效果好。

本发明的优点与化学脱墨剂相比，脂肪酶脱墨可以减少纤维损伤，提高得率；节省能源；大幅降低废水耗氧量，减轻环境污染，减少废水处理成本；不用或少用硅酸钠、氢氧化钠等化学品，减少胶粘物产生，提高纸成品质量，减少设备结垢现象；降低脱墨环节的综合成本。与纤维素酶、木聚糖酶为主的生物脱墨剂相比，优势主要在于不分解纤维，纸浆强度高，得率高，胶粘物产生更少，脱墨综合成本更低。

具体实施方法：

下面结合具体实施例对本发明进一步详述：

脂肪酶可以将油墨中作为连结剂的油脂水解为脂肪酸及甘油，将油墨从纤维表面剥离并将大的片状油墨粒子分散成小的非片状的粒子。脂肪酶可选用市场销售的产品，如丹麦诺维信公司生产的脂肪酶ResinaseA 2X和脂肪酶Lipolase，Sigma公司出品的试剂级脂肪酶等。

例1、新闻纸、书刊纸、白纸边混合废纸脱墨生产白板纸衬层

1)脱墨浆生产流程：

原料→高浓水力碎浆机→高浓除渣→浮选→低浓除渣→脱墨成浆池

2)碎解脱墨工序生产方法

将丹麦诺维信公司生产的脂肪酶ResinaseA 2X和宁夏夏盛实业集团公司木聚糖酶混合，根据其酶活制成含有20万U脂肪酶和2万U木聚糖酶的脂肪酶脱墨剂备用。

在高浓水力碎浆机中加入温度为40℃的水，按绝干纸浆100公斤计，依次投入上述配制的脂肪酶脱墨剂，0.6公斤氢氧化钠，0.1公斤AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)与十二烷基硫酸钠1∶1混合物，再投入新闻纸、杂志纸、白纸边混合废纸，使纸浆浓度为12％，碎浆机开动10分钟加入2公斤过氧化氢，再运转10分钟停机。进入除渣、浮选分离油墨，浓缩洗涤工序，得脱墨纸浆。

结果表明：浮选脱墨效率明显提高，纸浆进出浮选机的白度增益与化学法脱墨相比显著提高，平均白度增益达到6.5％(ISO)。脱墨浆的白度平均在60％(ISO)，并且脱墨浆中残留的大块油墨点比化学脱墨法减少，废水耗氧量比化学法降低30％。

例2、书刊废纸脱墨生产文化用纸

1)脱墨浆生产流程：

原料→高浓水力碎浆机→除渣→洗涤→脱墨成浆池

2)碎解脱墨工序生产方法

将丹麦诺维信公司生产的脂肪酶ResinaseA 2X和宁夏夏盛实业集团公司中性纤维素酶SDC混合，根据其酶活制成含有10万U脂肪酶和3万U纤维素酶的脂肪酶脱墨剂备用。

在高浓水力碎浆机中加入温度为50℃的水，按绝干纸浆100公斤计，依次投入上述配制的脂肪酶脱墨剂，0.5公斤氢氧化钠，0.1公斤壬基酚聚氧乙烯醚，再投入书刊废纸，使纸浆浓度为15％，碎浆机开动15分钟加入2公斤过氧化氢，再运转20分钟停机。进入除渣、洗涤分离油墨工序，得脱墨纸浆。

结果表明：脱墨浆的白度比化学法高，平均白度在70％(ISO)，并且脱墨浆中残留的大块油墨点比化学脱墨法明显减少，废水耗氧量比化学法降低30％。