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我国近年来纸产量急剧增长,2005年我国纸和纸板的总产量达到5600万t,人均消费量为45 kg,纸浆生产量为4446万t,其中废纸浆占到国内纸浆总产量的64%。大规模的使用废纸,缓解了我国造纸原料紧缺的矛盾,同时也减轻了蒸煮废液对环境的污染压力,具有较高的环境利用价值。目前以废纸为原料来生产再生纸的品种主要集中在板纸、新闻纸、瓦楞原纸、卫生纸等领域,但是对白度要求较高的纸种用量较少,主要是白度难以提高和脱墨效果不好等原因造成。
本论文以工厂实际情况为基础,针对废纸脱墨系统中微生物产生的过氧化氢酶分解过氧化氢的问题展开研究。主要研究了不同温度、pH值和金属离子对过氧化氢酶活性的影响程度以及过氧化氢酶在废纸碎浆、脱墨过程中对纸浆白度的影响情况。
首先对紫外分光光度计法和碘量法两种不同测定过氧化氢酶活性方法进行比较,根据实验结果以及结合本实验室的可操作性,最后选定了传统的碘量法测定过氧化氢酶活性。由于过氧化氢酶分解过氧化氢后产生氧气和水,氧气可在水中形成气泡上浮,根据此现象对碎浆和浮选滤液中的过氧化氢酶进行了定性判定。结果表明:离心机达到4500r/min后过氧化氢酶开始大量从细胞内被分离出来,滤液中开始出现大量的氧气泡。为了进一步证明滤液中过氧化氢酶对过氧化氢的分解程度,对不同离心速度下滤液中分解过氧化氢的量进行测定,结果表明:过氧化氢酶不但存在而且活性较强。
其次研究了温度范围在17℃~75℃、pH值3.5~13范围内过氧化氢酶活性的变化情况。结果表明:过氧化氢酶有较强的温度和酸碱适应范围,其中在废纸碎浆和浮选的最佳温度和pH范围内(温度50℃~60℃、pH 8.5~11),过氧化氢酶活性较大。随着碎浆和浮选过程的不断进行,其加入的过氧化氢浓度会逐渐降低,对废纸制浆极为不利。废纸碎浆时,加入的大部分水为回用白水,只有少量水为补充的新鲜水,这些加入的水中不同程度的含有各种金属离子,而大多数的金属离子对各类型的酶活性有激活作用,因此,对Na<+>、Mg<2+>、Fe<3+>、Ca<2+>等水中常见离子对过氧化氢酶活性影响做了较为详细的研究。实验结果表明:Cu<2+>、Ba<2+>、K<+>和Ca<2+>对酶活性有抑制作用,而Mn<2+>、Fe<3+>则对酶活性有促进作用,Al<3+>和Mg<2+>较为特殊,根据离子浓度的差别,既对过氧化氢酶有抑制作用也有促进作用。Na<+>对过氧化氢酶既没有激活作用也没有抑制作用。
最后研究了过氧化氢酶对废纸碎浆和浮选时白度的影响。实验结果表明:废纸碎浆和浮选时存在过氧化氢酶,纸浆白度都有很大程度的下降,最高只能达到45.4%,和不含过氧化氢酶的浆料相比,下降了9.5%。因此,过氧化氢酶在碎浆和浮选中存在会大大影响了纸浆白度,危害较大。