[发明专利]一种生物催解法制纸浆工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种制纸浆工艺，特别是涉及一种生物制浆工艺。具体地，本发明是利用一种复合生物催解剂对制浆原料进行生物催解以制取浆料的。

背景技术

化学法制浆周期短、生产规模大、原料适应性强，适于现代化生产。因此，目前的造纸生产方式大部分还是以化学法为主。其中又以碱法制浆和含氯漂白最为常见，即在加热、加压下用烧碱蒸煮造纸原料，使原料中的木质素、多糖、果胶、蛋白质等复杂成份溶解在烧碱液中，与纤维素分离而得到纸浆纤维；采用氯气、次氯酸盐、二氧化氯等进行漂白得到漂白纸浆。化学法制浆的明显缺点是药品消耗及能耗高，在制浆和漂白过程中会产生大量的造纸黑液和含氯废水，废水具有极高的COD和BOD负荷，整个生产过程不仅耗水量大，而且污染十分严重。因此，消除污染、减少水耗一直是造纸行业亟待解决的首要问题。

200610042014、200610044632号专利申请分别公开了禾本科植物和木质类原料的冷浸机械制浆工艺，上述专利申请是将禾本科植物或粉碎成丝的木质类原料加入由亚硫酸钠、氢氧化钠、冷浸助剂等组成的浸泡药液中冷浸泡1～4小时，经洗涤挤浆后，用过氧化氢碱液漂白得到纸浆。上述方法仅仅是用冷浸机械粉碎制浆代替了蒸煮工艺，产生的造纸黑液可以循环使用一定时间，并没有从根本上消除化学制剂的影响，还是属于化学法制浆。

由于微生物能有效地将植物纤维原料中三大成分转化成CO₂、H₂O和腐植质，过程具有环境友好性，而且可降低能耗和化学品用量，因此，将生物技术作用于制浆造纸过程，以生物途径代替化学途径或部分化学途径进行制浆，不产生有机化合物，有利于克服化学法存在的缺点，受到了广泛的青睐。

瑞典造纸研究所(STFI)率先开展了这方面的工作，利用白腐菌对木片进行预处理，发现预处理后的木片进行磨浆能大幅度降低能耗。20世纪90年代末，日本神户制钢所应用白腐菌在常温常压下分解木材，成功生产出了优质纸浆。生物制浆方法是对传统制浆工艺的极大挑战，然而，由于生物制浆的周期太长，约需要30天，加上白腐菌的筛选困难，该技术目前还难以实现工业化生产。

1986年，芬兰的维凯丽发现利用木聚糖酶处理纸浆，可以提高纸浆的可漂性，减少氯气、二氧化氯等含氯化学药品的用量，有利于发展无氯漂白。但是由于木聚糖酶不能直接氧化木素，只能通过水解聚木糖素来提高纸浆的漂白性能，对于木素的脱除是有限的。

国际上也有不少进行纸浆脱木素处理研究的报道。EP408,803、DE3,636,208、WO92/20857等专利均报道了利用漆酶与含氯漂白剂漂白纸浆，以减少化学药品用量的方法。但是以上方法所产生的废水中仍然含有有机氯化合物。

美国专利US5,545,544公开了一种利用白腐菌对纸浆尤其是化学纸浆进行漂白的方法，但是其处理纸浆需要较长的时间，使用的菌种量也比较大，效果并不明显。

中国专利00130853x公开了一种利用生物技术对纸浆进行全无氯漂白的方法，先利用一种能够降解木素的微生物白腐菌对纸浆进行漂白预处理，再使用过氧化氢进行漂白，优点是纸浆的白度得以提高，处理时间也大为缩短。

然而，以上技术均是采用生物方法对纸浆特别是化学纸浆进行漂白处理，目的是减少化学漂白剂的用量。但由于所使用的菌、酶并非直接作用于纸浆中的残余木素，只是通过水解半纤维素而增加木素的溶出，以提高化学漂剂的可及性，后续漂白仍需要使用较多的化学漂白剂，无法从根本上消除纸浆漂白废水污染的产生，没有从根本上解决问题。

近年来有许多关于生物预处理化学制浆方面的研究报道，包括生物预处理后进行硫酸盐或亚硫酸盐蒸煮。研究结果表明：生物预处理可以缩短蒸煮时间，有利于低卡伯值化学浆的生产，同时也对后续亚硫酸盐蒸煮变得十分有利。与未经生物预处理比较，生物预处理化学制浆的卡伯值可以下降21～48％，且纸浆得率变化不大。研究还表明：在化学制浆以前先进行生物预处理，可以在化学药品用量不变的情况下降低纸浆的硬度，或在相同的硬度下降低化学药品的用量和能源的消耗。

200310114935.4专利申请公开了一种生物制浆工艺，是用聚木糖酶对棉纤维进行预处理得到浆料，再用碱—过氧化氢溶液常温常压下进行漂白，但该工艺方法使用的材料仅限于棉纤维，生产的局限性很大，应用价值有限。