纤维素酶在纸浆预漂白中的应用
Fossum等人指出以木聚糖酶对硫酸盐纸浆进行预漂白是未来制浆和造纸工业的一个重要发展方向。硫酸盐制浆技术在加拿大制浆和造纸工业中占主导地位,应用该技术不仅能生产出高强度的木材纤维,而且对所使用的化学药品可以回收利用。
对于硫酸盐纸浆,尤其是软木的硫酸盐纸浆,漂白难度较大,为使纸浆亮度达90%以上,必须使用大量的氯和含氯化合物(如次氯酸钙、次氯酸钠和二氧化氯)进行漂白,这便带来许多问题:首先,该法对纤维素降解较为严重,从而降低了纸张强度;其次,漂白废液中含有有毒的有机氯化物,它们是潜在的致癌物质,同时漂白废液的COD值很高,造成了严重的环境污染;再者,漂白废液对设备腐蚀也较严重,不利于水的循环利用。为减少污染物的排放,许多学者提出了一些改良方法或替代技术,如用二氧化氯代替氯气进行漂白,使用含氧漂白,漂白废液进行生物处理等,然而这些方法也不尽如人意。使用含氧漂白(如过氧化氢、氧和臭氧)同样也引起纤维素降解,导致纸浆得率低、粘度低及成纸机械性能差、费用高等缺点。目前看来,应用木聚糖酶进行预漂白前景最为乐观。1986年,Chevalier等人[24]首次报道了木聚糖酶对硫酸盐纸浆的漂白有增强作用。
木聚糖酶可以通过提高纸浆可漂性而减少氯的需用量,从而减轻了对环境的污染,并可提高成纸的白度,同时又降低了生产成本,因此越来越受人重视。北美和欧洲的许多造纸公司已将该技术应用于生产实践,结果表明可大大降低废液中的有机氯含量,并且对纸浆强度无显著影响。目前,欧洲的6家大型造纸公司和加拿大的4家大型造纸公司都已将木聚糖酶预漂白作为常规技术应用,不但提高了纸浆产量,同时也带动了木聚糖酶制剂市场的发展。未来的纸浆漂白技术是面向低氯和无氯漂白,而研究表明木聚糖酶能大大提高低氯和无氯漂白纸浆的可漂性。
Wong等人的工作揭示,应用商品木聚糖酶CartazymesHS对白杨木的硫酸盐纸浆进行预处理可使纸浆最终亮度达95%,并且减少了18%的氯用量;加拿大的Canfor造纸公司应用商品木聚糖酶Albuzyme10在pH5.5条件下对硫酸盐纸浆预处理,结果使低氯漂白中的二氧化氯用量减少了16%,使漂白废液中有机氯化物含量降低了14%;西班牙Miranda造纸公司应用木聚糖酶CartazymesHS对一种桉树的硫酸盐纸浆进行预漂白,最终使其亮度达到100%;Kopo-nen的工作[26]报道应用一步过氧化物漂白(无氯漂白)并不能使铁杉木的硫酸盐纸浆达到规定亮度,但如用木聚糖酶预漂白,则最终可使其亮度达95%以上。可见,木聚糖酶在低氯和无氯高白度纸浆生产中有其重要作用。
