一种利用角质酶和化学试剂共同脱墨的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种利用角质酶和化学试剂共同脱墨的方法，属于酶工程技术领域。
【背景技术】
[0002] 二次纤维即可再生纤维，用于生产纸和纸板已有多年的历史。随着世界纸和纸板 生产及需求量的与日俱增，人们环保意识的加强，世界各国加强了对森林资源的保护，运就 迫使造纸工业在原料结构中增加二次纤维的比例。废纸的回收利用是解决造纸工业面临 的资源短缺、能源紧张和污染严重等=个问题的有效途径，是实行清洁生产的重要举措，是 坚持可持续发展的必由之路。据中国造纸协会的调查资料，二次纤维在造纸原料中的比例 在逐年增加，2010年全国纸浆消耗总量8461万吨，其中，废纸浆5305万吨，所占比例高达 63%，比上年增长6. 16%。
[0003] 二次纤维要回收利用，首先经过废纸的脱墨过程，废纸脱墨过程，是一个化学反应 和物理反应相结合的过程，一般是通过脱墨剂来破坏印刷油墨对纤维的吸附，并在一定的 溫度和剪切力作用下，将油墨颗粒从纤维上剥离下来。油墨大致由色料、连接料、助剂组成。 连接料是由少量天然树脂、合成树脂、纤维素、橡胶衍生物等溶于干性油或溶剂中制得。对 颜料起保护作用，使其难W脱落，由于本身的黏性，在脱墨过程中很难将其包含的色料除 去，从而对再生浆产生影响。
[0004] 目前，我国废纸脱墨工艺仍采用传统的化学浮选法或洗涂法，洗涂法是用大量的 水反复冲洗浆料，使纸张上的油墨粒子与纤维剥离，同时也去除了废纸中的填料与细小纤 维，从而达到洗净的目的。浮选法是通过使油墨颗粒吸附到气泡上，并随同上浮的气泡而除 去的。普通的化学法需要大量使用碱性物质，水的直接排放会严重污染环境，处理污水也需 要大量的污水处理化学品，同时纸张白度的提升有限。生物酶法脱墨技术是近年来研究的 重点。多数酶法脱墨实验表明了，生物酶脱墨技术可W提高脱墨浮选效率，减少纤维流失， 消除化学品的用量，达到提高生产效率的目的。然而在实际应用中，目前的酶法脱墨，存在 酶用量大、成本增加的问题。
【发明内容】
[0005] 为了解决上述问题，本发明提供了一种利用酶法和化学法联合脱墨的方法，不仅 可W解决目前酶法脱墨存在的酶用量大、成本大的问题，而且化学试剂种类和用量的选择， 使酶法和化学试剂法发生协同作用，显著增强了脱墨处理的效果，此外，也不需要使用碱性 物质，解决了常规化学法脱墨存在的污水处理的问题。
[0006] 所述方法包括：碎浆，酶处理，化学处理，浆料洗涂脱水，浮选；所述酶处理使用的 是角质酶，用量为10-20U/g绝干浆；所述化学处理是添加0. 5-4%的Na2Si〇3、0. 1-0. 8%的 M拆〇4、0. 1-0. 8%的邸TA、0. 1-4%的&〇2进行处理，百分数是相对绝干浆的质量而言。
[0007] 在本发明的一种实施方式中，所述碎浆是：取绝干浆浆料100-200g，调节浆浓为 10-20%，转数 200-250r/min，时间 20-30 分钟。
[0008] 在本发明的一种实施方式中，所述酶处理的条件是：控制溫度为40~60°C，处理 时间 100-200min。
[0009] 在本发明的一种实施方式中，所述化学处理的条件是：溫度为50-70°C，处理时间 3〇-120min〇
[0010] 在本发明的一种实施方式中，所述浆料洗涂脱水为用去离子水稀释处理后的废纸 浆。
[0011] 在本发明的一种实施方式中，所述浮选条件为加水调节浆料浓度至1~2%，溫度 为40-50°C，浮选时间为60-120min。
[0012] 在本发明的一种实施方式中，所述方法还包括抄片步骤，所述抄片条件定量为 60g/m2。
[0013] 在本发明的一种实施方式中，所述的角质酶来自嗜热单抱菌化ermobifida化sea 或氨基酸序列与得自化ermobifida化sea的角质酶至少有60%，特别是65%，更准确地说 70%，或75%，或80%，或85%，或90%，或92%，或95%，或97%，或至少99%的同源性且 具有角质酶活性的酶。
[0014] 在本发明的一种实施方式中，所述的角质酶也来自腐皮镶刀菌化sariumsolani 或氨基酸序列与得自化sariumsolani的角质酶至少有60%，特别是65%，更准确地说 70%，或75%，或80%，或85%，或90%，或92%，或95%，或97%，或至少99%的同源性且 具有角质酶活性的酶。
[0015] 在本发明的一种实施方式中，所述角质酶是NCBI编号为AA巧4920、AA巧4921或 AAA33334的角质酶。
[0016]在本发明的一种实施方式中，所述角质酶的生产方法为在一定培养条件 下，W生产角质酶的重组大肠杆菌（ChenS，TongX，WoodardRW，DuGC，WuJ，Chen J，Identificstion过ndChsrscterizstionofB过cteri过ICutin过se，TheJourn过Iof BiologicalChemistry，2008,283(28)25854-25862)发酵一定时间，经过 12000巧m，离屯、 lOmin，去除菌体，上清即为粗酶液。
[0017]在本发明的一种实施方式中，所述角质酶的生产方法也为在一定培养条件下，W 生产角质酶的重组毕赤酵母发酵一定时间，经过1200化pm，离屯、lOmin，去除菌体，上清即 为粗酶液。
[0018] 在本发明的一种实施方式中，本发明方法具体包括：
[0019] (a)碎浆
[0020] 取浆料100~200g(绝干浆），调节浆浓为10~20 %，利用化地，肥1调节抑为 7. 5~10. 0,转数200~250r/min，时间20~30分钟；
[002。 （b)酶处理
[0022] 在恒溫水浴槽中，溫度为40~60°C，处理时间100~200min;
[002引 （C)化学处理
[0024]在恒溫水浴槽中，溫度为50-70 °C，加入0. 5-4%Na2Si〇3、0. 1-0. 8%M拆〇4、0. 1-0. 8% EDTA、0. 1-4% &〇2,处理时间30-120min;
[00巧](d)浆料洗涂脱水
[0026]用4~化去离子水稀释生物酶处理后的废纸浆，然后用洗涂袋洗涂纸浆，最后将 浆饼撕成小片，室溫下风干；
[0027] (e)浮选
[0028] 酶处理后的废纸浆用实验室浮选槽进行浮选，浮选条件：加热水调节浆料浓度至 1 %，溫度为45°C，浮选时间为60min。浮选后的浆料滤水后室溫下风干；
[0029] 讯废纸浆物理性能分析
[0030] 对于浮选后的浆样，用标准抄片器进行抄片，定量为60g/m2,采用白度仪测定仪 测定手抄片白度，撕裂度测定仪测定撕裂指数，抗张指数测定仪测定抗张指数，纸张耐破度 仪测定耐破指数。
[0031] 本发明的有益效果：
[0032] 本发明利用角质酶和化学试剂进行共同脱墨，酶法与化学法协同作用，显著提高 了脱墨效果。本发明方法，相对于原有方法效果好，减少了酶用量W及化学试剂的用量，增 加了脱墨效率增加，在降低成本的同时，提高了产品质量和生产效率，降低单位产品的能源 消耗，减少了污水处理。同时，利用废纸回用具有节省原生纤维资源，减少环境污染，简化工 艺流程，降低能耗等优点。利用角质酶和化学试剂共同脱墨提高现有废纸的再利用率，加 大二次纤维在造纸原料中的比重。运些优势在环境保护日益受到重视的当今社会，显得尤 为重要。
【具体实施方式】
[0033] 角质酶的酶活测定方法：
[0034] 在37°C下，采用连续分光光度法测定酶活力。反应总体积为1. 5mU包括30yL酶 液和1470yL含50mmol/L硫横脱氧胆酸钢和50mmol/L对硝基苯下酸醋（pNPB)的Tris-HCl 缓冲液（pH8. 0)，在波长405nm处，记录对硝基酪的生成速率。酶活的定义为：在37°C，每 分钟将对硝基苯下酸醋催化水解生成1ymol对硝基酪的酶量即为一个酶活力单位。
[0035] 实施例1:单独角质酶进行脱墨或者化学法脱墨
[0036]Thermobifidafusca角质酶脱墨：
[0037] 1、碎浆：取浆料200g(绝干浆），调节浆浓为10%，转数225r/min，时间30分钟。
[003引 2、酶处理：在恒溫水浴槽中，溫度为60。处理时间12