[发明专利]用于改善纸张白度的纤维氧化酶组合物及造纸方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物酶和使用生物酶改善纤维物理化学性质的技术领域，具体地，涉及一种用于改善纸张白度的纤维氧化酶组合物及造纸方法和应用。

背景技术

中国造纸工业在2000-2010年间连续10年保持高增长率，到2011年我国纸及纸板的生产量和消费量均超过1亿吨，均居世界第一位。纸或纸板的组成原料主要是纤维，由于制浆、造纸需要大量的原料，而且对环境有一定的影响，目前世界各国造纸行业都在压缩制浆生产，以保证森林资源，加上国内原料林基地建设迟缓，供材有限，而非木浆发展受到清洁生产新技术开发滞后的影响，中国造纸工业发展面临的资源、能源和环境的约束日益突显。

而废纸作为一种可再利用的二次纤维资源，回收造纸既可以保护森林资源在一定程度上缓解造纸行业发展对自然资源的巨大需求压力，又能降低水和能源的消耗，减少环境污染。我国对废纸资源的回收再利用力度也在逐年加大，据中国造纸协会统计，2002年全国纸浆消耗中，废纸浆比例仅占47％，2011年废纸浆消耗了5660万吨，占全国纸浆消耗的比例上升至62％，因此，废纸脱墨的研究作为废纸处理的关键步骤受到越来越多的关注。

传统的化学脱墨是加入氢氧化钠、硅酸钠、过氧化氢、螯合剂和表面活性剂等化学试剂，在碱性条件下各种化学因子促使油墨被皂化而从纤维上脱落，然后利用浮选或洗涤的方法将油墨除去。脱墨剂在废纸回用中主要用于破坏油墨对纤维的粘附力，使油墨从纤维上剥离并分散于水中。化学脱墨法由于采用较多化学品，不仅会引起污染环境，而且不适用于激光打印和复印的办公废纸。以激光打印和静电复印为代表的混合办公废纸，因为表面施胶度高，油墨熔化在纤维上，仅通过常规浮选和洗涤依靠机械搅拌和相互摩擦很难将油墨剥离。生物酶的引入能适当地打断油墨和纤维之间的联接并使之脱离纤维表面，提高废纸浆的白度，同时改善纸张的物理性能。

在过去的几十年中，很多酶(例如纤维素酶/半纤维素、脂肪酶、漆酶)在废纸脱墨回收工业中对化学法的可替代性已经得到研究。各种酶的脱墨机理不同且尚待进一步研究，目前较为认同的是：纤维素酶/半纤维素酶水解纤维表面的非结晶区部分，使油墨与纤维间的连接变弱，从而有利于分离；脂肪酶针对性的将油墨中的油基连接料降解，使油墨中的炭黑及颜料从纸面散出、脱离。木质素降解酶，如漆酶，可以选择性地移除纸张表面的木质素，从而促进油墨的脱除。生物酶脱墨剂是优选针对性强的多种高效生物酶复配而成，与酶激活专用助剂配合使用，用于报纸、混合办公废纸、书籍、杂志等的脱墨。

与传统化学脱墨相比，生物酶脱墨具有一系列突出的优点：①生物酶脱墨条件温和，化学品用量少，纤维损失小，保持良好的纤维特性；②大幅度降低污水COD和BOD，减轻污水处理压力；③提高纸浆得率及提高纸张强度；④清洁生产，节省能源，降低物耗；⑤使用简单，与现有大多数脱墨工艺匹配。目前，生物酶脱墨剂已经应用于造纸脱墨领域；但采用现有技术中的生物酶的作用效果只限于提高油墨点从纤维表面的解离。

发明内容

基于此，本发明的目的之一为提供一种用于改善纸张白度的纤维氧化酶组合物。

解决上述技术问题的具体技术方案如下：

一种用于改善纸张白度的纤维氧化酶组合物，包括以下组成：

i)对纤维具有氧化功能的生物酶组分，所述生物酶组分为通过氧化还原反应来改变纤维表面性质的纤维氧化酶；和

ii)对纤维氧化酶具有增加催化活性的辅助组分，所述辅助组分为纤维氧化酶的反应底物；

所述生物酶组分和辅助组分的重量比为1:1-100。

在其中一些实施例中，所述纤维氧化酶是一族分子量在20-50KDa、具有铜依赖性的小分子金属酶的聚糖加氧酶，所述纤维氧化酶的反应底物为氧气、空气或者氧气释放化合物；所述氧气释放化合物为过氧化物或者臭氧。

在其中一些实施例中，所述过氧化物为过氧化氢、过氧化钠、过氧化钙或过氧化钾中的至少一种。

在其中一些实施例中，所述生物酶组分和辅助组分的重量比为1:1-75。

在其中一些实施例中，所述生物酶组分和辅助组分的重量比为1:20-75。

在其中一些实施例中，所述生物酶组分和辅助组分的重量比为1:30-70。

在其中一些实施例中，所述纤维氧化酶组合物还包括对纤维氧化酶具有促进作用的蛋白质，所述对纤维氧化酶具有促进作用的蛋白质为有催化活性的生物酶或无催化活性的纤维素结合蛋白。