混合办公废纸酶法脱墨的纤维素酶筛选及机理研究

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本论文对混合办公废纸酶法脱墨进行研究,主要内容包括两方面:一是对混合办公废纸酶法脱墨的纤维素酶进行筛选,找出适合办公废纸酶法脱墨的纤维素酶种类,并优化出最佳脱墨工艺;二是通过酶法脱墨前后纤维物理结构和纤维化学结构的变化研究,对酶法脱墨的机理进行探讨。主要结论如下: 不同酶活组分的纤维素酶对脱墨产生不同影响。外切酶与内切酶活力之比(FPA/CMCase)为0.029的纤维素酶最适合混合办公废纸酶法脱墨。最适脱墨条件为:酶加入量:1.0IU/g绝干浆(以内切酶活力计); 温度:50—55℃;pH值:5.0—5.5;时间:30—45min;浆浓:5.0—6.0%。与化学脱墨相比,酶脱墨浆残余油墨含量少,白度提高1.6%ISO,打浆度下降6.4°SR。酶法脱墨废水的COD、BOD5约为化学脱墨废水的三分之一。但具备外切酶与内切酶协同作用的纤维素酶,对脱墨浆撕裂指数下降较大。 通过纤维素酶脱墨浆扫描电镜观察,认为酶法脱墨是通过纤维素酶对纤维表面层“腐蚀”而呈现鱼鳞片状剥离,然后经机械作用,使附在纤维上的油墨随纤维表面鱼鳞片状外层的剥离而相应被脱除。酶法脱墨效果的获得是以降低纤维强度,特别是纤维粗度(直径)来实现。 用扫描电镜观察到细小油墨在纤维细胞纹孔和纤维表面的不可逆沉积,充分证明了脱墨浆中残余油墨的存在,它们由于粒径太小而不能被浮选和洗涤去除。 单纯内切酶不会导致纤维平均长度明显下降,而内切酶在与外切酶协同作用会使纤维长度有较大降解,导致纤维长度下降。 在最佳脱墨条件下,纤维素结构没有明显变化,但当酶加入量为15IU/g(CMCase)时,酶脱墨浆的红外光谱吸收峰强度有所减弱,说明纤维素分子间氢键结构遭受一定破坏。不同特性纤维素酶在正常酶脱墨条件下对混合办公废纸脱墨浆纤维素结晶度的影响很小。 木聚糖酶(半纤维素酶)对办公废纸酶法脱墨浆白度的提高起次要作用,对纤维强度影响不大。
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