专利名称：水基生物酶新闻纸脱墨剂的制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在新闻废纸回收再利用过程中，去除废新闻纸表面油墨的水基生物酶脱墨剂的制备，属造纸技术中的添加化学试剂。
背景技术：
新闻废纸回收再利用工艺过程中，主要在于去除废新闻纸表面的油墨。也就是在纸浆中通过添加一定量脱墨剂辅助，机械力作用下，脱除纸张表面的印刷油墨和纸张表面的其它污染物，然后通过气浮或水洗去除油墨粒子等污染物，从而达到纤维再利用的目的。废新闻纸脱墨工艺采用的脱墨剂由各种化学表面活性剂复配制得，大多以油溶乳剂或其他形式存在。废纸脱墨，国内外通常采用传统的碱法化学脱墨，添加的化学脱墨剂大多含脂肪酸类表面活性剂，溶剂采用汽油等易燃、易爆、易挥发的化学物质。脱墨过程中，脱墨剂中过多的游离脂肪酸与碳粒形成块状胶体，增加了纸浆中的斑点，影响后续抄造纸工序；脱墨剂中采用的易燃、易爆化学溶解剂，也给脱墨剂的制备、储存、运输及使用带来许多不便及隐患。此外，化学脱墨剂在应用过程中，还必须辅加氢氧化钠、过氧化氢等强碱、强氧化性化学物质，长期使用会对设备产生一定的腐蚀作用，对脱墨过程产生的废弃物再处理也会产生负面影响。近年来，由于对环境友善、适应性强且又能改善纤维性能的酶法脱墨受到重视，各国对不同印刷方式的废新闻纸进行了酶法脱墨实验研究。研究结果表明，生物酶对废纸脱墨具有积极的效果。我国山东轻工业学院傅英娟等采用来自Apsergillus L224的纤维素酶，对美国8号废新闻纸进行脱墨研究，得到一组脱墨优化条件酶活力4单位/克，处理时间30分钟，酸碱度pH值5.0，处理温度45℃，纸浆浓度3.5％，脱墨后白度可达47％左右(傅英娟，邵志勇，秦梦华，高培基.废新闻纸酶法脱墨工艺的研究，山东轻工业学院学报，2000，Vol 14 No3，p34～39)。天津轻工业学院郝军芳等采用旧报纸酸性生物酶法脱墨，脱墨后再添加氢氧化钠、过氧化氢漂白，得到白度为48％的新闻再生纸(郝军芳，王高升，谢来苏，隆言泉.旧报纸的酸性生物酶法脱墨，天津轻工业学院学报，1997，No 2，p10～14)。这些研究，在传统碱性脱墨的基础上加入生物酶，效果虽有所改进，但传统碱性脱墨的缺点仍未完全避免。而且，以上生物酶脱墨方法仅对一种或一类酶(主要是纤维素酶)进行了研究，只讨论了酶用量对脱墨过程的影响。其实，在实际脱墨过程中，表面活性剂类型对酶活力及脱墨也有较大影响，若再采用脂肪酸类表面活性剂，同样会出现化学脱墨的缺点。此外，虽然鲜有采用脂肪酶等进行脱墨过程研究的报道，但未见对酶的种类、酶的真实活性作具体描述，无法借鉴参考。为保证脱墨过程中适合酶最佳作用的纸浆酸碱度pH值，在采用上述生物酶脱墨时，还需要对纸浆的酸碱度pH值进行调整，这就给生物酶脱墨剂的实际应用带来了很大制约。进一步深入研究还知道，采用纤维素酶进行脱墨，纤维素酶的用量对脱墨效率、纸浆的打浆度都有影响，这主要是因为纤维素酶用量过大或作用时间过长，可能造成纤维间空隙过大，影响纸浆的打浆度。同时，细小油墨离子也可能重新进入纤维内部，难以被表面活性剂捕捉，无法通过气浮或水洗去除，造成脱墨率下降。为了克服现有生物酶脱墨剂脱墨效果不稳定，使用不方便等不足，本发明通过实验，选择了合适的生物酶种类及适当的酶用量，配以水溶性表面活性剂，复配制备成一种水基生物酶新闻纸脱墨剂。
发明内容
本发明的目的是，选择作用于纤维素结构β-1，4糖苷键的纤维素酶和作用于半纤维素β-1，4糖苷键的半纤维素酶和作用于酯类的脂肪酶，以酶活力单位配比酶量，添加水溶性表面活性剂为载体，复配制备成水基生物酶新闻废纸脱墨剂，从而使脱墨剂不含脂肪酸类表面活性剂，不易燃、不易爆，不对脱墨设备及人体皮肤产生氧化和腐蚀。脱墨剂使用时无需调整纸浆酸碱度pH值，产生的废水比常规脱墨剂易于处理。在常规脱墨设备上脱墨效果优于传统新闻纸化学脱墨剂，且作用稳定，使用方便。
本发明水基生物酶新闻纸脱墨剂主要由作用于纤维素结构β-1，4糖苷键的纤维素酶和作用于半纤维素β-1，4糖苷键的半纤维素酶和作用于酯类的脂肪酶，按酶活力单位配比酶量，加入水溶性表面活性剂载体复配制备而成。制备中，由于酶的作用主要在于酶的活力，而不同产地的酶具有不同的活力单位，故本发明生物酶脱墨剂中酶的具体组分配比及用酶量以所用酶定义计算的活力单位计。
据此，本发明水基生物酶新闻纸脱墨剂制备如下a、由于纤维素酶、半纤维素酶可选择性作用于纸张表面纤维，降低油墨与纸张的作用力，使油墨离子易于从纸张表面脱离，本发明脱墨剂采用适合酸中性、碱性范围的纤维素酶，按酶活力单位配比制备，即选取作用于纤维素结构β-1，4糖苷键的纤维素酶和作用于半纤维素β-1，4糖苷键的半纤维素酶，按酶活力单位配比，并加入水溶性表面活性剂载体，制备纤维素酶和半纤维素酶以及水溶性表面活性剂载体的水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体a。中间体a的具体配制方法为在水溶性表面活性剂油酸钾或烷基苯磺酸或聚醚类物质载体中加入由纤维素酶和半纤维素酶按3∶7～7∶3比例复配的酶，其中1毫升的表面活性剂中加入500～25000活力单位复配的酶。制备成的具有较好脱墨效果的水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体可用于纸浆脱墨，常规用量为纸浆量的0.1％～0.3％(克脱墨剂/克绝干新闻纸降)左右，其中有效作用酶用量为1～50活力单位/(克绝干新闻纸浆)，作用温度45～65摄氏度，作用时间20～40分钟，纸浆酸碱度pH值为5～10。为保证在不同酸碱度pH值范围内酶有效作用，本发明脱墨剂按活力单位配比所用酶量，且在过长作用时间脱墨过程中对脱墨效果没有负影响。
b、由于脂肪酶通过作用于油墨中的甘油三酯等成分，可降低油墨与纤维素表面的结合，同时降低油墨粒子的粒径，有利于脱墨效率提高。本发明脱墨剂还采用在水溶性表面活性剂载体中加入作用于甘油三酯酯键的碱性脂肪酶，制备成脂肪酶水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体b。制备时，在水溶性表面活性剂油酸钾或烷基苯磺酸或聚醚类物质载体中加入碱性脂肪酶，其中1毫升的表面活性剂中加入作用于甘油三酯酯键的碱性脂肪酶500～25000活力单位。制备成的脂肪酶水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体b可用于纸浆脱墨，脱墨剂用量约为纸浆量的0.1％～0.3％(克脱墨剂/克绝干新闻纸浆)，有效作用酶用量1～50单位/(克绝干新闻纸浆)，作用温度45～65摄氏度，作用时间20～40分钟，纸浆酸碱度pH值5～10。
c、最后，再由a和b制备的水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体复配，制备成水基生物酶新闻纸脱墨剂c，复配时，两种水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体a∶b配比的比例为3∶7～7∶3。使用a和b两种脱墨剂中间体复配配制的本发明纤维素酶、半纤维素酶和脂肪酶以及水溶性表面活性剂为载体的水基生物酶新闻纸脱墨剂，对纸浆脱墨时，脱墨剂的使用量约为纸浆量的0.1％～0.3％(克脱墨剂/克绝干新闻纸浆)，生物酶(纤维素酶、半纤维素酶或脂肪酶)的用量为1～50酶活力单位/(克绝干新闻纸浆)，作用温度45～65摄氏度，作用时间20～40分钟，纸浆酸碱度pH值5～10。本发明脱墨剂对纸浆脱墨，无需添加其它辅剂。与传统化学脱墨剂添加氢氧化钠、硅酸钠、过氧化氢辅剂的脱墨过程相比，在条件完全一致的前提下，本发明脱墨剂脱墨效果优于传统脱墨剂(表1)。
表1不同脱墨剂脱墨对比结果
由于本发明水基生物酶新闻纸脱墨剂采用较低量纤维素酶，脱墨剂中的纤维素酶仅能作用于纸浆的表面，因此本发明脱墨剂中纤维素酶对纸浆质量无明显影响；此外，采用脂肪酶同时作用，可提高产品的脱墨效率，而脂肪酶对纤维无作用，作用时间过长或添加量过多，不会降低脱墨效率。其次，与单一生物酶种类脱墨剂相比，本发明水基生物酶新闻纸脱墨剂采用不同作用机理的酶进行脱墨，可有效降低纤维素酶的用量，避免了纤维素酶对纸浆打浆度的影响和过量酶用量、作用时间对脱墨效率的影响。本发明水基生物酶新闻纸脱墨剂采用了适用不同酸碱度pH值范围的纤维素酶复配，扩大了生物酶的作用范围，在使用过程中无需对脱墨纸桨酸碱度进行调整，可向纸浆中直接添加使用，消除了影响生物酶在工业化使用过程中的制约因素。同时，使用本发明水基生物酶新闻纸脱墨剂脱墨，纸浆采用自然酸碱度，对设备无腐蚀，脱墨过程产生的废弃物也有利于进一步深化治理。与油溶性脱墨剂相比，本发明水基生物酶新闻纸脱墨剂采用水作为各种生物及化学物质的溶解剂，生产、存储、运输及应用没有特殊要求，使用安全方便。此外，生物酶是一种可生物降解的物质，产生的废物易于降解。实际应用中，本发明水基生物酶新闻纸脱墨剂使用方法与传统脱墨剂的使用方法相同，无需对脱墨设备进行改造。
具体实施例方式
下面是本发明水基生物酶新闻纸脱墨剂的应用实施例。
实施例1取10克美国新闻废纸，加入水，50摄氏度舒解10分钟，添加0.3％(克脱墨剂/克绝干新闻纸浆)中间体脱墨剂a，50摄氏度碎纸搅拌10分钟后，自然条件下气浮脱墨5分钟，水洗后抄片、干燥，测定白度。重复实验，平均白度≥49％。
实施例2取10克美国新闻废纸，加入水，50摄氏度舒解10分钟，添加0.3％(克脱墨剂/克绝干新闻纸浆)中间体脱墨剂b，50摄氏度碎纸搅拌10分钟后，自然条件下气浮脱墨5分钟，水洗后抄片、干燥，测定白度。重复实验，平均白度≥50％。
实施例3取10克美国新闻废纸，加入水，50摄氏度舒解10分钟，添加0.3％(克脱墨剂/克绝干新闻纸浆)脱墨剂c，50摄氏度碎纸搅拌10分钟后，自然条件下气浮脱墨5分钟，水洗后抄片、干燥，测定白度。重复实验，平均白度≥52％。
权利要求
1.一种水基生物酶新闻纸脱墨剂的制备，包括纤维素酶、半纤维素酶、脂肪酶和水溶性表面活性剂载体，其特征在于按酶活力单位配比的水基生物酶新闻纸脱墨剂制备如下a、制备纤维素酶和半纤维素酶以及水溶性表面活性剂载体的水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体a在以水溶性表面活性剂为载体中加入由纤维素酶和半纤维素酶按3∶7～7∶3比例复配的酶，其中1毫升的表面活性剂中加入500～25000活力单位的复配的酶；b、制备脂肪酶以及水溶性表面活性剂的水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体b在以水溶性表面活性剂为载体中加入碱性脂肪酶，其中1毫升的表面活性剂中加入作用于甘油三酯酯键的碱性脂肪酶500～25000活力单位；c、再由a和b制备的水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体复配，制备成水基生物酶新闻纸脱墨剂c，两种水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体a∶b配比的比例是3∶7～7∶3。
2.根据权利要求1所述的水基生物酶新闻纸脱墨剂的制备，其特征在于制备水基生物酶新闻纸脱墨剂的水溶性表面活性剂载体为油酸钾或烷基苯磺酸或聚醚类物质。
3.根据权利要求1所述的水基生物酶新闻纸脱墨剂的制备，其特征在于纤维素酶和半纤维素酶按3∶7～7∶3比例复配，加入水溶性表面活性剂载体，制备的水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体用于纸浆脱墨的量约为纸浆量的0.1％～0.3％(克脱墨剂/克绝干新闻纸浆)，有效作用的酶用量为1～50活力单位/(克绝干新闻纸浆)，作用温度45～65摄氏度，作用时间20～40分钟，纸浆酸碱度pH值5～10。
4.根据权利要求1所述的水基生物酶新闻纸脱墨剂的制备，其特征在于由作用于甘油三酯酯键的碱性脂肪酶，添加水溶性表面活性剂载体，制备的水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体用于纸浆脱墨的量约为纸浆量的0.1％～0.3％(克脱墨剂/克绝干新闻纸浆)，有效作用酶用量1～50活力单位/(克绝干新闻纸浆)，作用温度45～65摄氏度，作用时间20～40分钟，纸浆酸碱度pH值5～10。
5.根据权利要求1所述的水基生物酶新闻纸脱墨剂的制备，其特征在于由a和b水基生物酶新闻纸脱墨剂中间体复配，制备的水基生物酶新闻纸脱墨剂c，用于纸浆脱墨的量约为纸浆量的0.1％～0.3％(克脱墨剂/克绝干新闻纸浆)，作用的有效酶用量为1～50活力单位/(克绝干新闻纸浆)，作用温度45～65摄氏度，作用时间20～40分钟，纸浆酸碱度pH值5～10。
6.根据权利要求1所述的水基生物酶新闻纸脱墨剂的制备，其特征在于，过长时间脱墨，在不同酸碱度pH值范围内有效作用的用酶量，以酶活力单位配比计量。
全文摘要
本发明涉及一种在废新闻纸回收再利用过程中，去除废纸表面油墨的水基生物酶脱墨剂。脱墨剂按酶活力单位比例配制，先由纤维素酶和半纤维素酶加入水溶性表面活性剂油酸钾或烷基苯磺酸或聚醚类物质为载体，制备成脱墨剂中间体a；由作用于甘油三酯酯键的碱性脂肪酶，添加水溶性表面活性剂作载体，制备成脱墨剂中间体b；最后，再由脱墨剂中间体按a∶b3∶7～7∶3比例复配制备成水基生物酶新闻纸脱墨剂c。脱墨剂中不含脂肪酸类表面活性剂，不易燃、不易爆，不对脱墨设备及人体皮肤氧化和腐蚀。废水易于处理。脱墨时无需调整酸碱度，效果优于化学脱墨剂，作用稳定，使用方便。
文档编号C09D9/04GK1483773SQ0213702
公开日2004年3月24日 申请日期2002年9月17日 优先权日2002年9月17日
发明者董承智 申请人:上海挚通贸易有限公司