木素過(guò)氧化物酶-過(guò)氧化氫協(xié)同作用過(guò)氧化氫漂白

木素過(guò)氧化物酶-過(guò)氧化氫協(xié)同作用過(guò)氧化氫漂白

近年來(lái)，除了使用b2o等環(huán)保浮游生物外，酶反應(yīng)漂白技術(shù)在減少浪費(fèi)浪費(fèi)方面引起了人們的關(guān)注。酶預(yù)處理漂白可改進(jìn)紙漿白度,減少漂劑消耗,降低廢液毒性[1?2]。酶協(xié)同漂白中,人們較多地使用聚木糖酶,對(duì)木素過(guò)氧化物酶輔助漂白研究得較少。木素過(guò)氧化物酶是木素降解酶的一種(木素降解酶包括木素過(guò)氧化物酶、錳過(guò)氧化物酶、漆酶)。本文研究木素過(guò)氧化物酶-過(guò)氧化氫協(xié)同作用漂白無(wú)疑具有重要意義,為今后進(jìn)一步應(yīng)用提供基礎(chǔ)。1木素過(guò)氧化物酶活性測(cè)定1.1原漿:雷林一號(hào)桉木硫酸鹽漿,白度25.43%SBD,粘度1356ml/g,Kappa值19.93。1.2木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理(L表示)木素過(guò)氧化物酶由華南理工大學(xué)發(fā)酵專業(yè)提供。木素過(guò)氧化物酶活為95IU/L。酶處理紙漿濃度為10%。H2O2用量0.2%(對(duì)木素過(guò)氧化物酶液用量),酶液中添加少量H2O2,是為了激發(fā)木素過(guò)氧化物酶的酶活。溫度22℃、37℃、50℃,時(shí)間1h、2h、3h,pH3.7、5.0、6.23,酶用量1ml/g絕干漿、2ml/g絕干漿、3ml/g絕干漿(折合酶活用量為0.095IU/g絕干漿、0.19IU/g絕干漿、0.285IU/g絕干漿)。1.3過(guò)氧化氫漂白(P)H2O24%,NaOH2%,EDTA0.5%,MgSO40.5%,70℃,漿濃10%,120min。1.4廢液分析1.4.1色度用751G分光光度儀測(cè)定廢液在465nm處的吸光值(A465)。1.4.2CODKMnO4法1.4.3廢液液相色譜分析(HPLC)WatersHPLC,Nova.PakC18柱3.9×150mm,UV254檢測(cè)。進(jìn)樣量20μl,柱溫25℃,壓力6.74～6.87MPa,流速0.80ml/min。1.5紙漿、紙頁(yè)抄造及物理性能等測(cè)試參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行1.6紅外光譜分析FTIR,400～4000cm-12結(jié)果與討論2.1未經(jīng)處理的木素氧化酶污染及其對(duì)b22漂白的影響2.1.1預(yù)處理溫度的影響預(yù)處理后紙漿白度有所提高,說(shuō)明木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理中酶作用逐步增強(qiáng),發(fā)色基團(tuán)減少,同時(shí)木素被降解活化,為下一步過(guò)氧化氫漂白提供了有利基礎(chǔ),表現(xiàn)在預(yù)處理溫度從22℃增加至50℃時(shí),L-P漂白紙漿白度也隨之提高。2.1.2木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理由表2可見(jiàn),木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理時(shí)間從1h(編號(hào)1)增加至3h(編號(hào)3),木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理中酶作用增強(qiáng),預(yù)處理后紙漿發(fā)色基團(tuán)減少,紙漿白度提高。木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理也為后續(xù)H2O2漂白提供了有利基礎(chǔ),使L-P漂白漿發(fā)色基團(tuán)減少,紙漿白度提高。2.1.3木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理最佳ph值由表3可知,預(yù)處理pH從3.7(編號(hào)1)增加至6.23(編號(hào)3),H2O2漂白漿白度下降,pH3.7時(shí),H2O2漂白漿白度最高,與預(yù)處理的結(jié)果一致,進(jìn)一步說(shuō)明木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理所要求的pH值是較低的。2.1.4預(yù)處理酶用量的確定由表4可知,木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理酶用量由1ml/g(編號(hào)1)增加至3ml/g(編號(hào)3)時(shí),木素過(guò)氧化物酶作用加強(qiáng),預(yù)處理后紙漿白度由28.07%SBD增加至29.82%SBD。由表4可見(jiàn),預(yù)處理酶用量從1ml/g(編號(hào)1)增加至2ml/g(編號(hào)2),H2O2漂白漿白度由42.60%SBD增加至44.28%SBD。酶用量繼續(xù)增加至3ml/g時(shí),H2O2漂白漿白度下降,但從表4編號(hào)3的結(jié)果可知,預(yù)處理酶用量增加至3ml/g時(shí),預(yù)處理后紙漿白度是增加的,所以我們可以分析得出,預(yù)處理酶用量增加至3ml/g時(shí),木素過(guò)氧化物酶的作用使發(fā)色基團(tuán)減少的同時(shí)亦使木素非活性基團(tuán)增加,從而給H2O2漂白帶來(lái)了不利條件,使H2O2漂白漿白度下降。因此預(yù)處理段增加木素過(guò)氧化物酶用量,不一定能進(jìn)一步提高H2O2漂白漿白度,過(guò)度的木素過(guò)氧化物酶作用有時(shí)是不利的。2.1.5木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理特點(diǎn)根據(jù)表5可知,與未有酶預(yù)處理的相比,木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理使H2O2漂白漿紙頁(yè)物理強(qiáng)度裂斷長(zhǎng)有些增加,其它物理性能有些下降。但總的物理性能變化不明顯。2.1.6色度對(duì)cod值的影響由表6可見(jiàn),木素過(guò)氧化物酶用量1ml/g～3ml/g,H2O2漂白廢液色度沒(méi)有變化,而COD值減少。酶用量為1ml/g～3ml/g的木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理亦使H2O2漂白廢液色度和COD有所下降(與未有酶預(yù)處理的相比較)。2.1.7木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理后h22漂消化液的成分與無(wú)酶預(yù)處理的H2O2漂白廢液HPLC(圖1)相比較,圖2(L-P廢液)中,保留時(shí)間4～10min之間,增多了幾個(gè)吸收峰,說(shuō)明木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理使后續(xù)H2O2漂白廢液含有的成分種類增多。圖2和圖1相比較,EDTA吸收峰(圖中箭頭所指為EDTA)增強(qiáng),說(shuō)明廢液中EDTA含量增加[6?7],亦說(shuō)明木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理使H2O2漂白中EDTA消耗減少,EDTA的用量可少一些。2.2木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理特點(diǎn)由表7可知,碳水化合物CO伸展振動(dòng)(1058cm-1),木素二烷基醚C—O—C伸展振動(dòng)(1161cm-1),木素紫丁香基酚醚健(1319cm-1),木素羰基(1636cm-1)等在酶處理后吸收強(qiáng)度減小,說(shuō)明木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理使H2O2漂白中發(fā)色基團(tuán)和助色基團(tuán)更易除去,從而使H2O2漂后漿白度提高。木素酚羥基(1377cm-1)吸收強(qiáng)度減小,說(shuō)明木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理加強(qiáng)了漂劑與木素酚型結(jié)構(gòu)單元反應(yīng)。木素紫丁香基酚醚健(1319cm-1),CHx(x=1—3)(2907cm-1)吸收強(qiáng)度減小,說(shuō)明木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理加強(qiáng)了漂劑與紫丁香基結(jié)構(gòu)單元的反應(yīng)。表7中O′KI和N·O′KI的數(shù)據(jù)表明,木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理使H2O2漂后漿結(jié)晶度提高,這是由于無(wú)定形木素溶出量增加的緣故。3木素過(guò)氧化物酶處理?xiàng)l件的確定3.1木素過(guò)氧化物酶預(yù)處理可提高H2O2漂白漿白度,減少H2O2漂白廢液色度、COD。3.2較適宜的木素過(guò)氧化物酶處理?xiàng)l