專利名稱：水基生物酶新聞紙脫墨劑的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在新聞廢紙回收再利用過程中，去除廢新聞紙表面油墨的水基生物酶脫墨劑的制備，屬造紙技術(shù)中的添加化學(xué)試劑。
背景技術(shù)：
新聞廢紙回收再利用工藝過程中，主要在于去除廢新聞紙表面的油墨。也就是在紙漿中通過添加一定量脫墨劑輔助，機(jī)械力作用下，脫除紙張表面的印刷油墨和紙張表面的其它污染物，然后通過氣浮或水洗去除油墨粒子等污染物，從而達(dá)到纖維再利用的目的。廢新聞紙脫墨工藝采用的脫墨劑由各種化學(xué)表面活性劑復(fù)配制得，大多以油溶乳劑或其他形式存在。廢紙脫墨，國內(nèi)外通常采用傳統(tǒng)的堿法化學(xué)脫墨，添加的化學(xué)脫墨劑大多含脂肪酸類表面活性劑，溶劑采用汽油等易燃、易爆、易揮發(fā)的化學(xué)物質(zhì)。脫墨過程中，脫墨劑中過多的游離脂肪酸與碳粒形成塊狀膠體，增加了紙漿中的斑點(diǎn)，影響后續(xù)抄造紙工序；脫墨劑中采用的易燃、易爆化學(xué)溶解劑，也給脫墨劑的制備、儲存、運(yùn)輸及使用帶來許多不便及隱患。此外，化學(xué)脫墨劑在應(yīng)用過程中，還必須輔加氫氧化鈉、過氧化氫等強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化性化學(xué)物質(zhì)，長期使用會對設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕作用，對脫墨過程產(chǎn)生的廢棄物再處理也會產(chǎn)生負(fù)面影響。近年來，由于對環(huán)境友善、適應(yīng)性強(qiáng)且又能改善纖維性能的酶法脫墨受到重視，各國對不同印刷方式的廢新聞紙進(jìn)行了酶法脫墨實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，生物酶對廢紙脫墨具有積極的效果。我國山東輕工業(yè)學(xué)院傅英娟等采用來自Apsergillus L224的纖維素酶，對美國8號廢新聞紙進(jìn)行脫墨研究，得到一組脫墨優(yōu)化條件酶活力4單位/克，處理時間30分鐘，酸堿度pH值5.0，處理溫度45℃，紙漿濃度3.5％，脫墨后白度可達(dá)47％左右(傅英娟，邵志勇，秦夢華，高培基.廢新聞紙酶法脫墨工藝的研究，山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2000，Vol 14 No3，p34～39)。天津輕工業(yè)學(xué)院郝軍芳等采用舊報紙酸性生物酶法脫墨，脫墨后再添加氫氧化鈉、過氧化氫漂白，得到白度為48％的新聞再生紙(郝軍芳，王高升，謝來蘇，隆言泉.舊報紙的酸性生物酶法脫墨，天津輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報，1997，No 2，p10～14)。這些研究，在傳統(tǒng)堿性脫墨的基礎(chǔ)上加入生物酶，效果雖有所改進(jìn)，但傳統(tǒng)堿性脫墨的缺點(diǎn)仍未完全避免。而且，以上生物酶脫墨方法僅對一種或一類酶(主要是纖維素酶)進(jìn)行了研究，只討論了酶用量對脫墨過程的影響。其實(shí)，在實(shí)際脫墨過程中，表面活性劑類型對酶活力及脫墨也有較大影響，若再采用脂肪酸類表面活性劑，同樣會出現(xiàn)化學(xué)脫墨的缺點(diǎn)。此外，雖然鮮有采用脂肪酶等進(jìn)行脫墨過程研究的報道，但未見對酶的種類、酶的真實(shí)活性作具體描述，無法借鑒參考。為保證脫墨過程中適合酶最佳作用的紙漿酸堿度pH值，在采用上述生物酶脫墨時，還需要對紙漿的酸堿度pH值進(jìn)行調(diào)整，這就給生物酶脫墨劑的實(shí)際應(yīng)用帶來了很大制約。進(jìn)一步深入研究還知道，采用纖維素酶進(jìn)行脫墨，纖維素酶的用量對脫墨效率、紙漿的打漿度都有影響，這主要是因?yàn)槔w維素酶用量過大或作用時間過長，可能造成纖維間空隙過大，影響紙漿的打漿度。同時，細(xì)小油墨離子也可能重新進(jìn)入纖維內(nèi)部，難以被表面活性劑捕捉，無法通過氣浮或水洗去除，造成脫墨率下降。為了克服現(xiàn)有生物酶脫墨劑脫墨效果不穩(wěn)定，使用不方便等不足，本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)，選擇了合適的生物酶種類及適當(dāng)?shù)拿赣昧浚湟运苄员砻婊钚詣?，?fù)配制備成一種水基生物酶新聞紙脫墨劑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，選擇作用于纖維素結(jié)構(gòu)β-1，4糖苷鍵的纖維素酶和作用于半纖維素β-1，4糖苷鍵的半纖維素酶和作用于酯類的脂肪酶，以酶活力單位配比酶量，添加水溶性表面活性劑為載體，復(fù)配制備成水基生物酶新聞廢紙脫墨劑，從而使脫墨劑不含脂肪酸類表面活性劑，不易燃、不易爆，不對脫墨設(shè)備及人體皮膚產(chǎn)生氧化和腐蝕。脫墨劑使用時無需調(diào)整紙漿酸堿度pH值，產(chǎn)生的廢水比常規(guī)脫墨劑易于處理。在常規(guī)脫墨設(shè)備上脫墨效果優(yōu)于傳統(tǒng)新聞紙化學(xué)脫墨劑，且作用穩(wěn)定，使用方便。
本發(fā)明水基生物酶新聞紙脫墨劑主要由作用于纖維素結(jié)構(gòu)β-1，4糖苷鍵的纖維素酶和作用于半纖維素β-1，4糖苷鍵的半纖維素酶和作用于酯類的脂肪酶，按酶活力單位配比酶量，加入水溶性表面活性劑載體復(fù)配制備而成。制備中，由于酶的作用主要在于酶的活力，而不同產(chǎn)地的酶具有不同的活力單位，故本發(fā)明生物酶脫墨劑中酶的具體組分配比及用酶量以所用酶定義計算的活力單位計。
據(jù)此，本發(fā)明水基生物酶新聞紙脫墨劑制備如下a、由于纖維素酶、半纖維素酶可選擇性作用于紙張表面纖維，降低油墨與紙張的作用力，使油墨離子易于從紙張表面脫離，本發(fā)明脫墨劑采用適合酸中性、堿性范圍的纖維素酶，按酶活力單位配比制備，即選取作用于纖維素結(jié)構(gòu)β-1，4糖苷鍵的纖維素酶和作用于半纖維素β-1，4糖苷鍵的半纖維素酶，按酶活力單位配比，并加入水溶性表面活性劑載體，制備纖維素酶和半纖維素酶以及水溶性表面活性劑載體的水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體a。中間體a的具體配制方法為在水溶性表面活性劑油酸鉀或烷基苯磺酸或聚醚類物質(zhì)載體中加入由纖維素酶和半纖維素酶按3∶7～7∶3比例復(fù)配的酶，其中1毫升的表面活性劑中加入500～25000活力單位復(fù)配的酶。制備成的具有較好脫墨效果的水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體可用于紙漿脫墨，常規(guī)用量為紙漿量的0.1％～0.3％(克脫墨劑/克絕干新聞紙降)左右，其中有效作用酶用量為1～50活力單位/(克絕干新聞紙漿)，作用溫度45～65攝氏度，作用時間20～40分鐘，紙漿酸堿度pH值為5～10。為保證在不同酸堿度pH值范圍內(nèi)酶有效作用，本發(fā)明脫墨劑按活力單位配比所用酶量，且在過長作用時間脫墨過程中對脫墨效果沒有負(fù)影響。
b、由于脂肪酶通過作用于油墨中的甘油三酯等成分，可降低油墨與纖維素表面的結(jié)合，同時降低油墨粒子的粒徑，有利于脫墨效率提高。本發(fā)明脫墨劑還采用在水溶性表面活性劑載體中加入作用于甘油三酯酯鍵的堿性脂肪酶，制備成脂肪酶水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體b。制備時，在水溶性表面活性劑油酸鉀或烷基苯磺酸或聚醚類物質(zhì)載體中加入堿性脂肪酶，其中1毫升的表面活性劑中加入作用于甘油三酯酯鍵的堿性脂肪酶500～25000活力單位。制備成的脂肪酶水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體b可用于紙漿脫墨，脫墨劑用量約為紙漿量的0.1％～0.3％(克脫墨劑/克絕干新聞紙漿)，有效作用酶用量1～50單位/(克絕干新聞紙漿)，作用溫度45～65攝氏度，作用時間20～40分鐘，紙漿酸堿度pH值5～10。
c、最后，再由a和b制備的水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體復(fù)配，制備成水基生物酶新聞紙脫墨劑c，復(fù)配時，兩種水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體a∶b配比的比例為3∶7～7∶3。使用a和b兩種脫墨劑中間體復(fù)配配制的本發(fā)明纖維素酶、半纖維素酶和脂肪酶以及水溶性表面活性劑為載體的水基生物酶新聞紙脫墨劑，對紙漿脫墨時，脫墨劑的使用量約為紙漿量的0.1％～0.3％(克脫墨劑/克絕干新聞紙漿)，生物酶(纖維素酶、半纖維素酶或脂肪酶)的用量為1～50酶活力單位/(克絕干新聞紙漿)，作用溫度45～65攝氏度，作用時間20～40分鐘，紙漿酸堿度pH值5～10。本發(fā)明脫墨劑對紙漿脫墨，無需添加其它輔劑。與傳統(tǒng)化學(xué)脫墨劑添加氫氧化鈉、硅酸鈉、過氧化氫輔劑的脫墨過程相比，在條件完全一致的前提下，本發(fā)明脫墨劑脫墨效果優(yōu)于傳統(tǒng)脫墨劑(表1)。
表1不同脫墨劑脫墨對比結(jié)果
由于本發(fā)明水基生物酶新聞紙脫墨劑采用較低量纖維素酶，脫墨劑中的纖維素酶僅能作用于紙漿的表面，因此本發(fā)明脫墨劑中纖維素酶對紙漿質(zhì)量無明顯影響；此外，采用脂肪酶同時作用，可提高產(chǎn)品的脫墨效率，而脂肪酶對纖維無作用，作用時間過長或添加量過多，不會降低脫墨效率。其次，與單一生物酶種類脫墨劑相比，本發(fā)明水基生物酶新聞紙脫墨劑采用不同作用機(jī)理的酶進(jìn)行脫墨，可有效降低纖維素酶的用量，避免了纖維素酶對紙漿打漿度的影響和過量酶用量、作用時間對脫墨效率的影響。本發(fā)明水基生物酶新聞紙脫墨劑采用了適用不同酸堿度pH值范圍的纖維素酶復(fù)配，擴(kuò)大了生物酶的作用范圍，在使用過程中無需對脫墨紙槳酸堿度進(jìn)行調(diào)整，可向紙漿中直接添加使用，消除了影響生物酶在工業(yè)化使用過程中的制約因素。同時，使用本發(fā)明水基生物酶新聞紙脫墨劑脫墨，紙漿采用自然酸堿度，對設(shè)備無腐蝕，脫墨過程產(chǎn)生的廢棄物也有利于進(jìn)一步深化治理。與油溶性脫墨劑相比，本發(fā)明水基生物酶新聞紙脫墨劑采用水作為各種生物及化學(xué)物質(zhì)的溶解劑，生產(chǎn)、存儲、運(yùn)輸及應(yīng)用沒有特殊要求，使用安全方便。此外，生物酶是一種可生物降解的物質(zhì)，產(chǎn)生的廢物易于降解。實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明水基生物酶新聞紙脫墨劑使用方法與傳統(tǒng)脫墨劑的使用方法相同，無需對脫墨設(shè)備進(jìn)行改造。
具體實(shí)施例方式
下面是本發(fā)明水基生物酶新聞紙脫墨劑的應(yīng)用實(shí)施例。
實(shí)施例1取10克美國新聞廢紙，加入水，50攝氏度舒解10分鐘，添加0.3％(克脫墨劑/克絕干新聞紙漿)中間體脫墨劑a，50攝氏度碎紙攪拌10分鐘后，自然條件下氣浮脫墨5分鐘，水洗后抄片、干燥，測定白度。重復(fù)實(shí)驗(yàn)，平均白度≥49％。
實(shí)施例2取10克美國新聞廢紙，加入水，50攝氏度舒解10分鐘，添加0.3％(克脫墨劑/克絕干新聞紙漿)中間體脫墨劑b，50攝氏度碎紙攪拌10分鐘后，自然條件下氣浮脫墨5分鐘，水洗后抄片、干燥，測定白度。重復(fù)實(shí)驗(yàn)，平均白度≥50％。
實(shí)施例3取10克美國新聞廢紙，加入水，50攝氏度舒解10分鐘，添加0.3％(克脫墨劑/克絕干新聞紙漿)脫墨劑c，50攝氏度碎紙攪拌10分鐘后，自然條件下氣浮脫墨5分鐘，水洗后抄片、干燥，測定白度。重復(fù)實(shí)驗(yàn)，平均白度≥52％。
權(quán)利要求
1.一種水基生物酶新聞紙脫墨劑的制備，包括纖維素酶、半纖維素酶、脂肪酶和水溶性表面活性劑載體，其特征在于按酶活力單位配比的水基生物酶新聞紙脫墨劑制備如下a、制備纖維素酶和半纖維素酶以及水溶性表面活性劑載體的水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體a在以水溶性表面活性劑為載體中加入由纖維素酶和半纖維素酶按3∶7～7∶3比例復(fù)配的酶，其中1毫升的表面活性劑中加入500～25000活力單位的復(fù)配的酶；b、制備脂肪酶以及水溶性表面活性劑的水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體b在以水溶性表面活性劑為載體中加入堿性脂肪酶，其中1毫升的表面活性劑中加入作用于甘油三酯酯鍵的堿性脂肪酶500～25000活力單位；c、再由a和b制備的水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體復(fù)配，制備成水基生物酶新聞紙脫墨劑c，兩種水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體a∶b配比的比例是3∶7～7∶3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基生物酶新聞紙脫墨劑的制備，其特征在于制備水基生物酶新聞紙脫墨劑的水溶性表面活性劑載體為油酸鉀或烷基苯磺酸或聚醚類物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基生物酶新聞紙脫墨劑的制備，其特征在于纖維素酶和半纖維素酶按3∶7～7∶3比例復(fù)配，加入水溶性表面活性劑載體，制備的水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體用于紙漿脫墨的量約為紙漿量的0.1％～0.3％(克脫墨劑/克絕干新聞紙漿)，有效作用的酶用量為1～50活力單位/(克絕干新聞紙漿)，作用溫度45～65攝氏度，作用時間20～40分鐘，紙漿酸堿度pH值5～10。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基生物酶新聞紙脫墨劑的制備，其特征在于由作用于甘油三酯酯鍵的堿性脂肪酶，添加水溶性表面活性劑載體，制備的水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體用于紙漿脫墨的量約為紙漿量的0.1％～0.3％(克脫墨劑/克絕干新聞紙漿)，有效作用酶用量1～50活力單位/(克絕干新聞紙漿)，作用溫度45～65攝氏度，作用時間20～40分鐘，紙漿酸堿度pH值5～10。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基生物酶新聞紙脫墨劑的制備，其特征在于由a和b水基生物酶新聞紙脫墨劑中間體復(fù)配，制備的水基生物酶新聞紙脫墨劑c，用于紙漿脫墨的量約為紙漿量的0.1％～0.3％(克脫墨劑/克絕干新聞紙漿)，作用的有效酶用量為1～50活力單位/(克絕干新聞紙漿)，作用溫度45～65攝氏度，作用時間20～40分鐘，紙漿酸堿度pH值5～10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水基生物酶新聞紙脫墨劑的制備，其特征在于，過長時間脫墨，在不同酸堿度pH值范圍內(nèi)有效作用的用酶量，以酶活力單位配比計量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在廢新聞紙回收再利用過程中，去除廢紙表面油墨的水基生物酶脫墨劑。脫墨劑按酶活力單位比例配制，先由纖維素酶和半纖維素酶加入水溶性表面活性劑油酸鉀或烷基苯磺酸或聚醚類物質(zhì)為載體，制備成脫墨劑中間體a；由作用于甘油三酯酯鍵的堿性脂肪酶，添加水溶性表面活性劑作載體，制備成脫墨劑中間體b；最后，再由脫墨劑中間體按a∶b3∶7～7∶3比例復(fù)配制備成水基生物酶新聞紙脫墨劑c。脫墨劑中不含脂肪酸類表面活性劑，不易燃、不易爆，不對脫墨設(shè)備及人體皮膚氧化和腐蝕。廢水易于處理。脫墨時無需調(diào)整酸堿度，效果優(yōu)于化學(xué)脫墨劑，作用穩(wěn)定，使用方便。
文檔編號C09D9/04GK1483773SQ0213702
公開日2004年3月24日 申請日期2002年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月17日
發(fā)明者董承智 申請人:上海摯通貿(mào)易有限公司