改性漆酶/谷氨酸体系改善旧瓦楞纸浆物理性能的研究

基于L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐和二氧化硫脲分别对漆酶氨基酸残基末端的活性基团羧基(-COOH)和氨基(-NH2)进行改性,通过改变漆酶用量、谷氨酸用量、pH、反应温度和时间等研究改性漆酶/谷氨酸体系处理对OCC浆环压指数和抗张指数的影响。结果表明:L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐改性漆酶/谷氨酸体系处理OCC浆的最佳反应条件为:漆酶用量4%,谷氨酸用量2%,pH值7,温度30℃,反应时间3h;二氧化硫脲改性漆酶/谷氨酸体系处理OCC浆的最佳反应条件为:漆酶用量4%,谷氨酸用量1.5%,pH值7,温度40℃,反应时间3h;在最佳反应条件下,L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐改性漆酶/谷氨酸体系处理OCC浆与未改性漆酶/谷氨酸的相比环压指数提高16%,抗张指数提高20.7%;二氧化硫脲改性漆酶/谷氨酸体系处理的OCC浆与未改性漆酶/谷氨酸的相比环压指数提高11.5%,抗张指数提高12.8%。     

漆酶/组氨酸和漆酶/谷氨酸改善二次纤维性能的比较

本实验通过改变漆酶用量、反应时间、p H、介体用量等,比较经漆酶/组氨酸和漆酶/谷氨酸改性后二次纤维抗张指数和撕裂指数的变化。实验表明:漆酶/组氨酸处理OCC浆的最佳反应条件为:漆酶用量1U/g,反应时间8h,p H值4.5,组氨酸用量1%;漆酶/谷氨酸处理OCC浆的最佳反应条件为:漆酶用量1.5 U/g,反应时间8h,p H值5,谷氨酸用量2%。实验数据显示在最佳反应条件下漆酶/组氨酸比漆酶/谷氨酸处理的抗张指数高出10%,撕裂指数高出9%,并且漆酶/谷氨酸处理的比空白样的抗张指数提高21%,撕裂指数提高18%。从经济效益出发,漆酶/谷氨酸比漆酶/组氨酸更适合用来改善二次纤维的性能。     

羧甲基壳聚糖协同漆酶预处理提升OCC浆回用性能的研究

针对废纸纸浆回用过程中白度差、成纸强度低等问题,探讨了羧甲基壳聚糖协同漆酶预处理下旧瓦楞纸(OCC)浆过氧化氢漂白浆的物理性能及光学性能变化。结果表明,漆酶与羧甲基壳聚糖共用可明显提高OCC浆性能。在漆酶用量10 U/g、羧甲基壳聚糖用量0.1%、预处理温度50℃、预处理时间60 min的工艺条件下,相较空白样而言其白度提高4.74%ISO,抗张指数、耐破指数分别提高12.56%和18.75%。纤维质量分析(FQA)显示浆料卷曲指数和细小纤维含量略有提高。原子吸收光谱(AAS)分析表明,预处理后浆料中Fe~(2+)、Mn~(2+)、Gu~(2+)含量去除率分别为26.67%、41.67%、28.07%。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,预处理后进行过氧化氢漂白的浆料纤维表面粗糙,纤维间排列紧密。预处理后酸不溶木素含量下降36.13%。     

改性漆酶协同谷氨酸改善二次纤维微观结构及性能的研究

采用L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐对漆酶氨基酸残基末端的羧基进行改性,研究改性漆酶-谷氨酸体系对旧瓦楞箱纸板(OCC)浆纤维微观结构及性能的影响。研究结果表明,与未改性漆酶-谷氨酸相比,经过改性漆酶-谷氨酸体系处理后OCC浆纤维表面呈层叠状紧密黏连,细纤维化程度更高;改性漆酶催化氧化木素,使纤维微孔结构瓦解并逐渐扩大为中孔,纤维BET比表面积和平均孔径增大;谷氨酸通过迈克尔加成反应嫁接到木素上使纤维羧基含量进一步提升,与OCC原浆相比纤维羧基含量提高了26.9%;显著改善纸浆的打浆性能,降低了打浆能耗;对纸浆的增强作用更加明显。     

果胶酶协同漆酶/谷氨酸体系改善OCC造纸强度性能的研究

研究了果胶酶协同漆酶/谷氨酸体系预处理对废旧瓦楞箱纸板（OCC）造纸强度性能的改善。结果表明,采用果胶酶协同漆酶/谷氨酸预处理可以明显提高OCC抄造纸张的强度性能。采用响应曲面法优化的最佳预处理工艺条件为：果胶酶用量3.5 U/g,漆酶用量12.2 U/g,果胶酶处理时间62 min、漆酶处理时间160 min。与未处理的空白纸张相比,最佳工艺条件下预处理的OCC再造纸张的C1相对含量降低26.2%,C2相对含量增加15.0%,C3相对含量增加11.2%,O/C增加27.9%;抄造纸张的抗张强度提高24.7%,耐破度提高33.7%,撕裂度提高25.5%,环压强度提高31.1%。果胶酶协同漆酶/谷氨酸体系预处理可以降解木素,产生更多的羟基。     

酶处理对沙柳P-RC APMP性能的影响

研究了沙柳P-RC APMP进行酶处理后浆料性能的变化.结果表明,与空白样相比,聚木糖酶处理、漆酶/介体处理和漆酶/聚木糖酶处理对浆料光学性能的影响各不相同,浆料裂断长分别降低了9.5％、0.8％和6.7％,耐破指数分别降低了11.0％、4.1％和13.8％,撕裂指数分别提高了8.3％、8.0％和1.3％;扫描电镜观察发现,聚木糖酶处理后浆料纤维表面细纤维化程度变大,漆酶/介体处理后浆料纤维表面比较光滑,并出现部分表皮大块脱落的现象,与前述纤维相比,漆酶/聚木糖酶处理后的纤维分丝帚化程度最高;X射线衍射分析发现,酶处理后浆料纤维素的结晶度均下降,分别降低了6.0％、5.9％和2.4％.     

漆酶/木聚糖酶体系对OCC浆料改性的研究

用漆酶/木聚糖酶体系(LXS)对OCC浆料进行改性,以改善浆料强度;并探讨了酶改性后浆料强度与酶改性产生的自由基之间的关系,以及浆料强度提高的原因.结果表明:LXS对OCC浆料改性,能明显提高浆料强度.当酶用量10 IU/g时,与对照浆相比,抗张指数、环压指数和湿抗张指数分别提高了37.1%、23.2%和50.4%,其中湿抗张指数的提高更为显著.采用LXS改性时,产生的自由基浓度与纸浆强度成正比关系,即自由基浓度越大,纸浆强度越高.通过对LXS改性对纸浆自由基浓度、纤维结晶度、接触角和红外光谱影响的研究,从理论上解释了漆酶改性能提高浆料强度的原因.     

OCC浆生物和机械改性提高成纸强度研究

以国产OCC浆为原料,用漆酶处理纸浆来提高成纸强度,对漆酶处理国产OCC纸浆最佳工艺条件进行优化。优化后漆酶处理国产OCC纸浆最佳工艺条件为:漆酶用量为16U/g(相对绝干浆),浆浓度5%,温度50℃,pH=5.0,反应时间为90min。结果表明:与单独用漆酶处理相比,干抗张指数与湿抗张指数分别增加了6.88%、27.3%;同时发现,漆酶体系中加入组氨酸介体,可明显提高纸浆的强度性能;生物与机械共同处理纸浆能够更大幅度提高OCC浆的成纸强度。环境扫描电镜图发现:与对照样组相比,用漆酶-组氨酸处理的纤维表面上观察到更多的塌陷和更多的原纤维生成,这是导致形成更强的纤维结合力,提高成纸强度的原因。     

漆酶/丁香酸甲酯处理未漂KP浆的SEM和GPC分析

采用扫描电镜(SEM)和凝胶渗透色谱(GPC)技术,研究漆酶和漆酶/丁香酸甲酯(MS)处理前后未漂硫酸盐浆(KP浆)纤维表面形态结构和浆中木素分子质量及其分布的变化,探讨了用漆酶和漆酶/MS处理KP浆,提高浆张湿抗张强度的相关机理。研究结果表明:与空白样相比,经漆酶处理后,纸浆中木素平均分子质量降低,纤维表面出现"黏结"现象;而MS协同漆酶处理后,纸浆中木素的缩合程度及纤维间的"黏结"面积增大;漆酶和漆酶/MS处理后的浆样再经过加热干燥处理,木素的缩合程度和纤维"黏结"面积进一步增大。木素的缩合程度和纤维表面呈现的"黏结"现象,与漆酶和漆酶/MS处理纸浆提高其湿抗张强度密切相关。     

漆酶处理三倍体毛白杨APMP及对其中残余木素作用的研究

利用NS51003漆酶处理三倍体毛白杨碱性过氧化氢机械浆(APMP),通过分析检测处理后纸浆的打浆度和成纸物理性能探讨了漆酶处理对三倍体毛白杨APMP抄造性能的影响。实验结果表明,在最佳的工艺条件下,漆酶处理APMP与未经过漆酶处理纸浆相比,抗张指数和耐破指数稍有升高,而撕裂指数提高了16mN·m2/g,酸溶木质素含量稍有升高,Klason木质素含量相对降低;漆酶处理三倍体毛白杨APMP主要降解纸浆中纤维表面的木素,对纤维内部影响较小。     

漆酶/丁香酸甲酯改善未漂硫酸盐浆纤维特性的EPR研究

采用电子顺磁共振(EPR)研究了漆酶/丁香酸甲酯(L/MS)对未漂硫酸盐浆纤维特性的改善.结果显示,与单独漆酶处理相比,纤维经L/MS处理后自由基浓度提高的幅度更大.L/MS处理纸浆的反应液中出现的自由基的精细结构与漆酶处理MS反应液中的自由基精细结构相同,g值与纤维上的自由基g值相同.L/MS处理纸浆的过程中,纤维中自由基的增长速度远远高于单独漆酶处理;反应后期,纤维的自由基浓度和反应液中的自由基浓度均衰减.可以推测,MS的参与使得漆酶对纤维的改性延伸至纤维内部,且MS"嫁接"在了纤维上,促进了纤维的活化.来自MS和纤维木素的酚氧自由基的交联反应致使纤维问胶合作用增强.     

漆酶/介体体系对APMP纸浆的改性及纤维表面变化

利用漆酶/介体体系对三倍体毛白杨碱性过氧化氢机械浆进行酶法改性处理。研究结果表明,在最佳酶促反应条件下,即:浆料浓度4%,pH5,反应温度50℃,反应时间60min,通O2时,漆酶最佳用量为2U.g-1,最佳介体用量0.5%。同时还发现,漆酶处理过程中加入介体(1-羟基苯并三唑)后,纸浆的物理强度性能均得到明显提高,对漆酶处理和空白的浆样进行纤维质量分析和扫描电镜分析的结果表明,经过漆酶处理后,纤维表面状况发生了明显的变化。     

纤维素酶/天冬氨酸体系改善混合办公废纸强度性能的研究

针对办公废纸回用过程中出现的纤维品质下降、成纸强度低等问题,研究了纤维素酶/天冬氨酸体系处理混合办公废纸(MOW)后纸张的强度性能。结果表明,采用纤维素酶/天冬氨酸体系处理MOW可以明显提高纸张的强度性能,优化的工艺条件为:纤维素酶用量14. 74 U/g、天冬氨酸用量2. 19%、反应温度49°C、反应时间56 min。与未处理的空白样相比,最优酶促体系处理下MOW的纤维保水值升高36个百分点,纤维结晶度指数下降37. 58%,羧基含量提高32. 84%;纸张抗张指数与耐破指数分别提高了16. 05%和14. 39%。     

漆酶和漆酶／介体处理提高未漂化学木浆湿强度的研究

研究了漆酶和漆酶/介体体系处理对未漂硫酸盐浆强度和白度的影响。结果表明,与空白样相比,漆酶处理可显著改善纸浆的湿抗张强度,但对干抗张强度和撕裂强度无明显影响,且纸浆白度有所降低。丁香酸甲酯(MS)是一种高效的介体,介体本身对纸张的强度和白度无影响,但与漆酶协同作用可使纸浆的湿抗张强度提高1倍以上。漆酶最佳用量为16U/g绝干浆;丁香酸甲酯的最佳用量为0.5%。高温干燥有助于提高纸张的再湿强度,在单独使用漆酶处理时更为重要。在单独漆酶处理过程中,通氧与通空气对提高湿抗张强度的效果无明显区别;而漆酶/介体体系处理中,通氧气可获得比通空气更高的湿强度指标。     

漆榭漆酶改性马尾松化学机械浆纤维表面性能分析

利用漆树漆酶替代真菌漆酶改性马尾松化学热磨机械浆,测定了改性前后纸浆的物理性能,利用纤维长度、粗度分析仪、衰减全反射傅立叶变换红外光谱（ATR—IR）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）对改性前后纸浆纤维表面性能进行分析。结果表明,与对照浆相比,漆酶处理后,纤维的长度、粗度变化不大,漆酶改性仅在纤维表面起作用,不会引起纤维的大量降解;漆酶改性过程中存在木素的降解溶出,纤维表面木素含量降低,碳水化合物含量升高,纸浆白度和强度有所提高。     

对酶法与物理法联合脱墨的探究

探讨了将漆酶（L）+聚木糖酶（X）的酶法脱墨与微波（MW）+超声（S）的物理法脱墨共用对废纸浆的脱墨效果。利用响应曲面法从统计学上优化了聚木糖酶和漆酶脱墨工艺参数,并用X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜研究了纤维表面的组成和形态变化。研究结果表明,漆酶脱墨无需补加任何介体;与单独用聚木糖酶（ERIC减少47.9%）或单独用漆酶（ERIC 减少62.2%）脱墨相比,聚木糖酶/漆酶共用可使脱墨浆的ERIC减少65.8%;与纸浆制备（P）-化学漂白（C）处理相比,经过P-X-L-C处理后,脱墨浆成纸白度、裂断长、耐破指数、撕裂指数、黏度和纤维素结晶度分别提高21.6%、16.5%、4.2%、6.9%、13%和10.3%,卡伯值和化学品消耗量分别降低22%和50%;纤维表面出现更多的微纤丝,同时伴有表面官能团的变化;S-MW-X-L处理可进一步提高白度（28.8%）和大幅降低ERIC（73.9%）。     

漆酶催化体系下明胶对麦草纤维交联性能的影响

以麦草为原料生产的纤维板和纸张的强度(尤其是湿强度)主要取决于纤维间化学键的交联程度。漆酶能催化纤维中的木素和明胶之间的共聚反应,在纤维之间产生化学键的结合。在本研究中,利用漆酶催化共聚产生木素-明胶之间的化学键的连接并将其用于提高麦草纤维板和纸张的物理性能。实验结果表明:在漆酶加入后,水解后的明胶能大幅提高纸张的抗张指数和耐破指数,酸水解明胶和酶水解明胶的抗张指数达64.58N.m/g和65.40N.m/g,相比空白试样分别提高了22.40%和23.96%,耐破指数为3.945kPa.m2/g和4.038kPa.m2/g,相比空白试样分别提高了37.55%和40.79%。同样,漆酶催化下添加酶水解明胶协同工业木素时制得纤维板的静曲强度(MOR)、弹性模量(MOE)、内结合强度(IB)、24h吸水厚度膨胀率(TS)分别达到29.3MPa、3204MPa、0.62MPa和10.23%,各项性能指标均达到GB/T11718-2009中纤维板的指标要求。     

采用生物酶提高瓦楞原纸强度的研究

采用漆酶-组氨酸的组合方式处理OCC浆,并先后在实验室和纸厂研究此生物处理方式对瓦楞原纸性能的影响。实验室小试研究结果表明,当漆酶和组氨酸的用量分别为0.90 U/g和1.0%(对绝干浆)时,成纸的干湿环压指数分别提高了22.9%和30.3%。中试结果也表明,漆酶和组氨酸用量分别为0.225 U/g和0.10%时,成纸干湿环压指数分别提高14.9%和26.4%,纵横向抗张指数分别提高8.0%和10.7%,耐破指数提高16.4%。同时生物处理在促进纤维分丝帚化方面也有明显效果,经处理的纤维保水值上升了40个百分点,纤维平均孔径和比表面积分别提高了1.1%和5.1%,并且浆料中羧基含量也提高了35.4%。     

旧报纸漆酶/介体脱墨过程中木素结构的研究

利用元素分析、功能基分析和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对旧报纸漆酶/介体脱墨过程中木素结构的变化进行分析,并利用凝胶渗透色谱(GPC)测定木素的分子质量及其分布。元素分析及功能基分析结果表明,漆酶/介体处理后,木素C9单元分子质量降低,木素的酚羟基和甲氧基含量降低,羰基和羧基含量升高。红外光谱分析结果显示,漆酶/介体处理过程中存在木素结构的部分破坏与溶出。GPC测定结果表明,漆酶/介体处理后浆料中木素的数均分子质量、重均分子质量及多分散性均下降,说明木素受到了一定程度的降解。     

漆酶改善纤维特性的研究进展

漆酶是一种含铜氧化酶,由于漆酶的催化反应只需空气中的氧气即可,水足唯一的副产物,被称为"绿色催化剂".近10年来,漆酶用于纤维改性的研究引起普遍关注.本研究介绍了漆酶改善纤维特性在生产无黏合剂的纤维板以及提高纸浆强度性能中的研究进展,综述了漆酶或漆酶/介体处理活化纤维产生黏合性的影响因素和机理,浅述了漆酶催化氧化木素的机理,展望了漆酶催化氧化反应的研究重点和方向.