漆酶预处理改善蔗渣氧碱制浆的研究

论文摘要

近年来中国造纸产业的持续高速发展,使纤维原料的供给问题及环境污染问题日益严重,并已成为制约造纸产业继续发展的瓶颈问题。使用环境友好型生物酶预处理与氧碱制浆相结合的方法充分利用非木材纤维资源,对于缓解我国的木材资源及环境压力有重要的意义。论文以农业固体废弃物-蔗渣为原料,研究漆酶预处理蔗渣对蔗渣原料、预处理液及后续氧碱制浆的影响,制定出漆酶预处理蔗渣氧碱制浆的最佳工艺条件。并利用XRD、SEM、NMR、IR等现代仪器分析手段对漆酶预处理后蔗渣原料及其氧碱浆中的木素、碳水化合物的结构及纤维表面形貌进行分析,推断漆酶预处理改善蔗渣氧碱制浆的相关机理。漆酶酶活测定及稳定性研究结果表明：在酶活测定过程中酶液浓度对酶活测定影响较大,反应pH值的影响较小。实验范围内漆酶酶活测定的最佳条件为：酶液稀释倍数2.5万倍、pH值5.0。漆酶的稳定性受到环境温度的影响,酶液若在室温下放置,不宜超过6 h；酶液在94℃（沸腾状态）下加热5 min可完全失活。漆酶预处理对蔗渣氧碱蒸煮性能和成浆物理性能的影响研究结果表明：预处理最佳条件为：酶用量80 U/g、温度50℃、液比1：6、pH值5.0、时间6 h。在此条件下预处理后的蔗渣,其氧碱制浆性能和成纸物理性能得到改善。漆酶预处理过程中添加适量的介体HBT,对蔗渣原料中木素的溶出有利,使其后续制浆中碳水化合物的损失适当降低,在纸浆卡伯值相近的情况下,纸浆黏度和成纸强度提高。漆酶预处理对羟基自由基脱木素选择性的研究结果表明：羟基自由基处理蔗渣的最佳条件为：H2O2用量30%,分三次按质量百分比25%：25%：50%方式加入,CoSO4用量0.04%, NaOH用量22%,温度80℃,时间4 h。在此条件下所得浆料的主要制浆性能指标为：细浆得率51.01%,卡伯值16.8,白度66.1%ISO。漆酶预处理后的蔗渣在最佳羟基自由基制浆条件下处理,结果表明漆酶预处理有利于后续羟基自由基脱木素选择性的提高。漆酶预处理蔗渣氧碱制浆机理研究结果表明：在制浆前用漆酶对蔗渣进行预处理,可使原料中的小分子木素和糖溶出增加,使原料结构更为疏松,有利于后续制浆过程中脱木素选择性的提高,在纸浆卡伯值相近的情况下,制浆得率和纸浆黏度有所提高。所得纸浆纤维的结晶度、羟基含量和纤维成纸过程中纤维间胶粘增加,这可能是成纸强度提高的主要原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 非木材纤维原料利用现状
• 1.2.1 非木材纤维原料制浆造纸现状
• 1.2.2 蔗渣制浆造纸的优势
• 1.2.3 云南发展蔗渣造纸的现状
• 1.3 氧碱制浆
• 1.3.1 氧碱制浆的特点
• 1.3.2 氧碱制浆的预处理
• 1.3.3 氧碱制浆的主要化学反应
• 1.4 漆酶
• 1.4.1 漆酶的来源及分类
• 1.4.2 漆酶的结构特征
• 1.4.3 漆酶的催化机制
• 1.4.4 漆酶在制浆造纸工业中的应用
• 1.4.5 漆酶在其它领域中的应用
• 1.5 研究内容、目的及意义
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究目的及意义
• 第二章 漆酶酶活测定及稳定性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 实验设备
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 酶液稀释倍数对酶活测定的影响
• 2.3.2 反应pH值对酶活测定的影响
• 2.3.3 漆酶稳定性研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 漆酶预处理蔗渣氧碱制浆工艺的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.3 实验设备
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 预处理酶用量对蔗渣预处理及氧碱制浆的影响
• 3.3.2 预处理温度对蔗渣预处理及氧碱制浆的影响
• 3.3.3 预处理pH值对蔗渣预处理及氧碱制浆的影响
• 3.3.4 预处理液比对蔗渣预处理及氧碱制浆的影响
• 3.3.5 预处理时间对蔗渣预处理及氧碱制浆的影响
• 3.3.6 预处理介体用量对蔗渣预处理及氧碱制浆的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 漆酶预处理对羟基自由基脱木素选择性的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 实验设备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 处理方式对HO·脱木素选择性的影响
• 2O₂和COSO₄用量对HO·脱木素选择性的影响'>4.3.2 H₂O₂和COSO₄用量对HO·脱木素选择性的影响
• 4.3.3 碱用量对HO·脱木素选择性的影响
• 4.3.4 反应温度对HO·脱木素选择性的影响
• 4.3.5 反应时间对HO·脱木素选择性的影响
• 4.3.6 漆酶预处理对HO·脱木素选择性的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 漆酶预处理蔗渣制浆机理的研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验
• 5.2.1 实验原料
• 5.2.2 实验方法
• 5.2.3 实验设备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 漆酶预处理对蔗渣纤维结晶度的影响
• 5.3.2 漆酶预处理对蔗渣纤维表面状况的影响
• 5.3.3 木素IR光谱分析
• 1H-NMR谱图分析'>5.3.4¹H-NMR谱图分析
• 13C-NMR谱图分析'>5.3.5¹³C-NMR谱图分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论及建议
• 6.1 本研究的主要结论
• 6.1.1 漆酶酶活测定及稳定性研究
• 6.1.2 漆酶预处理蔗渣氧碱制浆工艺探索的研究
• 6.1.3 漆酶预处理对羟基自由基脱木素选择性影响的研究
• 6.1.4 漆酶预处理蔗渣制浆机理的研究
• 6.2 存在的问题及建议
• 6.3 本研究的创新点
• 参考文献
• 致谢
• 附录