专利名称：利用生物技术对纸浆进行全无氯漂白的方法
技术领域：
本发明涉及一种纸浆的漂白方法，特别是利用生物技术对纸浆进行全无氯漂白的方法。
传统的纸浆漂白方法使采用含氯气和次氯酸盐的漂白程序(CEH)。然而，这种方法所产生的废水中含有大量的剧毒氯酚化合物，迫使人们对这种传统的漂白方法进行改进。近年来，利用二氧化氯代替氯气的无元素氯的漂白方法取得了长足的发展。但是这种方法在废水中还是能产生有机氯化合物，随着人们对环境的越来越关注，各种无氯漂白的工艺，如氧脱木素，过氧化氢漂白，臭氧漂白等得到一定的发展。但是这些方法有的设备投资贵，有的选择性差对纤维素有破坏作用。
首先将生物酶引入纸浆漂白是在1986年维凯丽(Viikari)利用木聚糖酶处理纸浆可以提高纸浆的可漂性，减少氯气、二氧化氯、过氧化氢等化学药品的用量，有利于发展无元素氯漂白(ECF)。但是由于木聚糖酶不能直接氧化木素，只能通过水解聚木糖来提高纸浆的漂白性能，木素的脱除是有限的。
利用漆酶进行纸浆脱木素处理研究国际上有不少报道。欧洲专利(EP-A-408,803)公开了一种方法利用漆酶与含氯的化合物漂白纸浆，可以减少化学药品的用量，但是所产生的废水仍含有少量的有机氯化合物；欧洲专利(DE-A-3,636,208)公开了用木素降解酶可以脱木素或漂白纸浆；另外，还有专利(EP-A-447,673,W092/20857)报道，利用漆酶和氧化还原势在0.2-0.5V的化学物质存在下，具有良好的脱木素作用。
最近，美国专利(US 5,691,193)公开了利用生物酶与过氧化氢全无氯漂白，其报道中酶处理包括漆酶/介体(ABTS或其他的漆酶底物)，或依赖锰过氧化物酶/锰离子/乳酸或草酸等螯合剂加入少量的过氧化氢，然后经螯合处理去金属离子，及碱性过氧化氢漂白。
本发明的目的提供一种新的利用生物技术对纸浆进行全无氯漂白方法，既能保持纸浆的强度，又能提高纸浆的白度的全无氯漂白方法。
本发明的利用微生物预处理纸浆的全无氯漂白方法，利用一种能够降解木素的微生物-白腐菌处理纸浆，控制合适的条件，既能保持纸浆的强度，又能提高纸浆的白度的全无氯漂白方法。真菌中担子菌属的一类白色木材腐朽菌(white-rot fungus，简称白腐菌)，能产生木素降解酶，并降解木素，因此可以用于纸浆的漂白预处理。包括纸浆的微生物预处理、螯合处理、过氧化氢漂白。依次包括下列步骤及其工艺条件(1)白腐菌为预处理菌种，以干重计，加入占纸浆绝干重量0.01％-1％的白腐菌菌丝液于已灭菌的纸浆中，纸浆中水的重量百分含量为50％-80％，在温度25-30℃下预处理3～6天后用水洗涤；(2)螯合处理经微生物处理的纸浆，在中性条件下螯合处理去除金属离子；
(3)过氧化氢漂白碱性过氧化氢漂白。
本发明预处理纸浆的微生物为白腐菌，如杂色芸芝(Polystictus versicolor)、漏斗状侧耳(Pleurotus sajor-caju)等菌种，可在处理纸浆前液体培养基中预培养3-5天。优选杂色芸芝(Polystictus versicolor)。白腐菌大多是常见的食用菌种，从食用菌种提供单位可以得到。杂色芸芝(Polystictus versicolor)、漏斗状侧耳(Pleurotus sajor-caju)为常用的、可商购的菌种，可向中国微生物菌种保藏管理委员会农业微生物中心索取。
本发明适用于各种纸浆，如阔叶木硫酸盐浆、针叶木硫酸盐浆、非木材硫酸盐浆、非木材烧碱-蒽醌浆和上述纸浆的氧脱木素浆等。
本发明的突出优点在于(a)纸浆的白度提高显著，经过氧化氢终漂后，纸浆白度能达到83％ISO；(b)纸浆的性能保持不变；(c)无毒性化合物产生，废水少，污染小，社会效益大。
以下实施例中所有百分含量均为重量百分含量。
实施例1荻苇烧碱-蒽醌浆漂白荻苇烧碱-蒽醌浆(卡伯值11.92)经灭菌后，含水量为80％，加入杂色芸芝(Polystictusversicolor)菌丝液，其中相对绝干纸浆的重量菌丝干重为0.1％；在28℃；发酵3天。然后洗净。
经生物预处理后的纸浆，在浆浓10％，pH6.5，50℃条件下与乙二胺四乙酸(EDTA)(1.0％)作用30min。然后用去离子水洗涤，再调节浆浓10％，在90℃，与过氧化氢反应2小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。最终纸浆的白度达到75％ISO。
实施例2麦草烧碱-蒽醌浆漂白麦草烧碱-蒽醌浆(卡伯值10.52)经灭菌后，含水量为70％，加入漏斗状侧耳(Pleurotussajor-caju)菌丝液，其中相对绝干纸浆的重量菌丝干重为0.05％；在28℃；发酵6天。然后洗净。
经生物预处理后的纸浆，在浆浓10％，pH6.5，50℃条件下与EDTA(1.0％)作用30min。然后用去离子水洗涤，再调节浆浓10％，在90℃，与过氧化氢反应2小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。最终纸浆的白度达到79％ISO。
实施例3氧脱木素麦草烧碱-蒽醌浆漂白氧脱木素麦草烧碱-蒽醌浆(卡伯值5.62)经灭菌后，含水量为80％，加入杂色芸芝(Polystictus versicolor)菌丝液，其中相对绝干纸浆的重量菌丝干重为0.01％；在28℃；发酵6天。然后洗净。
经生物预处理后的纸浆，在浆浓10％，pH6.5，50℃条件下与EDTA(1.0％)作用30min。然后用去离子水洗涤，再调节浆浓10％，在90℃，与过氧化氢反应2小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。最终纸浆的白度达到83.7％ISO。
实施例4氧脱木素荻苇烧碱-蒽醌浆漂白氧脱木素荻苇烧碱-蒽醌浆(卡伯值6.18)经灭菌后，含水量为80％，加入杂色芸芝(Polystictus versicolor)菌丝液，其中相对绝干纸浆的重量菌丝干重为0.05％；在28℃；发酵3天。然后洗净。
经生物预处理后的纸浆，在浆浓10％，pH6.5，50℃条件下与EDTA(1.0％)作用30min。然后用去离子水洗涤，再调节浆浓10％，在90℃，与过氧化氢反应2小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。最终纸浆的白度达到84.1％ISO。
实施例5芦苇硫酸盐浆漂白芦苇硫酸盐浆(卡伯值15.52)经灭菌后，含水量为60％，加入漏斗状侧耳(Pleurotussajor-caju)菌丝液，其中相对绝干纸浆的重量菌丝干重为1％；在28℃；发酵6天。然后洗净。
经生物预处理后的纸浆，在浆浓10％，pH6.5，50℃条件下与EDTA(1.0％)作用30min。然后用去离子水洗涤，再调节浆浓10％，在90℃，与过氧化氢反应2小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。最终纸浆的白度达到74％ISO。
实施例6桉木硫酸盐浆漂白桉木硫酸盐浆(卡伯值13.50)经灭菌后，含水量为50％，加入杂色芸芝(Polystictusversicolor)菌丝液，其中相对绝干纸浆的重量菌丝干重为0.5％；在28℃；发酵6天。然后洗净。
经生物预处理后的纸浆，在浆浓10％，pH6.5，50℃条件下与EDTA(1.0％)作用30min。然后用去离子水洗涤，再调节浆浓10％，在90℃，与过氧化氢反应2小时，反应体系中氢氧化钠用量2.0％，过氧化氢用量2.0％，另外还加入0.5％硫酸镁和0.2％EDTA。最终纸浆的白度达到84％ISO。
权利要求
1.一种利用生物技术对纸浆进行全无氯漂白的方法，包括纸浆的微生物预处理、螯合处理、过氧化氢漂白，其特征在于依次包括下列步骤(1)白腐菌为预处理菌种，以干重计，加入占纸浆绝干重量0.01％-1％的白腐菌菌丝液于已灭菌的纸浆中，纸浆中水的重量百分含量为50％-80％，在温度25-30℃下预处理3～6天后用水洗涤；(2)螯合处理经微生物处理的纸浆，在中性条件下螯合处理去除金属离子；(3)过氧化氢漂白碱性过氧化氢漂白。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的白腐菌为杂色芸芝(Polystictusversicolor)或漏斗状侧耳(Pleurotus sajor-caju)，在处理纸浆前液体培养基中预培养3-5天。
3.根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于所述的白腐菌为杂色芸芝(Polystictusversicolor)。
4.根据权利要求1或2中所述的方法，其特征在于所述纸浆为阔叶木硫酸盐浆、针叶木硫酸盐浆、非木材硫酸盐浆、非木材烧碱-蒽醌浆或上述纸浆的氧脱木素浆。
全文摘要
本发明涉及一种利用微生物预处理纸浆的全无氯漂白方法,依次包括下列步骤:(1)白腐菌为预处理菌种,以干重计,加入占纸浆绝干重量0.01%—1%的白腐菌菌丝液于已灭菌的纸浆中预处理;(2)螯合处理;经微生物处理的纸浆,在中性条件下螯合处理去除金属离子;(3)过氧化氢漂白。本发明能显著提高纸浆的白度,纸浆的性能保持不变,无毒性化合物产生,废水少,污染小,社会效益大。
文档编号D21C9/10GK1296099SQ0013085
公开日2001年5月23日 申请日期2000年12月14日 优先权日2000年12月14日
发明者付时雨, 王萍, 余惠生, 詹怀宇 申请人:中国科学院广州化学研究所