生物酶组合物、生物酶制剂及其处理废纸中的胶粘物和油墨的方法与流程

专利2025-04-13  5


本发明涉及废纸胶黏物和油墨处理,具体涉及一种生物酶组合物、生物酶制剂及其处理废纸中的胶粘物和油墨的方法。


背景技术:

1、我国是造纸工业大国,废纸的再生利用已成为解决造纸行业原料短缺的重要途径。

2、二次纤维的大量回用,在现代造纸工艺中占有举足轻重的地位。目前,世界废纸浆的产量仅次于化学浆,已占世界纸浆总量的三分之一。但一方面,废纸中胶粘物问题一直是影响废纸回用的主要障碍之一。胶粘物本身具有粘性,常常和无机填料、细小纤维等吸附在一起形成粘性沉淀物,导致纸机脱水异常,耗气量增加,断纸频繁等生产异常,严重影响造纸生产过程。由于短纤没有热分散,无法处理浆料中的胶粘物。另一方面,脱墨也是废纸回用技术的关键;目前,废纸脱墨所采用的方法主要有碱法化学脱墨和酶脱墨。传统的碱法化学脱墨需加入很多的化学药品,从而引起脱墨废水污染负荷的增加,成浆白度低,残余油墨含量较高,纸张尘埃度高,微细胶粘物含量高等问题;含有较多机械浆的废纸在碱法脱墨过程中会发生“碱变黑”现象,从而引起纸浆白度的降低,此外,传统的化学脱墨不利于纸浆滤水性能和强度性能的改善,随着废纸种类及油墨配方的日趋复杂,利用单一的传统化学法脱墨存在着脱墨浆质量难以提高,污染较严重等缺点。

3、生物酶制剂在制浆造纸工业中的应用已有多年的经验,主要用来控制微生物沉积物加强漂白效果和纸机系统的清洗,但是利用生物酶制剂控制废纸浆及白水循环体系中的胶黏物是近几年刚刚开始的,特定的生物酶制剂可以减小胶黏物的尺寸并有效地控制胶黏物,而且这种作用还会减少胶黏物的粘性,防止胶黏物微粒的絮凝。对胶黏物化学组成的研究表明:绝大多数胶黏物都含有大量能将胶黏物的基本结构组分连接在一起的酯键。生物酶控制法的最大优点是酯键一旦断裂,胶黏物的基本组分就很难在系统中重新聚合,而且生物酶可自然降解,不会污染环境。

4、中国专利cn 103061183 a公开了一种用于配抄高档印刷纸的废纸脱墨浆的制浆工艺,包括以下工序:碎浆、高浓除砂、粗筛、中浓除砂、精筛、浮选、浓缩、热分散、漂白、回水和胶粘物处理;所述碎浆工序为:将废纸和水置于高浓水力碎浆机中,高浓水力碎浆机中加入相对废纸绝干重量0.1%-1.8%的脱墨剂、0.1%-0.8%的复配生物酶和0.1-2.0%的表面活性剂,控制碎浆浓度为10-20%,温度为50-60℃,碎浆时间为10-30min,保温0-20min,得到碎解后的脱墨浆。但是其工序复杂,且油墨含量(eric)去除效果欠佳。

5、中国专利cn 112813716 a涉及一种造纸用的复合生物酶除斑消除胶粘物沉积的系统和方法,该方法包括:生物酶调配溶液、废纸破碎成浆、混合后调ph值和温度、酶反应、除渣、造纸。该技术方案只针对废纸胶粘物的处理,无脱墨方面的效果。

6、中国专利cn 101760976 a公开了一种废纸脱墨及胶粘物控制工艺,包括碎浆、高浓去渣、粗筛、精筛、前浮选、热分散、漂白、后浮选和洗涤过滤,1)在碎浆过程中加入皂类脱墨剂kls-100;在前浮选和后浮选过程中分别加入皂类脱墨剂kls-100和聚醚类表面活性剂pa300混合脱墨剂。2)在洗涤过滤过程中添加optimyze525生物酶,在使用生物酶的同时添加树脂分散剂b2281,在添加过程中控制浆料的ph值在7.0-7.5。脱墨浆白度由现有的70%iso提高至74%iso。该主要偏向于脱墨效果的提升,对胶粘物的去除效果一般。

7、一方面,在废纸再生利用方面,去除胶粘物和脱墨同样重要;另一方面,同时对多种类型的废纸浆有效也是目前技术方案欠缺的。基于此,本发明提供了一种生物酶组合物,优化生物酶的种类和配比,并与有机溶剂按配比组合使用,得到的产品同时兼具高效去除胶粘物和脱墨的效果,且对多种废纸浆有效。


技术实现思路

1、本发明针对上述问题,提供了一种生物酶组合物,由生物酶和有机溶剂组成,通过优化生物酶及其配比,实现了兼具高效去除胶粘物和脱墨的技术效果。

2、为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

3、一方面,本发明提供了一种生物酶组合物,包含脂肪酶、酯酶、改性纤维素酶和聚半乳糖醛酸酶。

4、优选地,所述的生物酶组合物,按照重量分数计,包含以下组分:脂肪酶4-10份,酯酶2-6份,改性纤维素酶1-5份和聚半乳糖醛酸酶5-10份;

5、进一步优选地,所述的生物酶组合物,按照重量分数计,包含以下组分:脂肪酶5-8份,酯酶3-5份,改性纤维素酶3-5份和聚半乳糖醛酸酶6-9份;

6、更优选地,所述的生物酶组合物,按照重量分数计,包含以下组分:脂肪酶6-8份,酯酶3-4份,改性纤维素酶3-4份和聚半乳糖醛酸酶6-8份;

7、最优选地,所述的生物酶组合物,按照重量分数计,包含以下组分:脂肪酶7份,酯酶4份,改性纤维素酶5份和聚半乳糖醛酸酶7份。

8、优选地,所述的改性纤维素酶的制备工艺,包括以下步骤:将纤维素酶、谷氨酰胺转氨酶和油酸聚氧乙烯酯与水混合,在30-60℃下反应1-2h;

9、优选地,所述的谷氨酰胺转氨酶和油酸聚氧乙烯酯的质量比为1:2.7-3.8;进一步优选地,所述的谷氨酰胺转氨酶和油酸聚氧乙烯酯的质量比为1:3.3-3.8;更优选地,所述的谷氨酰胺转氨酶和油酸聚氧乙烯酯的质量比为1:3.4。

10、优选地,所述的谷氨酰胺转氨酶和油酸聚氧乙烯酯的质量和为纤维素酶质量的0.005-0.008;进一步优选地,所述的谷氨酰胺转氨酶和油酸聚氧乙烯酯的质量和为纤维素酶质量的0.006。

11、优选地,所述的改性纤维素酶的制备工艺的温度为35-55℃,进一步优选地,所述的改性纤维素酶的制备工艺的温度为48℃。

12、优选地,所述的改性纤维素酶的制备工艺的时间为1.5h。

13、优选地,所述的改性纤维素酶的酶活为3500-8000u/g。

14、优选地,所述的生物酶组合物,所述的脂肪酶的酶活为5000-8000u/g,所述的酯酶的酶活为10000-12000u/g,所述的聚半乳糖醛酸酶的酶活为8000-10000u/g。

15、另一方面,本发明还提供了一种生物酶制剂,包含上述所述的生物酶组合物。

16、优选地,所述的生物酶制剂还包含有机溶剂、表面活性剂和活化剂。

17、优选地,所述的有机溶剂选自四氢呋喃、十氢化萘、对苯二酚、乙二醇碳酸、n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种;

18、进一步优选地,所述的有机溶剂选自十氢化萘、乙二醇碳酸、n,n-二甲基甲酰胺中的至少一种;

19、更优选地,所述的有机溶剂为十氢化萘、乙二醇碳酸和n,n-二甲基甲酰胺。

20、优选地,所述的十氢化萘、乙二醇碳酸和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为0.5-1:1-2:3-4;进一步优选地,所述的十氢化萘、乙二醇碳酸和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为0.8-1:1-1.5:3.2-3.6;更优选地,所述的十氢化萘、乙二醇碳酸和n,n-二甲基甲酰胺的质量比为1:1.2:3.4。

21、优选地,所述的有机溶剂与生物酶组合物的质量比为1:2-6;进一步优选地,所述的有机溶剂与生物酶组合物的质量比为1:4。

22、优选地,所述的表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、乙二醇一丁醚、2,4,7,9-四甲基-4,7-二醇-5-癸炔中的至少一种;进一步优选地,所述的表面活性剂选自乙二醇一丁醚、2,4,7,9-四甲基-4,7-二醇-5-癸炔中的至少一种;更优选地,所述的表面活性剂为乙二醇一丁醚和2,4,7,9-四甲基-4,7-二醇-5-癸炔。

23、优选地,所述的乙二醇一丁醚和2,4,7,9-四甲基-4,7-二醇-5-癸炔的质量比为1:2-5;进一步优选地,所述的乙二醇一丁醚和2,4,7,9-四甲基-4,7-二醇-5-癸炔的质量比为1:3.2-4.4;更优选地,所述的乙二醇一丁醚和2,4,7,9-四甲基-4,7-二醇-5-癸炔的质量比为1:3.7。

24、优选地,所述的活化剂选自n-苯亚甲基苯甲胺、萘乙酸、水杨酸、坏血酸中的至少一种;进一步优选地,所述的活化剂选自n-苯亚甲基苯甲胺、萘乙酸、中的至少一种;更优选地,所述的活化剂为n-苯亚甲基苯甲胺和萘乙酸。

25、优选地,所述的n-苯亚甲基苯甲胺和萘乙酸的质量比为0.5-0.8:1-2;进一步优选地,所述的n-苯亚甲基苯甲胺和萘乙酸的质量比为0.6:1.1。

26、优选地,所述的表面活性剂与生物酶组合物的质量比为0.2-0.6:1;进一步优选地,所述的表面活性剂与生物酶组合物的质量比为0.2-0.4:1;更优选地,所述的表面活性剂与生物酶组合物的质量比为0.3:1。

27、优选地,所述的活化剂与生物酶组合物的质量比为0.1-0.2:1;进一步优选地,所述的活化剂与生物酶组合物的质量比为0.1-0.15:1;更优选地,所述的活化剂与生物酶组合物的质量比为0.12:1。

28、再一方面,本发明提供了上述生物酶制剂处理废纸中的胶粘物和油墨的方法,包含以下步骤:

29、s1:废纸破碎与水混合,加入表面活性剂、活化剂在30-40℃下搅拌0.5-1h;

30、s2:加入生物酶组合物和有机溶剂;温度为40-60℃,ph为6-8.5,搅拌1-2h,得混合物;所述生物酶的质量为废纸质量的0.01%-0.02%;

31、s3:将s2所得的混合物除渣、粗筛、细筛、浮选、过滤。

32、优选地,所述的方法,包含以下步骤:

33、s1:将废纸和水溶液置于碎浆机中混合,搅拌破碎后作为纸浆,依次加入表面活性剂、活化剂,在30℃下搅拌0.5h,升温至45℃,保温20min;

34、s2:加入生物酶组合物和有机溶剂;控制温度为45℃,ph为6-7.5,搅拌1.5h,得混合物;所述生物酶的质量为废纸质量的0.015%;

35、s3:对s2所得的混合物除渣,粗筛,精筛、浮选、过滤;

36、优选地,s3所述的粗筛的工作压差为28-45kpa,进浆压力为100-150kpa;进一步优选地,s3所述的粗筛的工作压差为28-32kpa,进浆压力为100-130kpa;更优选地,s3所述的粗筛的工作压差为30kpa,进浆压力为125kpa。

37、优选地,s3所述的精筛的进浆压力为220-280kpa;出口压差为35-55kpa;进一步优选地,s3所述的精筛的进浆压力为240-260kpa;出口压差为40-50kpa;更优选地,s3所述的精筛的进浆压力为240kpa;出口压差为45kpa。

38、优选地,s3所述的浮选的温度为40-50℃,通气量为10-15m3/h,压力为1.2-1.5mpa,ph为7-8,时间为5-15min;进一步优选地,s3所述的浮选的温度为50℃,通气量为15m3/h,压力为1.5mpa,ph为7.5,时间为5min。

39、优选地,所述的废纸包含#37废纸,#8废纸和#10废纸;

40、进一步优选地,所述的废纸,按质量百分数计,包含45%#37废纸,25%#8废纸和30%#10废纸。

41、相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:

42、1、本发明通过优化生物酶组合物的组成及其用量配比,显著提高了胶黏物和油墨的去除效果;

43、2、本发明对纤维素酶进行改性得到改性纤维素酶,研究过程中发现本发明制备得到的改性纤维素酶与酯酶按特定比例复配具有协同增效作用,能够显著提高胶黏物和油墨的去除效果。

44、3、本发明通过生物酶组合物与dmf、十氢化萘、乙二醇碳酸脂三种有机溶剂的配合使用,在添加少量有机溶剂的条件下,可以在生物酶组合物用量减少的情况下实现更好的胶黏物和油墨的去除效果。

45、4、本发明通过特定的表面活性剂及和活化剂与生物酶组合物配合使用并优化在废纸处理过程中的处理方式,显著提高了胶黏物和油墨的去除效果。


技术特征:

1.一种生物酶组合物,其特征在于,包含脂肪酶、酯酶、改性纤维素酶和聚半乳糖醛酸酶。

2.根据权利要求1所述的生物酶组合物,其特征在于,所述的生物酶组合物,按照重量分数计,包含以下组分:脂肪酶4-10份,酯酶2-6份,改性纤维素酶1-5份和聚半乳糖醛酸酶5-10份。

3.根据权利要求2所述的生物酶组合物,其特征在于,所述的生物酶组合物,按照重量分数计,包含以下组分:脂肪酶5-8份,酯酶3-5份,改性纤维素酶3-5份和聚半乳糖醛酸酶6-9份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的生物酶组合物,其特征在于,

5.一种生物酶制剂,其特征在于,包含权利要求1-4任一项所述的生物酶组合物。

6.根据权利要求5所述的生物酶制剂,其特征在于,还包含有机溶剂、表面活性剂和活化剂。

7.根据权利要求6所述的生物酶制剂,其特征在于,

8.根据权利要求6所述的生物酶制剂,其特征在于,

9.权利要求5-8任一项所述的生物酶制剂处理废纸中的胶粘物和油墨的方法,其特征在于,包含以下步骤:

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,


技术总结
本发明提供了一种生物酶组合物、生物酶制剂及其处理废纸中的胶粘物和油墨的方法,涉及废纸胶黏物和油墨处理技术领域。本发明提供的生物酶组合物包含脂肪酶、酯酶、改性纤维素酶和聚半乳糖醛酸酶。生物酶制剂包含上述所述的生物酶组合物、有机溶剂、表面活性剂和活化剂。生物酶制剂处理废纸中的胶粘物和油墨的方法:废纸破碎与水混合,加入表面活性剂、活化剂在搅拌;加入生物酶组合物和有机溶剂搅拌,得混合物;所述生物酶的质量为废纸质量的0.01%‑0.02%;除渣、粗筛、细筛、浮选、过滤。本发明的技术方案显著提高了胶黏物和油墨的去除效果。

技术研发人员:请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名
受保护的技术使用者:苏州埃斯腾特生物科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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