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    纤维素酶辅助磨浆的增强节点研究

    阅读次数:     发布时间:2019-07-30 06:57:35
           生物酶具有温和性、专一性、高效性和可调性等优点,通过酶预处理可以改善纸浆纤维,降低打浆能耗。国内外学者采用不同的纤维素酶、半纤维素酶或者组合研究了生物酶在纸浆磨浆中的应用,并指出生物酶对降低打浆能耗、减少纸机蒸汽消耗量和提高成纸强度等方面的积极影响。
           目前生物酶辅助磨浆技术有着广泛的应用,但在生产实践中也存在着诸多技术问题有待解决。例如,生物酶辅助节能打浆的研究主要集中在打浆规律领域,对不同滤水性要求的纤维纸浆的能耗节点、纤维增强节点的研究,以及关键节点时的纤维形态等问题,有待进一步明确。
           本工作采用PFI磨浆方式,并检测纸浆的抗张强度、撕裂强度、耐破度等强度指标,探索纤维酶辅助磨浆对成纸强度积极影响。借助纤维分析仪,对纤维素酶辅助磨浆过程中的纸浆纤维进行分析。
           1 实验方法
           1.1 生物酶处理
           将木浆板置于自来水中浸泡4h,用浆料疏解机进行标准疏解。向浆料悬浮液中加入一定量的纤维素酶,并调节纸浆浓度为10%,并50℃恒温振荡水浴60min。酶处理后浆料置于100℃沸水中10min,用以生物酶灭活,然后用布氏漏斗抽滤,收集浆料纤维备用。
           1.2 实验流程

            2  生物酶辅助磨浆对纸张抗张强度影响
            生物酶辅助磨浆对纸张抗张强度影响,如图1所示。

            从图1可以看出,随着目标打浆度的上升,纸张抗张强度不断增加,并在打浆度为750SR时达到最大值。随着生物酶用量的增加,成纸抗张强度呈现先增加后降低的趋势,生物酶辅助磨浆对纸张抗张强度的提高有节点存在。纤维素酶在预处理纸浆纤维的过程中,首先对纤维纤维表面或者纤维表面的细小纤维处进行生物酶修饰,纤维表面获得一定程度地松弛,并促进纤维细胞的吸水润胀和细纤维化;或者使纤维细胞表面起毛,提高单根纤维的比表面积,宏观表现为纤维结合力上升、纸张强度提升。当生物酶用量再次增加,纤维表面修饰加剧、单根纤维的结合力上升,但是纤维自身的强度下降,宏观表为纤维结合力上升,但是纤维抗张强度下降。当生物酶添加量为0.04%时,纸张抗张强度出现增强节点。
            3  生物酶用量对纸张撕裂强度影响
            生物酶辅助磨浆对纸张撕裂强度影响,如图2所示。

            从图2可以看出,随着目标打浆度的上升,纸张撕裂强度先增加后减少,并在打浆度为30°SR时达到最大。随着生物酶用量的增加,成纸撕裂强度呈现先增加后降低的趋势,与图1中的抗张强度曲线类似,但撕裂强度的增强节点出现在生物酶添加量为0.02%。
            4  生物酶用量对纸张耐破强度影响
            生物酶辅助磨浆对纸张耐破强度影响,如图3所示。

            从图3可以看出,随着目标打浆度的上升,纸张耐破强度先增加后减少,并在打浆度为60 0SR时达到最大。随着生物酶用量的增加,成纸耐破强度呈现先增加后降低的趋势,与图1中的撕裂强度曲线类似,耐破强度的增强节点出现在生物酶添加量为0.02%。

            5 纤维素酶辅助打浆对纤维形态影响
            生物酶辅助磨浆对纸浆纤维表面形态的影响,可以看出,原浆纤维表面光滑,结构紧密;生物酶添加量为0.02%时,纤维变得疏松、粗糙、杂乱和柔软;生物酶添加量为0.04%时,纤维变得更加疏松,纤维表面起毛较多,在磨浆过程中纤维已被切断,并产生部分细小纤维。由此可见,经生物酶预处理后,纸浆纤维出现表面起毛、细纤维化等现象,随着酶用量的增加,纤维长度会减小,细小纤维含量增加,并引起成纸强度的下降。
            6 结论
            采用生物酶在对生物酶辅助磨浆的成纸强度存在增强节点,抗张强度节点出现在生物酶添加量0.04%处,耐破强度、撕裂强度节点出现在生物酶添加量0.02%处。在成纸强度节点处,相对未添加生物酶浆样,打浆度为30°SR的成纸抗张强度增加39.79%,打浆度为30°SR的成纸撕裂强度分别增加18.84%,打浆度为60°SR的成纸耐破强度增加49.75%。纤维形态分析显示,纸浆纤维数均长度随生物酶添加量的增加先增加后减少。当生物酶用量超过0.02%时,纤维变得疏松,纤维表面起毛、细纤维化显著。