專利名稱：：一種避免再生植物纖維強度下降的生物處理方法
技術領域：
：本發明涉及制漿造紙領域，具體涉及一種避免再生植物纖維造紙所使用的再生纖維強度下降的方法。
背景技術：
：隨著植物資源日益短缺和對環境保護的重視，再生纖維的回收利用已經引起了世界各國的極大重視。在我國再生纖維也已成為造紙原料的重要組成部分，已占我國造紙總原料的1/3以上，且有逐年增長的趨勢，據估算，2005年我國造紙行業再生纖維使用量己高達到1700萬噸。利用廢紙生產1噸高白度脫墨漿較利用植物原料生產1噸化學漿可節約水50%，節約化學藥品60%70%，節約能源50%以上，同時減少75%的空氣污染以及35%的水污染。因此，大量使用再生植物纖維造紙有助于緩解我國植物資源匱乏和能源緊缺的矛盾，并且有利于減輕日益嚴重的環境污染，對于保護我國的生態環境起到重要作用。但是，植物原生纖維經過制漿和造紙工藝過程后，發生了品質衰變的現象，具體表現在纖維潤脹性能、纖維強度和紙頁物理性能下降。如經過一次回用后，纖維保水值下降了26.8%、強度指標抗張指數和耐破指數分別下降了27.8%和26.7%，且這種衰變在后續的纖維回用過程中逐漸惡化，甚至使再生植物纖維喪失造紙能力。再生植物纖維強度的降低大大影響了其回收利用，為了提高再生植物纖維的強度性能，提高其利用水平和價值，有必要對其進行改性處理。目前對再生植物纖維進行改性有較多方法，如打漿、化學預處理等。打漿是提高回用纖維性能的一種常用方法，但打漿時往往造成纖維的切斷較多，再加上纖維回用后，纖維本身變硬發脆，更易產生細小纖維，使回用紙的強度降低，還會影響回用漿的濾水性能。化學預處理所需藥品量大，處理溫度高。打漿、化學預處理都只是補救措施，效果是有限的，且只限于一次回用，不可能從源頭上抑制纖維品質的衰變。纖維素纖維的潤脹能力很大程度上受纖維素的酸性基團的含量所影響。纖維一經過干燥或抄造其羧基含量將會大大減少，羧基含量減少將導致纖維潤脹能力的降低，最終導致纖維強度及纖維間結合能力的降低。因此，要想保持纖維強度不變，纖維素纖維就必須盡可能多地持有酸性基團。目前較常用的引進酸性基團(如羧基)的方法為用氯乙酸進行羧甲基化處理和加入纖維素衍生物這兩種化學處理方法，然而這些處理方法有如下致命的缺點(1)反應條件苛刻；(2)造成漿料纖維素有益組分的損失；(3)使用氯乙酸等有害有毒化學藥劑造成污染。
發明內容本發明的目的在于克服了現有再生植物纖維改性存在的上述不足，提供了一種避免再生植物纖維強度下降的生物處理方法。本發明通過以下技術方案予以實現一種避免再生植物纖維強度下降的生物處理方法，包括如下步驟(1)向再生植物纖維原漿中加入漆酶和組氨酸，在室溫下進行反應，用NaHC03緩沖溶液調節混合液pH，范圍為3.5-7;(2)反應完成后，過濾，用水進行洗滌。漿料儲存備用。步驟(l)所述原漿為舊瓦楞箱紙板(OCC)漿或舊報紙(ONP)漿；所述漿濃為5-10%;所述漆酶用量為0.05-0.25%(絕干漿);所述組氨酸用量為0.5-2.5%(絕干漿);所述NaHC03緩沖溶液的濃度為0.05-0.25mol/L.步驟(2)所述反應時間為60-150min。本發明所采用的反應原理向原漿中加入漆酶和組氨酸混合液，通過漆酶的氧化還原作用，把組氨酸嫁接到植物纖維內，從而引進羧基。羧基含量的增加，可以提高纖維的潤漲性能和纖維間的結合力，從而提高由改性再生植物纖維抄造而成的紙頁的強度物理性能。采用本發明的生物酶與組氨酸處理引進羧基含量來改善再生植物纖維的潤脹能力和纖維間的結合能力，不僅可以提高纖維的成紙性能，延緩纖維品質衰變，而且具有明顯的優點與現有技術相比較，本發明具有以下優點(1)對纖維造成的損傷很少，本發明能從源頭上抑制再生植物纖維的品質衰變，使得植物纖維經過回用后，其強度不會發生較大的下降，能夠提高再生纖維的回用次數，這將帶來巨大的社會效益、經濟效益和環境效益。(2)本發明的改性方法操作步驟簡單，所需化學藥品價格便宜，所需反應條件溫和，處理后的漿料損失小，不會對環境產生二次污染，可廣泛應用于一般的造紙廠。具體實施例方式目前再生植物纖維回用于造紙，用得最多的是舊瓦楞箱紙板(occ)漿和舊報紙(ONP)。以下結合實施例對本發明的具體實施方式作詳細描述。實施例l向相當于絕干漿為24g的OCC漿中加入0.012g的漆酶和0.12g組氨酸，與水進行混合，使最終的漿濃為5%，用0.1mol/L的NaHC03溶液調節pH=7。在攪拌條件下進行反應，反應在室溫下進行，反應時間為90min。反應結束后，過濾，用水進行洗滌，直至濾液呈無色。所得漿樣在密封袋中平衡水分后，一部分用于測定漿樣得率、水分含量、羧基含量和4保水值。其余用于抄造紙頁，所得紙頁一部分用于測定紙張的各種強度，其余部分進行回用。表1漿樣回用次數羧基含量數值增量mmol/100g%保水值數值增量g/g%抗張指數數值增量N'm/g%耐破數值kPa.m2指數增量g-1%鍵合能力數值增量J/m2%未處046.21.9350.65.02225理127.71.7647.63.84193處理062.134.42.5632.666.130.66.3125.725915.2154.697.12.3533.560.326.74.9930.123320.7表1為酶處理對occ再生纖維的增強作用，從表1中的數據可以看出用經過漆酶和組氨酸處理后的漿料羧基含量、纖維保水值、抗張指數、耐破指數和纖維間的鍵合能力都有大幅度的提高(其中未處理和處理漿樣都經過了打漿處理，打漿條件漿濃ioy。，轉數7000。增量均以未處理樣指標為比較標準)。與未經過處理的漿樣相比，其羧基含量、纖維保水值、抗張指數、耐破指數和纖維間的鍵合能力分別提高了34.4%、32.6%、30.6%、25.7%和15.2%。可見，經過本發明的改性方法，OCC漿的回用潛能大幅度提高了，解決了回用中再生纖維強度下降問題。另外，經酶處理后，漿樣的得率為99.4%。由此可知，漆酶處理有可能只降解了漿料中的一部分木素，而纖維素損失非常小。本發明方法與幾種常用處理方法的增強效果對比見表2(增量均以未處理樣指標為比較標準)。表2改性方法保水值增量%抗張指數增量%耐破指數增量%NaOH預處理17.311.611.4Na2C03預處理19.612.713.8熱處理10.27.88.3羧甲基化處理25.815.617.4本方法酶處理32.630.625.7表2為不同纖維改性方法對纖維強度增強效果對比，從表2中的數據可以看出同其他改性方法相比，采用本發明的改性方法可以較好提高再生植物纖維的強度。實施例2向相當于絕干漿為24g的OCC漿中加入0.06g的漆酶和0.6g組氨酸，與水進行混合，使最終的漿濃為10%，用0.25mol/L的NaHC03溶液調節pH=3.5。在攪拌條件下進行反應，反應在室溫下進行，反應時間為150min。反應結束后，過濾，用水進行洗滌過濾，直至濾液呈無色。所得漿樣在密封袋中平衡水分后，一部分用于測定漿樣得率、水分含量、羧基含量和保水值。其余用于抄造紙頁，所得紙頁一部分用于測定紙張的各種強度，其余部分進行回用。_^_羧基含量保水值抗張指數耐破指數鍵合能力漿樣數值增量數值增量數值增量數值增量數值增量mmol/100g%g/g%N.n^g%kPa.m2'g"%J/m2%未處046.21.9350.65.02225理127.71.7647.63.84193,066.343.52.7140.472.543.36.5330.126919.6處理160.1117.02.0516.567.241.25.2436.524024.4表3為酶處理對OCC再生纖維的增強作用，從表3中的數據可以看出用經過漆酶和組氨酸處理后的漿料羧基含量、纖維保水值、抗張指數、耐破指數和纖維間的鍵合能力都有大幅度的提高(其中未處理和處理漿樣都經過了打漿處理，打漿條件漿濃10%，轉數7000。增量均以未處理樣指標為比較標準)。與未經過處理的漿樣相比，其羧基含量、纖維保水值、抗張指數、耐破指數和纖維間的鍵合能力分別提高了43.5%、40.4°/。、43.3%、30.1%和19.6%。實施例3向相當于絕干漿為24g的ONP漿中加入0.012g的漆酶和0.12g組氨酸，與水進行混合，使最終的漿濃為5%，用0.1mol/L的NaHC03溶液調節pH=7。在攪拌條件下進行反應，反應在室溫下進行，反應時間為90min。反應結束后，過濾，用水進行洗滌過濾，直至濾液呈無色。所得漿樣在密封袋中平衡水分后，一部分用于測定漿樣水分含量、羧基含量和保水值。其余用于抄造紙頁，所得紙頁用于測定紙張的各種強度。表4漿樣回用次數羧基含量數值增量mmol/100g%保水值數值增量g/g%抗張指數數值增量N-m/g%耐破指數數值增量kPa-m2.g-1%鍵合能力數值增量J/m2%未處050.41.8716.71.56268理132.91.5313.81.21204處理063.225.42.3022.823.641.51.8820.635933.8152.860.52.0131.420.951.41.5124.830851.2表4為酶處理對ONP再生纖維的增強作用，從表4中的數據可以看出用經過酶處理后的漿料抄造的紙頁其羧基含量、纖維保水值、抗張指數、耐破指數和纖維間的鍵合能力都有大幅度的提高(其中未處理漿樣和處理漿樣都經過了打漿處理，打漿條件漿濃10%，轉數7000。增量均以未處理樣指標為比較標準)。與未經過處理相比，其羧基含量、纖維保水值、抗張指數、耐破指數和纖維間的鍵合能力分別提高了25.4%、22.8%、41.5%、20.6%和33.8%。實施例4向相當于絕干漿為24g的ONP漿中加入0.06g的漆酶和0.6g組氨酸，與水進行混合，使最終的漿濃為10°/。，用0.25mol/L的NaHC03溶液調節pH-3.5。在攪拌條件下進行反應，反應在室溫下進行，反應時間為150min。'反應結束后，過濾，用水進行洗滌過濾，直至濾液呈無色。所得漿樣在密封袋中平衡水分后，一部分用于測定漿樣得率、水分含量、羧基含量和保水值。其余用于抄造紙頁，所得紙頁一部分用于測定紙張的各種強度，其余部分進行回用。表5回用次數羧基含量保水值抗張指數耐破指數鍵合能力漿樣數值增量數值增量數值增量數值增量數值增量mmo脂0g%g/g%N.ra/g%kPa.mV1%J/m2%未處050.41.8716.71.56268理132.91.5313.81.21204處理0171.441.763.793.62.5335.32.1439.933.097.629.41131.9323.71.7343.043763.1420105.9表5為酶處理對ONP再生纖維的增強作用，從表5中的數據可以看出用經過漆酶和組氨酸處理后的漿料羧基含量、纖維保水值、抗張指數、耐破指數和纖維間的鍵合能力都有大幅度的提高(其中未處理和處理漿樣都經過了打漿處理，打漿條件漿濃10%，轉數7000。增量均以未處理樣指標為比較標準)。與未經過處理的漿樣相比，其羧基含量、纖維保水值、抗張指數、耐破指數和纖維間的鍵合能力分別提高了41.7%、35.3%、97.6%、23.7%和63.1%。成本分析表6為采用本發明的改性方法來處理一噸廢紙漿(OCC和ONP漿)的費用分析。表6藥品名用量(kg/噸廢紙)計算依據(元/kg)費用(元/噸廢紙)總費用(元/噸廢紙)漆酶0.56030組氨酸573565表7為釆用傳統的加入NaOH和氯乙酸的化學改性方法處理一噸廢紙漿的費用分析。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求1、一種避免再生植物纖維強度下降的生物處理方法，包括以下步驟(1)向再生植物纖維原漿中加入漆酶和組氨酸，在室溫下進行反應，用NaHCO3緩沖溶液調節混合液pH為3.5-7；(2)反應完成后，過濾，用水進行洗滌。2、根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(1)所述再生植物纖維原漿為舊瓦楞箱紙板漿或舊報紙漿。3、根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述再生植物纖維原漿的漿濃質量分數為50/0腦。4、根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述漆酶用量為再生植物纖維原漿質量的0.05-0.25°/。.5、根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述組氨酸用量為再生植物纖維原漿質量的0.5°/。-2.5%。6、根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述NaHCCb緩沖溶液的濃度為0.05-0.25mol/Lo7、根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(2)所述反應時間為60150min。8、根據權利要求17任一項所述的方法，其特征在于步驟(2)反應完成后，過濾，用水進行洗滌過濾，直至濾液呈無色。9、根據權利要求8所述的方法，其特征在于步驟(2)所述反應是在攪拌條件下進行的。全文摘要本發明公開了一種避免再生植物纖維強度下降的生物處理方法，包括將纖維原漿、漆酶、組氨酸在室溫下進行混合反應，使用的漆酶、組氨酸生物混合液呈中性(用碳酸氫鈉緩沖溶液調節混合液pH)。本發明用漆酶作為氧化還原催化劑，通過加入組氨酸來引進羧基，使漿料中的羧基含量大大增加，解決了再生纖維在回用過程中纖維潤脹能力、紙頁強度性能下降等問題，提高了再生植物纖維的回用次數。文檔編號D21C5/02GK101654883SQ20091019225公開日2010年2月24日申請日期2009年9月11日優先權日2009年9月11日發明者萬金泉,艷王,陳楊梅,馬邕文申請人:華南理工大學