速生杨APMP制浆中生物预处理对半纤维素溶出机制的影响

来源 :山东轻工业学院 齐鲁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ying33809
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论文首先将4株白腐菌进行液体培养并对木片进行预处理,通过测定菌丝球的湿重量和木片的失重量最终筛选出对速生杨降解效果最好的菌株-BYBF。利用该菌株预处理速生杨木片12天后,研究表明菌株BYBF在木片上的生长情况良好,能够有效的降解木片。BYBF在木质纤维上的降解属于同步腐朽类型,不仅能降解原料中的木素,还能够降解和代谢纤维素、半纤维素和树脂等成分作为自身生长所需的碳源和能源。经过菌株BYBF处理后的原料在制浆过程中半纤维素和木素的溶出量分别增加0.84%和1.99%,而且制浆过程中漂白废液的CODcr也降低了10.7%。经过处理的浆料纤维本身变得更加柔软,在相同的打浆能耗下,打浆度提高了6.12%。   菌株BYBF的预处理对纸浆的物理性能产生一定的影响。浆料的白度略有下降,光散射系数显著下降,不透明度没有明显的变化。纸浆的撕裂指数和裂断长与未经过处理的浆样相比分别提高8.7%和13.6%,紧度提高了16.7%。BYBF预处理后浆料纤维的平均长度增加,纤维的卷曲指数和扭结指数也增加,细小纤维含量明显降低。利用环境扫描电镜观察纤维表面的形貌结构,发现未经过处理的浆料的纤维挺硬,经过打浆后出现许多碎片和断裂,纤维表面粗糙。而经过白腐菌处理后纤维的卷曲和扭结性增加,纤维变得更加柔软,不再呈现圆柱状而是呈现带状。   对经过菌株BYBF预处理的原料进行GC-MS分析,结果表明,预处理后的原料中聚糖的总量下降26.02%,其中主要为甘露糖和半乳糖含量下降,同时还检测到半乳糖醛酸,该物质的出现表明该菌株不但对纤维素、半纤维素和木素有一定的降解,同时对果胶也有一定的降解作用。   为了更好的研究半纤维素的溶出对APMP制浆性能的影响,本文应用不同用量的商品木聚糖酶对浆料进行预处理,结果表明:半纤维素的溶出不利于打浆的进行,对纸张的光学性能影响不大,但对纸张的强度性能产生一定的影响。其中纸张的耐破指数降低49.13%,裂断长降低37.37%。同时半纤维素的溶出使得纤维形态发生变化,纤维的平均长度增大,平均宽度随着半纤维素溶出量的增加而逐渐减小,细小纤维的含量也降低。把酶预处理后的浆料进行过氧化氢漂白,对漂白废液进行分析后发现,随着半纤维素的溶出CODCr值逐渐下降,最大降幅为11.44%,但是对废液色度的影响不大。   GC-MS分析结果显示,与未用木聚糖酶处理的浆料相比较,应用木聚糖酶预处理的浆料的聚糖总量下降了66.13%,表明在酶用量为100IU/g时浆料已被过度降解,其中木糖含量变化显著从225.392 mg/g降低到67.821 mg/g,浆料中未检测到甘露糖,表明经过100 IU/g的木聚糖酶处理后纸浆中甘露糖已全部降解溶出,甘露糖的溶出可能是导致纸张物理性能下降的主要原因。   为了探讨半纤维素的溶出对木素降解与改性的协同作用,利用木聚糖酶、漆酶、木聚糖酶与漆酶协同作用分别处理浆料,结果表明应用三种不同的预处理不但能降低打浆能耗,而且还增加木素的溶出量。其中木聚糖酶与漆酶的协同处理对降低打浆能耗和木素的溶出效果最好,木素的溶出率达到8.81%。经过一系列优化实验,得到漆酶/木聚糖酶体系(LXS)的最佳预处理条件为浆浓10%,温度50℃,Ph值5.5,酶用量8 IU/g,处理时间为1.5 h,此条件下APMP浆料酶处理作用效果最好,可以得到较理想的白度、抗张指数和耐破指数。将漆酶/木聚糖酶体系(LXS)和漆酶/介体体系(LMS)分别预处理一段磨浆后APMP浆料并进行比较,结果显示漆酶/木聚糖酶体系(LXS)还不能完全替代漆酶/介体体系(LMS)预处理浆料,还需要进行进一步的研究和探索。
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