提　要：在实验室研究基础上，利用固体发酵技术制备的脱墨专用纤维素酶制剂对废新闻纸酶法脱墨进行了工业生产试验，并用100%酶法脱墨浆抄造出合格的新闻纸。和化学脱墨相比，酶法脱墨可以进一步提高纸浆的白度和油墨脱除率，并大幅度降低废水的污染负荷。

关键词：废新闻纸；酶法脱墨；纤维素酶；纤维改性

第一作者简介：邵志勇，山东轻工业学院制浆造纸实验室，实验师。

　　制浆造纸工业面临的环境和原材料问题使人们对废纸的回用日趋重视。近年来，二次纤维的利用率已有了很大增长，已成为一种重要的纤维资源[1]。例如，废新闻纸是我国生产新闻纸或其它纸种的重要原料，也是我国进口的主要废纸之一。作为废纸回用的关键技术脱墨，目前仍采用传统的碱法化学脱墨。然而，传统的碱法化学脱墨存在许多弊端[2]，于是人们寄希望于脱墨效果更佳、对环境更友善的酶法脱墨上。

　　课题组在废新闻纸酶法脱墨和纤维改性实验室研究[3,4,5]的基础上，利用固体发酵技术制备的纤维素酶制剂进行了废新闻纸酶法脱墨的工业生产试验。

1　实验原料和方法

1.1　废新闻纸

　　#8美国废纸。废纸的组成是：70%黑白印刷新闻纸，15%彩色印刷新闻纸和15%画报纸。

1.2　实验用酶

　　实验用的产纤维素酶的菌种为Aspergillus L22。在固体发酵条件下制备批量脱墨专用纤维素酶制剂。该纤维素酶的活性组成为CMCase3.41IU/ml，木聚糖酶活性为6.44 IU/ml，FPA活性为0.106 FPU/ml。

1.3　实验方法

　　生产试验的酶法脱墨在高浓水力碎浆机中进行，漂白在漂白塔中进行。实验室的酶法脱墨方法见参考文献[3]。

1.4制分析方法

1.4.1　酶活力的测定，参考文献[6]

　　羧甲基纤维素酶活(CMCase)：羧甲基纤维素钠溶于pH4.8、浓度为0.5mol/l的NaAC缓冲液中，终浓度0.5%（W/V）。2ml反应液，加0.5ml适当稀释的酶液,于50℃下反应30min后，加入2ml DNS（3，5-二硝基水杨酸）试剂终止反应，煮沸10min，冷却后定容至15ml，在550nm下测定吸收，以葡萄糖为标准。

　　滤纸酶活（FPA）：50mg 滤纸加入pH4.8的0.05% mol/l NaAC缓冲溶液2ml,加0.5ml适当稀释的酶液,50℃反应30min后,加入2ml DNS试剂终止反应。煮沸冷却后定容至15ml，在50nm下测定还原糖生成量（以葡萄糖为标准）。

　　木聚糖酶活（xylanase）：木聚糖溶于pH4.8、0.05mol/l的NaAC缓冲溶液中制成0.5%木聚糖溶液,取2ml该溶液,加入0.5ml适当稀释的酶液,在40℃、30min后用2ml DNS试剂终止反应，冷却后定容至15ml，在550nm下测定还原糖的生成量(以木糖为标准)。

　　以上酶活单位定义为，在反应条件下，每分钟生成1μmol产物所需要的酶量为一个酶活单位。

1.4.2　纸浆性能的评价

　　白度、光吸收系数和不透明度的测定在YQ-Z-48B数字显示白度仪上进行。纸浆或纸张的物理性能和废水COD、BOD的测定均按有关国家标准进行。

2　结果与讨论

2.1　酶法脱墨实验室结果

　　在进行工业生产试验以前，首先利用固体发酵生产的批量纤维素酶制剂进行了实验室酶法脱墨实验。酶法脱墨条件是：45℃，pH5.0，0.4IU/g，脱墨剂0.5%，30min。H2O2漂白条件：Na2SiO35%，NaOH1.5%，H2O21.5%，70℃，30min。

　　图1是酶法脱墨浆经H2O2漂白后与相应对照浆白度的比较。

　　可以看出，酶法脱墨浆和对照浆相比，白度可以提高2%～5%，验证了以前实验室制备的纤维素酶制剂的脱墨效果[3]。

　　在此基础上，利用100%酶法脱墨浆在动态成形器上，于1100m/min的车速下抄造出质量优良的新闻纸。并与在相同条件下利用化学脱墨浆抄造的新闻纸进行了对比。各项性能指标见表1。

　　从表中可以看出，酶法脱墨新闻纸的光学和物理性能均超过了国家B等新闻纸的标准。在相同H2O2用量下，酶法脱墨浆的白度比化学脱墨浆高7.0%ISO。在打浆度相同的条件下，脱墨浆的裂断长相近，但酶法机械脱墨浆的撕裂指数略低。

2.2　酶法脱墨的工业生产试验

　　在以上实验的基础上，在废纸脱墨生产线上进行了酶法脱墨生产试验。并在1760mm纸机上成功抄造出合格的新闻纸。

　　下图是该生产试验的设备流程。

　　其中，酶处理条件：45℃，pH5.0，0.4IU/g，脱墨剂0.5%，30min。H2O2漂白条件：0.75%H2O2，0.75%NaOH，3%Na2SiO3，0.1%MgSO4。

　　下图为该厂化学脱墨浆生产新闻纸的流程。化学脱墨条件为：1.5%H2O2，2.5%NaOH，5%Na2SiO3，0.1%MgSO4，0.1%磷酸三钠，1%脱墨剂。

　　表2为酶法脱墨新闻纸和化学脱墨新闻纸的性能比较。

　　由上表可见，在化学药品减半的情况下，和化学脱墨新闻纸相比，酶法脱墨新闻纸仍具有更高的白度和油墨脱除率，更低的打浆度，相似的物理强度。

　　表3为酶法脱墨废水和化学脱墨废水的污染负荷性能的比较，采样地点在圆网浓缩机。

　　可以看出，酶法脱墨废水的COD、BOD和SS污染指标和化学脱墨相比都有明显的下降，分别降低70.3%、74.9%和56.4%。

　　实验室小试和工业生产试验表明，和化学脱墨相比，酶法脱墨可以减少化学药品的用量，从而可以降低生产成本，减少废水的污染负荷；酶法脱墨可以获得更高质量的纸浆，如具有更高的白度和油墨脱除率，更好的滤水性能。因此，酶法脱墨不但具有良好的社会效益，而且具有可观的经济效益。

3　结 论

　　废新闻纸酶法脱墨的工业试验进一步证实了实验室小试的结果。证明了所筛选的脱墨用纤维素酶制剂对废新闻纸脱墨和纤维改性的有效性。

　　和化学脱墨相比，酶法脱墨可以减少化学药品的用量，降低废水的污染负荷；同时，酶法脱墨可以获得白度更高、尘埃度更低、滤水性更好的脱墨浆。