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1、哈尔滨商业大学毕业设计（论文）淀粉酶和木聚糖酶用于铜版纸协同脱墨的研究学 生 姓 名： 指 导 教 师： 专 业 班 级： 印刷工程 学 号： 学 院： 轻工学院 二XX年六月八日哈尔滨商业大学毕业设计（论文） 摘 要废纸的回收再利用的应用日益广泛，而废纸在加工中一个重要的工艺环节就是脱墨。传统化学法脱墨已经在实际生活中得以应用，脱墨效果也很佳，但对于生成后的纤维损害却比较大，纤维得率降低，导致纸张性能有一定的缺陷，对废水污染也相对严重。相对于它来讲，酶法脱墨不但拥有良好的脱墨效果，脱墨后生成的纤维得率高，造出的纸成纸性能好，且能减轻废水污染的负荷。因此也受到广大人们的普遍关注。本文主要探究淀
2、粉酶和木聚糖酶对铜版纸的脱墨效果，对影响其脱墨效果酶的用量、温度和反应时间等参数进行优化，进而确定淀粉酶和木聚糖酶脱墨的最佳工艺条件。将淀粉酶和木聚糖酶进行复配，以淀粉酶为主，通过淀粉酶和木聚糖酶配比的确定，获得比单酶脱墨效果更好的复合酶淀粉酶/木聚糖酶。关键词：脱墨；淀粉酶；木聚糖酶AbstractThe reuse of waste paper recycling is increasingly widespread, The paper in processing is an important aspect is the de-inking process. Traditional c
3、hemical deinking has been applied in real life, deinking effect is also very good, but after generation fiber damage than larger fibers yield decreased, resulting in paper properties have some flaws, is also relatively severe pollution of water . With respect to its terms, not only has a good deinki
4、ng enzymatic deinking effect, fiber and high yield after inking generated good performance create the paper into the paper, and can reduce the wastewater pollution load. So also been widespread concern of the majority of people.Paper mainly explored amylase and xylanase on coated paper deinking effe
5、ct, affecting their deinking amount of enzyme, temperature and reaction time and other parameters are optimized, and to determine the amylase and xylanase deinking most good conditions. The amylase and xylanase enzyme complex to amylase mainly through amylase and xylanase ratio is determined to get
6、a better effect than single enzyme deinking enzyme amylase / xylanase .Keywords: enzymatic; amylase; xylanase32目 录摘 要IAbstractII目 录11 绪论11.1 研究背景11.2 研究目的与意义11.2.1研究目的11.2.2研究意义21.3国内外发展现状21.3.1国外发展现状21.3.2国内发展现状31.4 脱墨简介41.4.1油墨成分51.4.2油墨的印刷种类51.4.3脱墨技术分类51.4.4脱墨特点61.5生物酶脱墨技术的机理及常用生物脱墨酶简介71.5.1生物酶脱
7、墨技术的机理71.5.2 常用生物脱墨酶81.6酶法脱墨在废纸浆中的应用91.6.1单酶在废纸脱墨中的应用91.6.2脱墨酶的复配以及在废纸脱墨中的应用91.6.3影响酶法脱墨的因素101.6.4废纸脱墨效果的评价方法111.7本课题主要研究内容112 废纸脱墨实验122.1 实验材料及设备122.1.1 实验材料122.1.2 主要仪器12表2-2 主要实验仪器122.2 实验方法132.2.1实验流程132.2.2实验分组设计143 实验结果与讨论173.1 实验数据分析173.1.1 淀粉酶的实验分析173.1.2 木聚糖酶的实验分析193.1.3 淀粉酶和木聚糖酶复配的实验分析223.
8、2本章小结27结论28参考文献29致 谢311 绪论1.1 研究背景近年，随着森林资源的日趋短缺和人们对环保意识的不断增强，废纸回收利用越来越受到人们的重视，越来越多的造纸人士将研究的目光投向了废纸回收,这使得废纸的回收利用比率在全世界各国也有较大幅度的提升,而我国更是注重废纸的回收利用，2001 年我国的废纸利用率仅为 44.0%，到 2007 年废纸回收增长巨大，提高至59.3%，2010 年达到 63%，并且伴随着造纸工业的快速发展而有很大的提升空间。同时，对进口废纸的重复利用也不断得到重视，进口废纸在所有废纸的比重也在不断攀升，2001 年，该比重仅为 38.1%，到 2007 年提升
9、至 44.9%，比例增加明显1, 但仍低于 47.7%的世界平均水平，更远远低于发达国家的70%左右水2。在我国废纸回收具有更大的发展空间。就目前而言，旧报纸、混合办公废纸、旧书籍纸是最常用于回收利用的脱墨废纸。在印刷油墨复杂度不断提升以及快速不断发展的油墨印刷技术，这使得如何让废纸有效脱墨变白显得尤为重要，因此，不少研究人员也将目光关注于废纸处理的方法技术。尽管废纸脱墨技术已臻成熟，但因二次纤维回收利用中仍然存在着许多问题等待着我们进一步的去解决。因为是作为二次回收利用的纤维，这就使得纤维强度、滤水性能都大大降低，并且在废纸的回收再利用过程中，胶粘物等杂质的存在也为生产带来很多麻烦。而伴随着
10、对生物科学技术的不断认识和高速的发展，其在造纸行业中的应用也越来越广泛，利用生物酶蛋白辅助废纸脱墨、纸浆二次纤维的改性，以求达到完善二次纤维品质同时减少造纸等方面对环境污染的目的。1.2 研究目的与意义1.2.1研究目的由于回收的废纸印刷方式和其使用的油墨具有特殊性,使得传统脱墨的方法对废纸脱墨的效果不理想,主要原因是传统的碱法脱墨不能让回收的再利用的废纸使用非接触式印刷的油墨皂化而进行脱除。现在用酶法脱墨能有效的处理并解决回收再利用的废纸的脱墨,酶能适当地打断纤维与油墨之间的联接并让废纸上的大油墨脱离纤维的表面,同时用酶法脱墨还能够起到增强浆料的虑水性和部分强度指标3。酶法脱墨和用传统的化学
11、方法脱墨比较来看,利用酶法脱墨能减轻能耗,降低对环境的污染,而且脱墨效率高。通过对本课题的系统研究，找出各种酶之间脱墨的最佳条件和比例，达到提高利用率和减少对环境污染的目的。1.2.2研究意义由于现今面临着资源、环境和能源日益严重的问题,使得二次纤维已经成为制浆造纸工业中一种非常重要的纤维来源。我国造纸纤维原料今后会很长一段时间的主要来源来自废纸回收利用，在脱墨过程中现在存在着许多各种各样的问题，这些问题必须尽快得到解决，利用废纸不但可以保护现有的森林资源,还可以减少对环境的污染这对于减轻造纸工业的环境压力，促进节能减排有着巨大而深远的意义。所以本文选此课题，希望通过对几种酶之间的协同作用来脱
12、墨，找出各种酶之间脱墨的最佳条件和比例，提高利用率，减少环境污染，并且对于酶法脱墨的发展具有很重要的意义。1.3国内外发展现状1.3.1国外发展现状1991年,韩国学者4第一次报道了使用纤维素酶和木聚糖酶能有效的将废报纸上的油墨脱除。从此以后,全世界各国的学者开始陆续的对酶法脱墨进行研究,并使得关于酶法脱墨的专利申请数量和获得批准数量大幅度上升。Putz、Prasad和Eom等研究了废报纸用不同印刷方式印刷对酶法脱墨的影响效果,从而获得了确切的结果。美国乔治亚大学5于1995年10月建成废纸脱墨中试工厂,并于1996年开始中试。结果表明与传统的方法相比，通过这种方法得到的废纸浆其强度和白度都更
13、高,并且其滤水性能好，尘埃度低,对环境的污染少。从这次的实验结果表明，用酶法脱墨技术对废纸脱墨的工业化进程越来越近了。Baret等人6对混合办公废纸(MOW)进行了用中性纤维素酶脱墨效果的研究。结果证明,先用碱性化学品对浆料进行处理之后再用中性纤维素酶进行处理,从而进一步提升了油墨去除率和纸浆白度,进而得出使用中性纤维素酶不易对化学预处理的纸浆进行处理。美国林产品实验室US-DAS Forest Products Laboratory(FPL)报道7,纤维素酶能提高不含磨木浆的非接触印刷纸的脱墨效率, 酸性纤维素酶脱墨效果要低于中性纤维素酶。在中试结果与实验室中这两种酶结果一致,如其中一种酶在
14、实验室脱墨效率为96%,中试结果为94%。进而进行了一次实验使用纤维素酶对2300 kg100%的激光印刷办公废纸连续处理。得出在纸浆中的残余油墨粒子大幅度下降,纸浆的白度和油墨的游离度都上升,而纸浆强度和纤维长度并未受此影响。法国一个研究小组8的研究结果也表明,在碱性化学浆的脱墨过程中中性纤维素酶有助于墨粉的脱除,并达到了提高纸白度的效果。Franks9对复印纸和激光打印纸利用纯碱性纤维素酶处理脱墨效果的研究,结果证明,相对对照样品酶脱墨纸浆白度有较大的上升(约升高4个ISO单位),与对照样品相比酶脱墨残余油墨面积(尘埃度)比面积减少94%,纸浆强度和游离度都有所上升,这些纸主要组成成分是漂
15、白针叶木化学浆,所以纤维素酶可能会对化学浆的纤维分布有一定影响。他们也对纤维素酶的单组分和多组分对MOW的脱墨效果进行了对比研究,结果证明,这两种酶对纸浆尘埃的下降和白度的增强拥有相似的规律。因此,脱墨效果的评价标准用白度表达是合适的,研究还表明,多组分分析纤维素酶系统中的单组分酶对不含磨木浆的非接触印刷纸的脱墨起着主要的作用。Heise等人10对酶法脱墨进行了非接触印刷的工业性实验研究,从中发现很少用量的商品酶与表面活性剂共用能使酶法脱墨效率大幅度提升。酶脱墨浆的白度比对照实验上升了2个百分点, ,废水污染负荷低，耗氧量和毒性更低，纸浆的物理强度和滤水性能都有所改善。欧洲某造纸厂11用含有甘露聚糖酶、木聚糖酶、淀粉酶和脂肪酶的混合酶结合非离子型表面活性剂,对100%化学木浆基涂布纸废纸进行脱墨,得出比常规方法利用化学药品脱
