论文部分内容阅读
废纸纤维是重要的造纸纤维来源,提高废纸纤维的循环利用率对节约资源、保护环境和降低能耗等具有重要作用。但废纸纤维在回用和脱墨过程中物理性能会发生衰变、白度降低,使得造纸品质下降。利用生物酶中的漆酶在抑制纤维性能衰变的同时可以提高废纸纤维的漂白性能,这对于提高废纸纤维的循环利用以及促进我国造纸行业可持续发展具有重要意义。但天然漆酶稳定性差,极易失活,另外对有机溶剂耐受性差,限制了其在造纸行业的应用。本论文利用L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐和二氧化硫脲分别对漆酶氨基酸残基末端的羧基和氨基进行改性以提高漆酶活性和稳定性,之后利用改性漆酶/谷氨酸体系处理废纸纤维,以达到提高纤维性能的目的。研究了改性漆酶/谷氨酸体系处理OCC浆的最佳工艺条件,包括漆酶用量、谷氨酸用量、pH、反应时间和温度。实验表明,L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐改性漆酶/谷氨酸体系处理OCC浆的最佳反应条件为:漆酶用量4%,谷氨酸用量2%,pH值7,温度30℃,反应时间3h。二氧化硫脲改性漆酶/谷氨酸体系处理OCC浆的最佳反应条件为:漆酶用量4%,谷氨酸用量1.5%,pH值7,温度40℃,反应时间3h。在最佳反应条件下,L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐改性漆酶/谷氨酸体系处理OCC浆与未改性漆酶/谷氨酸相比环压指数提高16%,抗张指数提高20.7%;二氧化硫脲改性漆酶/谷氨酸体系处理的OCC浆与未改性漆酶/谷氨酸相比环压指数提高11.5%,抗张指数提高12.8%。通过对OCC浆羧基含量、细胞壁孔结构、氢键模式以及纤维微观形貌等指标进行分析,研究了改性漆酶/谷氨酸体系对OCC浆微观结构的影响。结果表明OCC浆经过改性漆酶/谷氨酸处理后,与未改性漆酶/谷氨酸相比浆中羧基含量进一步提升,粗度也明显提高;纤维氢键模式发生转变,对于未改性漆酶/谷氨酸处理的OCC浆,分子间氢键O（6）H…O（3’）含量与OCC原浆相比增加了5.9%,经L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐改性漆酶/谷氨酸和二氧化硫脲改性漆酶/谷氨酸处理后的OCC浆的分子间氢键O（6）H…O（3’）则分别增加了8.0%和8.8%;与未改性漆酶/谷氨酸相比,经过改性漆酶/谷氨酸处理后,纤维交织更加紧密形成层叠状黏连,平均孔径和BET比表面积也进一步增大。研究了回用过程中纤维物理性能、羧基含量及纤维氢键模式的变化。结果发现,经过三次回用时,改性漆酶/谷氨酸体系用于延缓纤维性能衰变相对于未改性漆酶/谷氨酸处理仍具有优势;经过五次回用后,无论是经改性漆酶/谷氨酸体系处理的纤维还是空白样,其抗张指数和耐破指数都差别不大。另外回用过程中纤维氢键模式也发生转变,经过三次回用时,改性漆酶/谷氨酸体系处理的纤维分子间氢键含量明显高于未改性漆酶/谷氨酸处理的纤维,经过五次回用后,分子间氢键O（6）H…O（3’）含量差别不明显。采用改性漆酶/谷氨酸体系对废纸脱墨浆进行预处理,之后进行H2O2漂白,研究预处理对废纸脱墨浆漂白性能的影响。研究发现L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐改性漆酶/谷氨酸体系预处理废纸脱墨浆的最佳反应条件为:漆酶用量0.6%,谷氨酸用量0.8%,pH值为7,反应温度30℃,反应时间90min。二氧化硫脲改性漆酶/谷氨酸体系预处理废纸脱墨浆的最佳反应条件为:漆酶用量0.6%,谷氨酸用量0.6%,pH值为7,反应温度30℃,反应时间120min。在最佳反应条件下,L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐改性漆酶/谷氨酸体系预处理废纸脱墨浆浆与未改性漆酶/谷氨酸相比白度提高2.3%,抗张指数提高6.0%;二氧化硫脲改性漆酶/谷氨酸体系预处理的废纸脱墨浆与未改性漆酶/谷氨酸相比白度提高1.1%,抗张指数提高2.8%。与未改性漆酶/谷氨酸相比,经L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐改性漆酶/谷氨酸和二氧化硫脲改性漆酶/谷氨酸处理后的纤维长度和宽度变化不大,粗度和羧基含量进一步提高;纤维表面变得更加粗糙,微细纤维相互交联变得更加紧密;纤维的平均孔径和BET比表面积也进一步增大,可有效促进废纸浆漂白时药液的浸透。