技术领域
本发明涉及一种使用生物酶提高纸张白度的方法及在加工回用纸浆纤维中应用，特别是通过内切纤维素酶和一种或几种酯解酶的复合来除去废纸回收利用中的油墨，酯解酶除去废纸回收利用中的其他有机污染物，从而来提高纸张的白度，进而提高纸张的质量。
背景技术：
制浆造纸工业是国民经济的支柱产业之一，随着社会的进步，人们对纸的需求越来越大，对纸产品质量的要求也越来越高，因而造纸工业近年来在世界范围内得到了迅猛的发展。但作为一个规模庞大、涉及众多的行业，造纸工业的迅猛发展必然会带来一系列的资源能源消费和环境污染问题。对于目前所面临的原料短缺、污染严重和能源紧张问题，废纸回收和二次纤维的回用无疑是解决上述问题的一个重大举措，废纸作为一种二次纤维资源用于造纸生产，已成为制浆造纸纤维原料中的重要来源，废纸在制浆造纸工业中将发挥越来越重要的作用。提高白度可以通过两个方法实现，一：减少废纸中的油墨含量。二：去除废纸中的其它有机污染物。
但脱墨工艺存在难点：某些纸种白度要求比较高；油墨品种层出不穷；印刷技术日益提高。如果脱墨不佳，废纸上的油墨会在碎解过程中发生不可逆分离和沉积，再生浆抄成纸后会产生黑色斑点、白度较原纸大幅下降，达不到使用要求；纸机运转时会产生有机污染物粘网、粘辊、断头、施胶困难、运转性能下降和操作成本增加等问题；纸张表面洁净度和物理性能也会受到一定影响。
而酶法脱墨是解决脱墨难点的好方法，其主要有两种实现途径，一种是利用脂肪酶水解油基油墨载体，达到油墨和纤维分离的目的：另一种是利用纤维素酶和半纤维素酶，这两种酶不会作用于油墨，但可以改变纤维的性能，酶处理废纸后可用浮选法将油墨除去，我们旨在利用内切纤维素酶和酯解酶的协同作用来提高脱墨效率。
有机污染物除油墨外，还包含：粘合剂、涂料、粘结剂和其它材料的粘性聚合物，他们在循环造纸过程中形成。因此有机污染物主要关系到利用再生纸张的造纸过程。
有机污染物存在于纸浆中，易于沉积在加工设备和表面上，这会导致维护方面的问题和生产效率的低下。就此而言，我们要重点关注有机污染物。
有机污染物是水不溶性的，且往往引起聚集并沉积至造纸设备的各种部件上，由此造成纸张质量问题，使纸幅断裂，并且为了清洗设备而采取昂贵的停工。如有机污染物沉积在成纸的毛毯上，使得从形成纸幅的排水不太有效。
旧新闻纸、旧报纸、旧杂志以及旧箱板纸的常规回用是现在造纸工业中的常用二次纤维原料，这是因为许多含纸张产品具有一部分含在纸制品中的回用纤维。因此造纸厂需要对纸产品进行回用。然而，为了形成能够用于纸产品中的纤维，纸产品的回用通常需要另外的处理步骤。
一般而言,常规回用的第一步骤是：用水将纸张分离成单独的纤维，形成纸浆液，随后通过各种处理步骤（如筛选、离心净化、洗涤、浮选等）的组合从纤维中除去油墨和污染物。
筛选和离心净化步骤除去了较大的污染物如订书针、塑料等。洗涤和浮选步骤的主要目的是使污染物溶解或者悬浮于水中，并从水中除去这些污染物。在以上过程中需要添加一种或者几种表面活性剂和苛性碱，这是为了促进污染物从纤维中溶解和分离出来。一旦使用苛性碱试剂，纤维就会发生一定程度的泛黄，因此需要对纤维进行漂白。通常将这些纤维与新鲜纤维混合，然后用于纤维性能适当的造纸过程中。利用脂解酶的帮助从纤维中分离并除去油墨，不会有碱处理对光泽产生的负面作用，与此同时还利用浮选除去聚集的油墨颗粒。
回用纤维的成分和组成较复杂，回用配料可能会含有多达几十种的有机污染物，每个都具有自身的特性，来源可能包括下列中的任何一种：脱墨残余物、脱墨化学助剂、松香、沥青和涂布粘合剂。如果这些有机污染物沉至机器表面、织物、金属丝线、网毯和辊上，会产生如下问题，如：纸孔、纸片缺陷、高尘埃度和印刷断纸。这些沉积物每年会造成大量的停工时间，损失巨大。
目前，去除和控制浆料中有机污染物的方法主要有机械法和化学法。筛选、净化、洗涤、热分散和浮选等物理机械法能去除大部分的原生有机污染物。而化学法主要是通过化学吸附、改性、分散、固定、表面钝化等作用来达到控制有机污染物的目的。而酶由于具有高效性、专一性、对环境无污染性等优点，在制浆造纸领域中得到了越来越广泛的应用。有机污染物基本结构组分连接在一起的酯键，酯解酶能催化其断开，把有机污染物分解成较小的基本组分。而且酯键一旦断开，污染物的基本组分很难在系统中重新聚合。
技术实现要素：
要解决技术问题
本发明旨在提供一种使用生物酶提高纸张白度及其在加工回用纸张纤维中的应用，通过生物酶处理减少存在于纤维中的油墨和其它有机污染物的量来控制纤维中油墨和其他有机污染物；减小存在于纤维中的有机污染物的大小来控制所述有机污染物；减少存在于纤维中有机污染物的分子量来控制所述有机污染物。克服传统的使用苛性碱试剂，纤维发生一定程度的泛黄现象。
技术方案
使用生物酶提高纸张白度及其在加工回用纸张纤维中应用，主要是使用生物酶控制油墨和其它有机污染物从造纸系统中的纤维中沉积出来，包括使纤维与足量的内切纤维素酶和一种或者几种酯解酶的复合酶接触足够的时间，来提高纸张的白度。
使用的酯解酶包括任意组合的酯酶或脂肪酶，酯解酶可在制浆阶段之前或制浆期间添加，也可以在浮选或脱墨阶段之后添加；酯解酶添加量以每吨经处理的干纤维计约0.1-0.15kg，内切纤维素酶的添加量以每吨经处理过的干纤维计约为0.01-0.05kg。
本发明复合酶与纤维的作用时间为45-180分钟；复合酶与纤维的作用pH为6-10。
本发明可用于处理各种废纸中所含的油墨；
本发明可用于包括来自旧新闻纸或旧报纸、混合的办公废纸或它们的组合的纤维，粘合剂、油墨残余物、脱墨化学试剂、涂料、粘结剂和其它材料的粘性聚合物，或其组合等其它有机污染物的控制；
本发明还可用于回用纤维，通过控制存在于回用的有机污染物的方式来加工回用的纸浆纤维的。
本发明包括使回用纤维中含有一种或几种酯解酶，或者含有一种纤维素酶。
有益效果
本发明与常规的控制油墨和其它有机污染物的控制程序相比，这些方法更高效、成本更低。如提高了纸张白度6-9个百分点、减少停机时间、小配料成本、加转化效率、加亮度、改善有效参与油墨浓度、减少化学试剂的用量。
附图说明
图1是实施例1加酶前后油墨含量对比。
图2是实施例2脱墨浆中有机物的Mn和Mw的变化。
图3是实施例3CTMP浆中有机物Mn和Mw值的变化。
具体实施方式
本发明的概述和下文中的发明详述仅是示例性和解释性的，并且仅意在进一步解释如权利要求保护的本发明。
本发明可以通过以下技术方案来实现
将含有有机污染物的回收纤维进行预处理，加入本文所述酶制剂，通过反应计算油墨残余量和有机污染物的降解量。
a）内切纤维素酶和酯解酶相结合除去油墨
b）酯解酶除去后续有机污染物
实施例1：
1材料和试剂的准备
1.1纸浆的制备：将回收废纸材料在水中混合、分散或悬浮，这就是制备纸浆的过程。造纸纸浆包含回用纸和新鲜的所谓的原始纸浆。纸浆可具有高（在15%以上）、中等（5%-11%）或低（低于5%）的稠度。在特定的实施方案中本发明的方法和用途是在高、中、低纸浆稠度下进行的。将浆料稀释至浓度5%，稀释过程中，利用疏解机疏解四分钟，使浆料分散均匀。
1.2酶的处理：一定量的浆料情况下进行生物酶处理，条件如下：浆浓为5.0%、pH值为6-10、反应时间为45-90分钟、酯解酶用量为0.1-0.15kg/t、内切纤维素酶的添加量以每吨经处理过的干纤维计约为0.01-0.05kg；浮选池或者澄清水池中需无残留氧化剂。酶处理后用四氢呋喃（THF）抽提6h的纱布过滤，过滤后的浆料和纱布一起经真空干燥箱干燥后，用THF在索氏抽提器中抽提6h，对油墨和有机污染物含量进行测定。
2反应操作步骤
2.1生物酶用量为0.3kg/t绝干浆（以下均为绝干计）时，对油墨和有机污染物得控制效果。
2.1.1将所取浆料稀释至浓度为5.0%，稀释过程中，利用疏解机疏解四分钟，使浆料分散均匀
2.1.2取a和b中酶液各1mL，在两只用去离子水冲洗干净的三角烧瓶中，配置成浓度为0.1%的溶液（对原液）。
2.1.3取四份浓度为5%的浆料，分为1样、2样、3样、4样，每份绝干量为150g，其中1样和2样按照0kg/t绝干浆（不加a和b酶，以清水替代）、3样加0.3kg/t浆（内切纤维素酶0.01kg/浆和酯解酶0.29kg/浆）、4样加0.3kg/t浆（酯解酶），并与疏解机中疏解6分钟，使酶液与浆料充分混合。
2.1.4以上浆料，置于密封桶中1h，65℃水浴中放置1h。
2.1.5取以上浆料，测定油墨含量和有机污染物含量。
2.1.6以上浆料继续放置在水浴锅中（接着做b实验），保温放置2h，再取样测定有机污染物含量，以考察添加酯解酶后，3h内有机污染物絮聚情况。
2.1.7以上剩余浆料置于水浴锅中21h，再取样测定有机污染物含量，以考察添加酯解酶后，24h有机污染物絮聚情况。
2.2生物酶用量为0.4kg/t绝干浆（内切纤维素酶0.05kg/浆和酯解酶0.35kg/浆）时。对油墨和有机污染物的控制效果，实验步骤中，除用生物酶量由0.3kg/t调制0.4kg/t外，其它均为第一阶段相同。
3实验结果：
3.1由附图1可知，加入复合酶处理后，油墨除去率达到90%以上。
3.2由表3.1和表3.2可知，在加入0.3kg/t浆的酯解酶时，有机污染物含量平均下降39.3%；在加入0.4kg/t浆的酯解酶时，有机污染物含量下降39.5%。
3.3通过XT-48B白度测定仪测定纸张白度，结果显示，用酯解酶比用化学漂白的方法使纸张白度增加6-9个百分点。
实例施2：
1材料和试剂的准备
1.1脱墨浆取自湖南岳阳泰格林纸厂脱墨线的浓缩机上，该浆料已经过浮选、漂白；生物酶为湖南里尔康生物有限公司提供的LEKenzyme-2000.
1.2酯解酶的处理：一定量的浆料情况下进行生物酶处理，条件如下。浆浓为5.0%、pH值为6-10、反应时间为45-90分钟、酶用量为0.1-0.15kg/t。浮选池或者澄清水池中需无残留氧化剂。酶处理后用四氢呋喃（THF）抽提6h的纱布过滤，过滤后的浆料和纱布一起经真空干燥箱干燥后，用THF在索氏抽提器中抽提6h，对有机污染物含量进行测定。
2检测方法：用Agilent1100series凝胶渗透色谱分析仪对酶处理前后浆料中得有机污染物进行凝胶渗透色谱分析，以THF作为溶剂进行检测，得到有机污染物的相对分子质量分布曲线，然后进行积分，得到相应平均相对分子质量。通过XT-48B白度测定仪测定纸张白度，抄片定量为45g/m2.
3实验结果
通过附图2可知：脱墨浆中有机污染物的Mn减少4.83%，Mw减少了14.65%
通过XT-48B白度测定仪测定纸张白度，结果显示，用酯解酶比用化学漂白的方法使纸张白度增加4-7个百分点。
实施例3：
1材料和试剂的准备
1.1CTM取自湖南岳阳泰格林纸厂脱墨线的浓缩机上，该浆料已经过浮选、漂白；
生物酶为湖南里尔康生物有限公司提供的LEKenzyme-2000.
1.2酯解酶的处理：一定量的浆料情况下进行生物酶处理，条件如下。浆浓为5.0%、pH值为6-10、反应时间为45-90分钟、酶用量为0.1-0.15kg/t。浮选池或者澄清水池中需无残留氧化剂。酶处理后用四氢呋喃（THF）抽提6h的纱布过滤，过滤后的浆料和纱布一起经真空干燥箱干燥后，用THF在索氏抽提器中抽提6h，对有机污染物含量进行测定。
2检测方法：用Agilent1100series凝胶渗透色谱分析仪对酶处理前后浆料中得有机污染物进行凝胶渗透色谱分析，以THF作为溶剂进行检测，得到有机污染物的相对分子质量分布曲线，然后进行积分，得到相应平均相对分子质量。通过XT-48B白度测定仪测定纸张白度，抄片定量为45g/m2.
通过附图3可知：脱墨浆中有机污染物的Mn减少18.02%，Mw减少了23.65%
通过XT-48B白度测定仪测定纸张白度，结果显示，用酯解酶比用化学漂白的方法使纸张白度增加5-8个百分点。
本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。