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生物技术在制浆造纸中应用与研究进展

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浏览:次 2017-05-20 22:08:17

生物技术在制浆造纸中应用与研究进展 生物技术在制浆造纸中应用与研究进展 最近几年来, 新兴的生物技术, 主要包括基因工程、生物工程、发酵工程和酶工程。利用生物技术, 可以通过生物遗传基因的重组,开发出新的良好品种和新的物种; 可以通过新陈代谢作用, 生产出许多有用的新有机物资; 可以通过酶促反应, 大大改良许多现有生产工艺的条件和效力。由于造纸工业的基本原料是生物体( 植物) , 化学制浆方法基本上是对生物体的化学反应进程, 它的环境污染物又主要是从生物体降解的有机物, 这是造纸工业可以充分应用生物技术的重要根据。生物技术在制浆造纸工艺上的利用在20 世纪90 年代发展较快。对环境保护及下降能耗的日趋关注,更增进了生物技术在制浆造纸工业上的利用。目前利用于制浆造纸工业的生物技术主要有基因重组改进造纸原料、生物制浆、生物漂白、废纸生物脱墨、废液生物处理、酶处理和改良浆料性能树脂生物控

最近几年来, 新兴的生物技术, 主要包括基因工程、生物工程、发酵工程和酶工程。利用生物技术, 可以通过生物遗传基因的重组,开发出新的良好品种和新的物种; 可以通过新陈代谢作用, 生动态轨枕实验机产出许多有用的新有机物资; 可以通过酶促反应, 大大改良许多现有生产工艺的条件和效力。由于造纸工业的基本原料是生物体( 植物) , 化学制浆方法基本上是对生物体的化学反应进程, 它的环境污染物又主要是从生物体降解的有机物, 这是造纸工业可以充分应用生物技术的重要根据。

生物技术在制浆造纸工艺上的利用在20 世纪90 年代发展较快。对环境保护及下降能耗的日趋关注,更增进了生物技术在制浆造纸工业上的利用。目前利用于制浆造纸工业的生物技术主要有基因重组改进造纸原料、生物制浆、生物漂白、废纸生物脱墨、废液生物处理、酶处理和改良浆料性能树脂生物控制等,有些研究成果已用于工业生产。

1 基因重组技术改进造纸原料

基因重组技术是将基因重新组合, 然后将基因转化或转移到细胞中进行复制和表达的技术,是改进生物性状的有力手段。基因改进造纸原料的目的: 减少造纸原料中的木素含量, 尽量增加纤维素的含量,以提高造纸原料的利用率,缩短树木成材的年电源线曲折实验机限。美国密歇根工业大学姜立泉实验室经过12 年的努力,终究发现1种通过基因改造的方法减少树木木素含量的方法:使用1种称之为反义( antisense) 技术控制木素合成的基团Pt4CL1, 令其处于弯折实验机“抑制状态”,其结果获得了转基因树木。该基因杨树比对比杨树的木素含量下降了45%, 而纤维素含量TMF热机械疲劳实验机增加了15%, 并发现该树木生长快,树高比对比树高出30% 。另外, 英国的Zencea 企业、比曲折弯折实验机利时的Elserive科学企业皮革耐挠性实验机和法国的生物细胞研究中心都成功耐电压击穿实验机的利用转基因工程研制出了更加合适制浆造纸的造纸原料。

2 生物制浆

制浆厂利用化鞋跟冲击实验机学法制浆提高生产范围, 而且使原料的适应性大大提高。但是,管钳扭断力实验机 最近几年来纯化学法制浆已暴露出的它的缺点:化学药品消耗量大、能耗高、装备投资高, 特别是制浆与漂白进程所排出的废水, 具有极高的BOD、COD 负荷,而且其中还含有剧毒性荷强致癌性物资,造价员报名 给环境造成严重的污染。随着人们对环保的要求的提高,传统的化学法制浆正在不断改进,生物制浆技术将得到迅速发展。

生物法制浆是利用微生物( 主要是白腐菌) 或其制品( 酶) , 对植物纤维原料预处理, 以生物途径代替化学途径或部份化学途径, 然落后行机械、化学机械或化学法处理, 使植物纤维原料分离成纸浆。

生物预处理可以显著地下降磨浆能耗, 改良浆的性能。Setliff利用Ceriporiopsis subvemispora和P.chrysosporium 对杨木进行了预处理, 结果表明, 与未经真菌处理相比工业恒温恒湿实验机, 在盘磨机磨至相同游离度的情况下,杨木可以下降20%的能耗, 挪威云杉下降13%的能耗。Kashino利用IZU- 154 对阔叶木和针叶木生物机械浆进行了研究,发现粗磨的山毛榉机械浆经真菌处理7 天以后, 可以使后续浆能量消耗下降1/3~1/2, 且强度性能得到改良;经粗磨的云杉机械浆和红松浆采取真菌处理10~14 天, 磨浆能耗约下降1/3,强度性能也有所改良。

生物方法预处理木片1般都采取白腐菌等, 这些菌种可以产生木dp型液压动载轴瓦疲劳实验机素过氧化物酶、2价过氧化酶和漆酶,预处理木片的主要影响因素是菌种种类、酶用量、pH 值、温度和浓度、原料材种等。

3 生物漂白

生物酶促漂白技术, 主要是利用半纤维素酶部份酶解纤维细胞中的半纤维素, 使木素更容易与漂剂反应而溶出, 从而提高漂后浆的白度,减少漂剂的用量。半纤维素酶有助于硫酸盐纸浆的漂白, 可以实现经济的生物技术利用于纸浆的漂白, 其基本原理是根据半纤混凝土实块实验机维素酶(木聚糖酶和甘露糖酶) 能引发纸浆中碳水化合物结构的改性而提高脱木素作用。这类酶能使纸浆中部份半纤维素解聚,增进漂白化学药品从纸浆中除去残留木素。

1989 年芬兰率先进行利用木聚糖酶预处理硫酸盐纸浆的工业化实验。目前,北欧和北美地区的许多制浆造纸工厂将这1生物技术利用于漂白硫酸盐浆的工业化生产。智利制浆厂在蓝桉和亮蓝桉木硫酸盐制浆漂白进程中,采取商品木聚糖酶预处头盔撞击实验机理未漂白的桉高低温型拉力实验机木硫酸盐纸浆, 并结合无元素氯漂白顺序DEopD结果节省2氧化氯12%~40% ,而对漂白浆强度没有影响, 白度达气弹簧疲劳实验机到90%ISO。

4 废纸生物脱墨平衡实验机

由于木材纤维原料的短缺, 利用废纸资源作为造纸原料的需求日趋增加。废纸的再生利用,关键是脱墨。传统的脱墨工艺分为洗涤法和浮选法两大类。洗涤管环拉伸实验机法装备简单, 投资小, 但用水量大, 环境污染负荷大,大多见于中小企业。现代大型脱墨生产线通常采取浮选法或浮选法为主洗涤法为辅的工艺。这两种脱墨工艺都为化学法脱墨所用,而化学法脱墨化学药品消耗大, 对环境污染严重, 纸浆易产生" 碱性发黑"现象。随着生物技术的发展, 酶用于废纸脱墨技术的研究应运而生。

先作用于纤维之间的交界面。建筑资讯使油墨与纤维之间的连接松动, 在适度的机械作用下,把油墨从纤维表面脱离下来。生物酶脱墨剂是1种高效复合酶制剂, 生酒精磨擦实验机物酶脱墨具有以下优点:( 1) 能适应任何油墨,油墨与纤维分离完全,剪实验机脱墨浆白度高, 尘微跌落实验机埃少;( 2) 纤维电子实验机得率高;( 3) 可下降氢氧化钠、硅酸钠、双氧水等化学药品的用量;( 4)脱墨废水负荷远低于化学脱墨, 有益于环境保护。

Putz等人对胶印资讯纸的酶法脱墨和化学脱墨进行了比较, 发现酶电池振动台实验机法脱墨可以节俭大量化学药品, 下降废水的COD含量。国内对废资讯纸脱墨的研究还表明, 酶法脱墨浆具有更高的白度和类似的物理性能。

5 生物处理制浆工业废水

利用生物技术处理制浆工业废水, 可以是废水脱端面磨擦磨损实验机色、脱臭、解毒和除去废水中有机物BOD,效果很明显。生物处理制浆工业废水有好氧处理( 如曝气法、活性污泥法、生物转盘法等) 与厌氧处理。厌氧处理制浆废水可产生甲烷, 回收能量。

当前主要研究用酶破坏氯漂白废水中的氯化有机物, 尽量下降有机氯化物的含金属冲击实验机量,同时有更高的色度去除率。Messner等人将白腐菌P.chrysosporiumBKM/F- 1767 固定在滴滤器的多孔泡沫载体上(MYCOPOR工艺) , 停留时间为6~12h, 其AOX 去除率、COD去除率及100吨液压万能实验机脱色率分别到达80%、40%和87%。线材改变卷绕实验机瑞典1硫酸盐制浆工厂结合超滤采取厌氧- 好氧生物方法处理纸浆漂白废水, 可全自动干洗实验机下降BOD95%、AOX80%, 并且脱色率到达50%。另外, 美国、加拿大和日本采取白腐菌对硫酸盐纸浆漂白废水进行脱色, 也获得了很明显的效果。

6 酶处理改良浆料的性能

最近几年来, 广大研究者致力于利用酶改良纤维性能、提高纸浆的滤水性能和纸浆管材实验机强度的研究。传统方法是利用纤维素酶和半纤维素酶玻璃钢电缆保护管管材实验机来对纤维进行改性。但是,经过改性后的纸浆的滤水性能有所降落。最近,利用木素降解酶中的漆酶对纤维进行改性, 以提高纸浆强度已广为关注。

据国外报导, 用漆酶介体体系来改良未漂硫酸盐浆的性能, 结果发现,纸浆的湿强度有显著地提高。汤镇江[8]等用漆酶处理磨石磨木浆, 发现纸张强度及增干强度效果明显。GatenhplmP[9]等发现,漆酶与纤维表面的酸基进行接枝作用可以改良纸浆强度和润胀性能。

7 树脂生物控制

树脂障碍1直是困扰资讯纸生产的1大困难。植物纤维原料中的树脂成份是1些溶于中性有机溶剂的憎水性物资, 而在造纸的进程中,这些憎水性的物资会。 生物技术在制浆造纸中应用与研究进展
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