苎麻生物脱胶研究进展
王军,夏东升,陈悟,陈洪高,曾庆福3
(武汉科技学院纺织印染清洁生产教育部工程研究中心,湖北武汉430073)
摘要 苎麻生物脱胶是一种绿色环保的脱胶方法,相比化学脱胶法,生物脱胶具有提高精干麻质量,不损伤纤维,无污染等优点。生物脱胶技术成为国内外苎麻研究者的研究热点,也是未来苎麻脱胶的主要发展方向。综述了生物脱胶的研究进展。关键词 苎麻;脱胶;微生物;酶中图分类号 S563.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)15-06517-02R esearch Advancem ent in the Biologic Degumming of R amie
W ANG Jun et al (Engineering Research Center of T
extile Printing ,inistry of Education ,W uhan University of Science and Engineering ,W uhan ,Hubei 430073)Abstract T he biologic degumm ing of ram ie bast fibers is a kind of m eth od w ith green and environm ent 2friendly.C om paris on w ith the chem ical degum 2m ing ,the biologic degumm ing sh ows the advantages of quality im provem ent of the refined dried 2ram ie ,w ith out injury fiber and n on 2pollution.T herefore ,the biological degumm ing techn ology ,as a h otspot for ram ie researcher at h om e and abroad ,is m ain developm ent direction of the ram ie degumm ing in the fu 2ture.In this paper the research on the biological degumm ing technique was summ arized.K ey w ords Ram ie ;Degumm ing M icrobiology ;Enzym e.
基金项目 武汉科技学院校青年基金(20073204);中国纺织工业协会
项目(2006074)。
作者简介 王军(1976-),男,山东高唐人,讲师,从事苎麻生物脱胶
及纤维改良的教学和研究。3通讯作者。
收稿日期 2008203225
我国是苎麻资源大国,其种植面积和纤维产量均占世界的90%以上,其纤维产品具有吸湿散热快、透气好、不贴身、抗菌、挺括美观等优点,是高档天然纤维产品。苎麻的生产加工程序为:收割→刮制→脱胶→梳理→纺纱→织布→漂整→印染,其中脱胶、漂整和印染是十分复杂的化学反应过程,传统的化学脱胶方式造成严重的水质污染,影响水生动植物的生存和环境污染。《纺织工业“十一五”发展纲要》明确要求推广应用促进低污染、低能耗脱胶技术。目前,生物脱胶技术成为国内外苎麻研究者研究的热点。
1 生物脱胶的方法
生物脱胶主要包括微生物脱胶和酶脱胶两种方法。微生物脱胶是把经过筛选的脱胶菌株接种到生苎麻上,以苎麻上的胶质为营养源,让脱胶菌在生苎麻上大量繁殖,在脱胶菌繁殖过程中,分泌出脱胶酶分解胶质,使高分子量的果胶及半纤维素等大分子分解成小分子物质而溶于水中,即在缓和条件下进行的一系列“胶养菌,菌产酶,酶脱胶”的生化反应。酶脱胶是直接利用脱胶酶制剂或者脱胶菌株产生酶纯化的酶作用于苎麻上,利用酶的生物活性,降解苎麻纤维外包裹的胶质复合体,从而使纤维分离出来。常用的脱胶酶有果胶酶、半纤维素酶和木质素降解酶等,这3种酶类的组成较复杂。胶酶大致可分为9种组分,包括果胶裂解酶、果胶甲酯酶和原果胶酶等。
2 微生物脱胶的研究进展
中国在麻类微生物脱胶方面进行了一系列的研究,国外开展的研究工作较少,主要是日本和印度[1]。从工业化角度研究微生物脱胶,我国始于20世纪80年代[2-3],经历了20多年的发展,微生物脱胶方面的研究取得了丰硕的成果,但也存在着不足。目前,微生物脱胶菌株大多是直接进行筛选,只有少数几例通过生物工程技术来获取。Liangshuang
Zheng 等筛选了3株嗜碱性菌株(NT 239、NT 253、NT 276)应用于
苎麻的脱胶过程,结果不仅降低了苎麻的残胶率,而且还提高了苎麻的光泽度[4]。“苎麻生物脱胶工艺技术与设备”已由中国农业科学院麻类研究所成功研制,并已获国家发明专利(C N95112564.8),该所通过大量野生菌株筛选并经种内质粒DNA 分子转化育种,获得一个繁殖速度快、产脱胶关键酶、培养条件粗犷的新菌株T 852260[5]。应用该菌株进行上百次苎麻脱胶试验,最终研究形成了“苎麻生物脱胶工艺技
术与设备”[6]
,但是其效果众说纷纭,至今在生产应用中仍辅
以化学脱胶工艺生产的精干麻才能达到纺织工业的要求;黄俊丽等在克隆脱胶关键酶基因木聚糖酶基因的基础上,成功构建了该基因的表达载体,将该表达载体转化进黑曲霉菌株
An1的原生质体,获得黑曲霉转化子A T1[7]。甄东晓等利用PCR 技术从耐热梭状芽孢杆菌中扩增得到产耐热果胶裂解
酶的结构基因pel 9A ,将其克隆于表达载体pET 28a 中,并将重组质粒转化入受体菌E.coli B L 221,诱导后的粗酶液果胶去除率为81.00%[8]。储长流等以枯草芽孢杆菌B13为原菌株,通过紫外诱变育种法,筛选出产高活性果胶酶和半纤维素酶的菌株S2[9]。刘正初研究了两株脱胶菌T 66和T 1163的脱胶酶系,结果发现二者的脱胶能力相对T 852260较弱[10]。此外,武汉大学成功研究了苎麻快速生物脱胶新技术,也已申请了专利号C N89104529.5。曾莹等针对现在国内外存在筛选的微生物脱胶菌株关键酶活力不高或分泌酶系不全、苎麻经微生物脱胶处理后仍然达不到纺纱要求等缺陷,研究了脱胶菌株黑曲霉An6,通过优化脱胶条件,使脱胶麻的平均残胶率达到14.42%,再结合0.5%的NaOH 碱煮,生产的精干麻达到了纺织工业的要求[11]。对筛选的脱胶菌株进行原生质体融合研究,目前只有山东大学微生物技术国家重点实验室开展的融合子菌株苎麻脱胶研究。金玉娟等采用G +的芽孢杆菌B1221322和G 2的欧文氏菌E262223原生质体进行融合,获得284株融合子,经初筛和复筛获得2株脱胶能力强于
2个原始菌株的融合子菌株[12-13]。上述菌种大多是好氧菌
或者兼性菌,厌氧菌方面,何绍江从沤麻泥、麻地和菜园土采集土杨,用亨氏厌氧技术分离到5种苎麻厌氧脱胶菌,其中4种菌进行了脱胶试验和鉴定工作,结果表明总残胶可降至
安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2008,36(15):6517-6518 责任编辑 李玮 责任校对 况玲玲
15%以下[14-15]。胡国全应用亨氏厌氧技术从麻厂污泥和沼气池中优选出8种脱胶性能较好的杆菌,并进行组合测定了其代谢特性,探讨了生物脱胶与化学脱胶先后效果的差异[1,16]。
3 酶脱胶的研究进展
Akbil K umar等利用多种酶制剂,包括纤维素酶、果胶酶、脂肪酶和蛋白酶来处理苎麻,以去除胶质,取得了一定的效果[17-19]。管映亭研究了果胶酶-化学法苎麻脱胶过程,确定了这一联合脱胶方法的工艺及其参数,证明联合脱胶法所得纤维的品质优于常规化学脱胶[20]。Fredi Br thlmann等研究表明,不同的多聚糖降解酶不具有协同增效作用[21]。Liangshuang Zheng等通过两株菌进行脱胶试验,得出不同多聚糖降解酶似乎具有协同作用的模糊结论,刘唤明等用果胶酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶进行苎麻酶法脱胶,进行了每种酶的单一酶脱胶和3种酶的联合脱胶试验,结果表明,只用果胶酶脱胶,只能去除约4.30%的胶质,单一木聚糖酶只能去除约1.20%的胶质,单一甘露聚糖酶果胶去除率仅为1.00%;3种酶联合脱胶最终残胶率为5.20%[22],虽然达不到可纺标准,但是该研究进一步证实了多种酶间协同作用的存在。李德舜等利用丙酮分级沉淀法,将Bacillus sp.N o.16A 发酵液中的果胶酶和甘露糖聚酶处理成不同活性比例的3组脱胶酶液,进行脱胶试验,发现甘露聚糖酶对果胶酶的脱胶效果有一定的协同作用,前者能增加后者的脱胶效果[23]。另外,由于酶是一种特殊的蛋白质,其结构精细,环境、温度和pH值的变化都会对酶的催化活性产生影响,因此,储长流等从酶液活性中心、金属离子、温度和pH值等角度研究了产高活性果胶酶和半纤维素酶的菌株S2分泌酶液的稳定性[24]。
4 苎麻生物脱胶的分析及展望
到目前为止,国内苎麻生物脱胶法未普及生产,国外也停留在试验生产阶段。脱胶法菌种产酶能力低、菌种脱胶关键酶活力不高或分泌的酶系不全、脱胶效果不稳定等使脱胶处理达不到麻纺对纤维残胶率的要求,主要是因为:①苎麻胶质成分十分复杂,根据酶的专一性原理,需要相应的复杂酶系,而自然界的菌株往往只具有1种或几种相关的酶类,或者缺少脱胶关键酶,故需要复合菌群的作用降低苎麻胶质,达到脱胶的目的;②人们对苎麻脱胶的机理还不清楚,到底是只需要少数几种关键酶来协同破坏胶质与纤维素的共价联系来改变生纤维的空间构象而达到脱胶目的,还是需要更多酶的协同作用来彻底降解胶质;③微生物培养工艺要求高,不易于企业产业化作业。目前,国内外研究对微生物脱胶的效果还没有达到预期的目的,但是微生物脱胶的众多优点仍鼓励着众多科研工作者在不懈的努力。
参考文献
[1]胡国全,邓宇,张辉,等.对苎麻厌氧微生物脱胶的研究[J].四川大学
学报:自然科学版,2003.40(3):561-564.
[2]闵乃同.苎麻微生物及化学混合脱胶工艺的研究[J].纺织学报,1983,4
(4):226-228.
[3]罗维希,赖占钧.苎麻微生物脱胶研究[J].江西农业科技,1987(8):14-
15.
[4]LI A NSH U A NG ZHE NG,Y U MI N D U,J I AY A O ZH A NG.Degum m ing o f ram ie
fibers by alkalophilic bacteria and their polysaccharide-Degrading enzym es [J].Biores ource T echn ology,2001,78(1):89-94.
[5]彭源德,刘正初.苎麻脱胶菌种特性的研究[J].中国麻作,1995,22(4):
23-27.
[6]刘正初,彭源德,冯湘沅,等.苎麻生物脱胶工艺技术与设备生产应用
研究[J].中国农业科学,2000,33(4):68-74.
[7]黄俊丽,王贵学.脱胶关键酶基因的克隆及其在黑曲霉菌中的整合表
达[J].微生物学通报,2005,32(3):62-67.
[8]甄东晓,王树英,严群,等.耐热果胶裂解酶基因pel9A的克隆和表达
[J].食品与生物技术学报,2006,25(2):112-115.
[9]储长流,郑皆德.苎麻酶脱胶用菌株的筛选与性能[J].纺织学报,2006,
27(3):27-29.
[10]张运雄,刘正初.不同脱胶菌株胞外酶系研究[J].中国麻业,2001,23
(2):27-30.
[11]曾莹,向新柱.苎麻微生物脱胶菌株的筛选[J]纺织学报,2007(11):73
-75.
[12]金玉娟,刘自,任建平.芽孢杆菌和欧文菌的原生质体融合的研究
[J].微生物学杂志,2002(3):10-11..
[13]金玉娟,陶菊红,刘自,等.融合子菌株苎麻脱胶研究[J].纺织学报,
2004,25(2):30-31.
[14]何绍江,刘勇,魏新元.苎麻厌氧脱胶菌研究Ⅰ.脱胶菌的筛选和产酶
条件试验[J].中国麻作,1995,17(3):34-38.
[15]何绍江,冯新梅.苎麻厌氧菌研究Ⅲ.脱胶菌种的鉴定[J].中国麻作,
1997,19(1):33-35.
[16]胡国全,张辉,邓宇等.苎麻的厌氧微生物脱胶条件试验[J].中国沼
气,2003,21(4):10-12.
[17]AK BI L K U M AR,CH AR LES P URTE L L,MEE2Y O NG Y O O N.Custom ised-en2
zym e treatm ent o f ly ocell and its blends[J].International Dyer,1996,181(10): 19-23.
[18]P A T R A A K,CH A T T OP A DHY AY D P.A pplication o f enzym es[J].T ex tile Asi2
a,1998(8):46-48.
[19]M ASHESH SH AR M A.A pplication o f enzym es In T ex tile Industry[J].
C olourage,1998(1):61-79.
[20]管映亭.苎麻酶法脱胶的研究[J].上海纺织科技,1999,27(4):4-6.
[21]FRE DI BR LM A N N,M ARI A N NE LE UPI N,K AR L H,et al.Enzym atic degum2
m ing o f ram ie bast fibers[J].Journal o f Biotechn ology,2000,76(1):43-50. [22]刘唤明,彭定祥,梁运祥.苎麻酶法脱胶的研究[J].中国麻业,2006,28
(2):87-90.
[23]李德舜,颜涛,宗雪梅,等.芽孢杆菌(Bacillu s sp.N o.16A)苎麻脱胶研
究[J].山东大学学报:理学版,2006,41(5):151-154.
[24]储长流,郑皆德.苎麻脱胶用菌株S2的酶液稳定性[J].纺织学报,
2007,28(10):64-66.
(上接第6477页)
效果各不相同[6]。赤泥添加石灰后会发生质的变化,其强度上发生量的增长,微观结构也发生变化。因此,该试验中,改良剂不同的组合方式对通菜不同的营养指标具有不同的改良效应。对于可溶性糖,石灰的改良效果最好,赤泥的改良效果最差,石灰与赤泥混合后性能介于两者之间,因此,改良效果为:石灰>石灰+赤泥>赤泥;对于蛋白质和Vc,赤泥的强度和微观结构可能更有利于它们的积累,因此,改良效果为:赤泥>石灰>石灰+赤泥。至于石灰和赤泥具体的添加量对通菜生长的影响,以及石灰和赤泥的混合使用对不同营养指标产生不同效应的具体作用机制,还待进一步研究。
参考文献
[1]廖自基.环境中微量元素的污染危害与迁移转化[M].北京:科学出版
社,1989.
[2]S LA TER T F.Frre radical m echanism s in tissue injure[J].Bio Chem J,1984,
222(1):1-15.
[3]邹琦.植物生理学实验指导[M].北京:中国农业出版社,2000:111-
112,129-130.
[4]李卓杰.果蔬采后生理实验手册[M].广州:中山大学出版社,1998:140
-142.
[5]李支援,张强.镉污染土壤的改良研究[J].工程设计与建设,2003(3):
42-44.
[6]赵其国,骆永明,蒋先军.重金属污染土壤上植物修复研究[J].土壤学
报,2002(5):257-265.
8156 安徽农业科学 2008年
苎麻脱胶废水的处理方法及发展趋势 【摘要】概述了苎麻脱胶废水处理各个环节中采用方法的研究现状和最新进展，尤其对生物处理的分步厌氧技术、后处理的光催化氧化技术进行了着重介绍，对工程实际的应用具有指导意义。 【关键词】苎麻；脱胶废水；处理 Treating Methods and Progress in Ramie Ｄegumming Ｗaste Ｗater LＩＵQiang１ＬＩＵMing-yue2 【Abstract】The current situation and new progress of treatment methods for ramie degumming wastewater were reviewed.The applications of new techniques were summarized,such as fractional anaerobic,photocatalytic oxidation.With the development of new methods,the treatment of ramie degumming wastewater will be more efficiently. 【Key words】Ｒamie;Ｄegumming wastewater;Ｔreatment ０．前言 我国苎麻资源丰富，苎麻产量占全世界的90%以上[1]。苎麻的主要化学组成是纤维素，占原麻的65%~70%，其余为半纤维素、果胶、木质素、脂腊质、灰分等。除纤维素外，其它各种成分必须从苎麻中脱除才能得到精干麻用于纺织。目前国内工业生产应用较多的是化学法脱胶，按生产每吨精干麻产生约60吨废水计，每年排放的脱胶废水量约600万吨左右，COD排放量约12000吨[2]。长期以来，由于苎麻加工工艺落后及苎麻脱胶污染严重，直接影响了苎麻纺织业的发展。 苎麻脱胶废水色度深、COD浓度高、碱性强、水质波动大[3] 。煮炼脱胶废水中脂蜡质、果胶、半纤维素和木质素等有机物含量高；废水呈黑色、有臭味、可生化性较差，是一种较难处理的高浓度有机废水[4]。近年来，科技工作者为探索处理苎麻脱胶废水进行了不少研究，已取得了很大的进展。为了给苎麻脱胶行业提供直观的废水处理方法，使这些方法能更有效的得到实际应用，我们对这些方法进行了系统的归纳、总结，以希望能更有效的处理苎麻脱胶废水，减少其对环境造成的危害。 1.苎麻脱胶工艺简介 目前国内典型的脱胶工艺生产排放的废水有浸酸废水、酸洗废水、一煮废水、一煮洗水、二煮洗水、拷麻废水，各种废水的水质、水量见表1[5]。
苎麻的化学脱胶 1.方案 二煮一漂化学方法脱胶 2.工艺流程 原麻拆包、拣麻。扎把—浸酸—水洗—一次碱液煮练—热水洗—二次碱液煮练—水洗—打纤—漂白—酸洗—水洗—脱水—给油—脱水—抖松—干燥，得到精干麻。 3.工艺参数 碱液煮练工艺参数 氢氧化钠的浓度一般选择10g/l,占溶液的11%左右，化学助剂占溶液的3%到4%，压力采用147kpa,温度控制在123摄氏度左右，煮练时间大约为3小时左右，采用的浴比是1:20 浸酸工艺参数（预处理工艺） 硫酸溶液的浓度在1.5/1—2.0/1之间，温度控制在55度，浸酸时间是1小时，浴比是1:20 酸洗（后处理工艺） 硫酸浓度在1.5g/1—2.0g/1之间，只要浸泡2至3分钟，浴比采用1:20 漂白常用的有效氯浓度在1.5g/1—2.0g/1之间，实验室没有氯，所以用双氧水，浓度为30%，只要浸泡2到3分钟，浴比采用1:20. 给油工序 将已脱水并经抖松的嘛束浸入给油槽中，给油槽内的温度在85摄氏度以上，焖煮时间为4小时以上，要求给油精干麻的含油率在0.7%到1.5%之间。 机械处理工序 给油处理后麻束再经脱水、给松、干燥。 三、实验 1. 实验材料： （1）主要仪器：TG32BA型电光分析天平(最大载荷200g，分度0．1mg)；PHB 一29酸度仪(pH测量范围0～14)；各种大小的烧杯；Y802型八篮烘箱；HHS11
—6电热恒温水浴锅；XQ一1纤维拉伸仪；普通天平；三角量杯；酒精灯；支撑架；石棉网；火柴；电磁炉；玻璃棒；打纤槌。 （2）主要原料和化学药品 苎麻原麻；自来水；氢氧化钠固体；双氧水（密度1.11gcm）；硅酸钠固体；三聚磷酸钠；渗透剂；98%浓硫酸；98%茶油。 2.实验步骤： 1. 取样 从老师提供的苎麻中选出一部分，并手工将剩余的一点点未清除的青皮去 掉，扎把后用电子天平称，称取10g苎麻。 2. 浸酸 工艺参数：①硫酸浓度：2.0g/L ②浴比：1：20 ③温度：恒温槽中，约50℃ ④时间1小时 步骤： a. 计算和准备 通过浴比计算出溶液质量为200g；利用溶液质量和硫酸浓度计算出硫酸用量为0. 4g（0.010*20*2=0.4g 因所配硫酸浓度很低，所以密度按1g/ml计算） b. 制取溶液 ⑴将干燥的空烧杯放在称重仪上，得到烧杯重量为2.9g; ⑵用滴管往烧杯中滴入一滴浓硫酸，观查屏幕变化(不可超过3.0g)，未 到达3.0g则再滴入少量浓硫酸，直至到达3.0g左右，误差小于百分之一。本次实验中实际量取3.0g浓硫酸。 ⑶往烧杯中加水，用玻璃棒轻轻搅拌，混合均匀。 ⑷将小烧杯中的溶液倒入大烧杯中，然后加入纯水，至200ml,用玻璃棒 搅拌均匀。 c. 浸泡 ⑴ 将原麻放入上述烧杯中，用玻璃棒按压和搅拌，使原麻完全浸泡在溶液中。 ⑵ 将烧杯放入恒温槽中（设定温度为50℃），约一个小时后取出（实际 为1小时）。其间不时的用玻璃棒搅拌。 实验现象：在浸酸的过程中，原麻逐渐变软并有小程度的退色，溶液也逐渐
苎麻脱胶实验预习报告 1、课程设计目的和要求 纺织加工化学是纺织工程专业的主干课程之一，需要通过一定的课程设计在纺织化学加工中综合应用基本的化学实验技能。通过课程设计及实验使学生巩固和加深纺织加工化学的理论知识，加强学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计能力及创新能力。培养培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的设计、实验习惯，为今后工作打下良好的基础。 2、课程设计的基本内容 苎麻、亚麻、黄麻等麻纤维的化学脱胶设计。包括：化学处理工艺、物理化学处理工艺及其碱处理工艺设计等等。 3、麻纤维的主要化学成分 我国苎麻品种原麻的主要化学成分：纤维素73.59%，半纤维13.29%，果胶物质4.04%，木质素1.19%。果胶物质、半纤维素、木质素三大物质构成胶质。 生苎麻俗称原麻，是苎麻纺纱的原料，因为生苎麻是经过剥制后的韧皮纤维，由苎麻的胶质粘结交错在一起，纤维不呈单纤维状态，不能直接用于纺纱。因此，必须先经过脱胶工艺的处理，使之脱除胶质，保持一定纤维强力，使纤维松散柔软，含有适当的残胶与油脂，色泽均匀白度适当，为纺出优质纱创造先天条件。麻纤维的脱胶方法
有化学脱胶，生物酶脱胶，微生物脱胶等，而化学脱胶是目前最主要的脱胶方法。 利用不同成分在酸、碱、氧化剂、有机溶剂和水中的反应不同来保留纤维素而脱除胶质，使束纤维分散成为单纤维，能单独进行纺纱。主要化学成分在酸、碱、氧化剂、有机溶剂和水中的现象以及其特殊性质： 4、实验原理及各工艺参数的设定 二煮一漂法化学脱胶工艺过程： 原麻拆包、拣麻、扎把——浸酸——水洗——一次碱液煮练——热，冷水洗——二次碱液煮练——水洗——打纤——漂白——酸洗——水洗——脱水——抖松——给油——脱水——抖松——干燥——精干麻 （1）浸酸工艺浸酸是预处理工艺的主 原麻中的绝大部分胶质都会受到酸的作用而水解。然而它们对酸的作用的稳定性是不同的。半纤维素是一种混杂的多糖类物质，其中有一部分成分易被酸水解，有一部分对酸很稳定，但这部分易被氢氧化钠破坏。木质素极稳定，很难被酸破坏。 5、实验及其结论 1、实验 实验仪器设备与用品：1000ml烧杯，温度计，玻璃棒，PH试纸，氢氧化钠，硫酸，次氯酸钠等药剂及常用助剂，恒温水浴锅HH-4，电子天平，酒精灯，镊子，铁架台，石棉网等。
《纺织加工化学》课程设计 课程设计题目： 苎麻的初加工工艺设计 姓 名： 班 级： 学 号： 指 导 老 师： 日 期： 2 0 0 9 年 1 2 月
目录 一、任务书 (1) 二、前言 (3) 三、设计原理 (6) 四、实验 (9) 五、结论 (14) 六、参考文献 (17) 七、致谢（心得） (18) 八、附件 (18)
一、任务书 （一）目的 通过该课程设计周培养学生查阅资料，综合要运用所学的纺织加工化学等专业课程知识进行设计、实验、撰写设计说明书等的能力。 （二）课程设计简介及基本要求 课程设计是纺织加工化学教学中极为重要的一个环节，本课程设计为一周时间。为培养学生查阅资料能力、独立设计、计算和安排实验以及动手操作的能力，要求在老师的指导下由学生独立完成。 课程设计要求： 1.做好设计前预习，巩固和加深纺织加工化学基本理论知识，能综合运用所学知识解决纺织加工化学问题。 2.能通过查阅资料，对比分析，根据设计要求进行实验方案设计，并具有创新性。 3.能通过查阅仪器使用说明书和有关资料，正确的使用仪器设备并了解设备的使用、测试原理。 4.复习和巩固化学实验的知识，能独立正确的完成试剂的配置、用具的洗涤、具体操作等等。 5.实验过程中认真观察每一个现象并记录，实验结果记录具有科学性、准确性，及时修改自己的设计方案。 6.撰写设计说明书要真实的记载设计、实验结果，并加以分析讨论，得出有说服力的结论。 （三）课程设计目的要求 纺织加工化学是纺织工程专业的主干课程之一，需要通过一定的课程设计在纺织化学加工中综合应用基本的化学实验技能。通过课程设计及实验使学生巩固和加深纺织加工化学的理论知识，加强学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计能力及创新能力。培养学生实事求是、严肃粉针的科学作风和良好的设计、实验习惯。
苎麻生物脱胶研究进展 王军,夏东升,陈悟,陈洪高,曾庆福3 (武汉科技学院纺织印染清洁生产教育部工程研究中心,湖北武汉430073) 摘要 苎麻生物脱胶是一种绿色环保的脱胶方法,相比化学脱胶法,生物脱胶具有提高精干麻质量,不损伤纤维,无污染等优点。生物脱胶技术成为国内外苎麻研究者的研究热点,也是未来苎麻脱胶的主要发展方向。综述了生物脱胶的研究进展。关键词 苎麻;脱胶;微生物;酶中图分类号 S563.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2008)15-06517-02R esearch Advancem ent in the Biologic Degumming of R amie W ANG Jun et al (Engineering Research Center of T extile Printing ,inistry of Education ,W uhan University of Science and Engineering ,W uhan ,Hubei 430073)Abstract T he biologic degumm ing of ram ie bast fibers is a kind of m eth od w ith green and environm ent 2friendly.C om paris on w ith the chem ical degum 2m ing ,the biologic degumm ing sh ows the advantages of quality im provem ent of the refined dried 2ram ie ,w ith out injury fiber and n on 2pollution.T herefore ,the biological degumm ing techn ology ,as a h otspot for ram ie researcher at h om e and abroad ,is m ain developm ent direction of the ram ie degumm ing in the fu 2ture.In this paper the research on the biological degumm ing technique was summ arized.K ey w ords Ram ie ;Degumm ing M icrobiology ;Enzym e. 基金项目 武汉科技学院校青年基金(20073204);中国纺织工业协会 项目(2006074)。 作者简介 王军(1976-),男,山东高唐人,讲师,从事苎麻生物脱胶 及纤维改良的教学和研究。3通讯作者。 收稿日期 2008203225 我国是苎麻资源大国,其种植面积和纤维产量均占世界的90%以上,其纤维产品具有吸湿散热快、透气好、不贴身、抗菌、挺括美观等优点,是高档天然纤维产品。苎麻的生产加工程序为:收割→刮制→脱胶→梳理→纺纱→织布→漂整→印染,其中脱胶、漂整和印染是十分复杂的化学反应过程,传统的化学脱胶方式造成严重的水质污染,影响水生动植物的生存和环境污染。《纺织工业“十一五”发展纲要》明确要求推广应用促进低污染、低能耗脱胶技术。目前,生物脱胶技术成为国内外苎麻研究者研究的热点。 1 生物脱胶的方法 生物脱胶主要包括微生物脱胶和酶脱胶两种方法。微生物脱胶是把经过筛选的脱胶菌株接种到生苎麻上,以苎麻上的胶质为营养源,让脱胶菌在生苎麻上大量繁殖,在脱胶菌繁殖过程中,分泌出脱胶酶分解胶质,使高分子量的果胶及半纤维素等大分子分解成小分子物质而溶于水中,即在缓和条件下进行的一系列“胶养菌,菌产酶,酶脱胶”的生化反应。酶脱胶是直接利用脱胶酶制剂或者脱胶菌株产生酶纯化的酶作用于苎麻上,利用酶的生物活性,降解苎麻纤维外包裹的胶质复合体,从而使纤维分离出来。常用的脱胶酶有果胶酶、半纤维素酶和木质素降解酶等,这3种酶类的组成较复杂。胶酶大致可分为9种组分,包括果胶裂解酶、果胶甲酯酶和原果胶酶等。 2 微生物脱胶的研究进展 中国在麻类微生物脱胶方面进行了一系列的研究,国外开展的研究工作较少,主要是日本和印度[1]。从工业化角度研究微生物脱胶,我国始于20世纪80年代[2-3],经历了20多年的发展,微生物脱胶方面的研究取得了丰硕的成果,但也存在着不足。目前,微生物脱胶菌株大多是直接进行筛选,只有少数几例通过生物工程技术来获取。Liangshuang Zheng 等筛选了3株嗜碱性菌株(NT 239、NT 253、NT 276)应用于 苎麻的脱胶过程,结果不仅降低了苎麻的残胶率,而且还提高了苎麻的光泽度[4]。“苎麻生物脱胶工艺技术与设备”已由中国农业科学院麻类研究所成功研制,并已获国家发明专利(C N95112564.8),该所通过大量野生菌株筛选并经种内质粒DNA 分子转化育种,获得一个繁殖速度快、产脱胶关键酶、培养条件粗犷的新菌株T 852260[5]。应用该菌株进行上百次苎麻脱胶试验,最终研究形成了“苎麻生物脱胶工艺技 术与设备”[6] ,但是其效果众说纷纭,至今在生产应用中仍辅 以化学脱胶工艺生产的精干麻才能达到纺织工业的要求;黄俊丽等在克隆脱胶关键酶基因木聚糖酶基因的基础上,成功构建了该基因的表达载体,将该表达载体转化进黑曲霉菌株 An1的原生质体,获得黑曲霉转化子A T1[7]。甄东晓等利用PCR 技术从耐热梭状芽孢杆菌中扩增得到产耐热果胶裂解 酶的结构基因pel 9A ,将其克隆于表达载体pET 28a 中,并将重组质粒转化入受体菌E.coli B L 221,诱导后的粗酶液果胶去除率为81.00%[8]。储长流等以枯草芽孢杆菌B13为原菌株,通过紫外诱变育种法,筛选出产高活性果胶酶和半纤维素酶的菌株S2[9]。刘正初研究了两株脱胶菌T 66和T 1163的脱胶酶系,结果发现二者的脱胶能力相对T 852260较弱[10]。此外,武汉大学成功研究了苎麻快速生物脱胶新技术,也已申请了专利号C N89104529.5。曾莹等针对现在国内外存在筛选的微生物脱胶菌株关键酶活力不高或分泌酶系不全、苎麻经微生物脱胶处理后仍然达不到纺纱要求等缺陷,研究了脱胶菌株黑曲霉An6,通过优化脱胶条件,使脱胶麻的平均残胶率达到14.42%,再结合0.5%的NaOH 碱煮,生产的精干麻达到了纺织工业的要求[11]。对筛选的脱胶菌株进行原生质体融合研究,目前只有山东大学微生物技术国家重点实验室开展的融合子菌株苎麻脱胶研究。金玉娟等采用G +的芽孢杆菌B1221322和G 2的欧文氏菌E262223原生质体进行融合,获得284株融合子,经初筛和复筛获得2株脱胶能力强于 2个原始菌株的融合子菌株[12-13]。上述菌种大多是好氧菌 或者兼性菌,厌氧菌方面,何绍江从沤麻泥、麻地和菜园土采集土杨,用亨氏厌氧技术分离到5种苎麻厌氧脱胶菌,其中4种菌进行了脱胶试验和鉴定工作,结果表明总残胶可降至 安徽农业科学,Journal of Anhui Agri.Sci.2008,36(15):6517-6518 责任编辑 李玮 责任校对 况玲玲
湖州尤嘉生物科技有限公司2013-11-29 第 1 页共 1 页苎麻脱胶工艺 工序流程浴比1:8 解麻--- 酶处理---碱处理---敲麻---漂酸洗---上油---抖松---烘干---打包1、酶处理 处方： 苎麻脱胶酶 JNM-2 2.0 ml/l 过氧化氢酶 JNM-6 0.5 ml/l H 2O 2 （27.5%） 2 ml/l H 2SO 4 （98%） 1.8 ml/l 注意：1.先加水升温至25±1℃→加入H 2O 2 （27.5%）和H 2 SO 4 （98%）→最后加入JNM-2和JNM-6； 搅拌均匀后再放入麻； 2.浸泡12小时以上，过程中最好通入空压机和循环泵使其充分反应，没有的话可以采用每 2小时人工搅拌的方式。 2、碱处理浴比1:8 将酶处理后的麻直接放入碱煮缸，常压煮练3小时后，湿闭3小时，干闭12小时以上；（高压煮3小时，开循环泵，温度小于80℃后放水，干闭10小时） 处方： 烧碱（30%）20 ml/l （有效5.5~6g/l左右） 泡花碱 2 ml/l JNM-SK 0.5 ~1 ml/l 3、敲麻 敲麻6~7遍后，注意清洗水量控制； 4、酸洗 注意各槽pH值的控制。弄H2SO4浓度控制在4g/l以上 5.上油浴比1:8 1.先配料油：水=14:15共29Kg在80℃充分划开， 2.将以上化好后加入上油缸中，再加入1Kg H 2O 2 （27.5%），将麻放入，烧沸45分钟，（此油 可回用一次）； 注： H 2O 2 起软水作用，在此过程中不会影响强力。 6.脱水，抖松，烘干，打包入库养生 附：浸麻水泥池大小内径长*宽*高=3米*1.68米*1.0米周围用钢筋水泥砌成
化 工 环 保 ENV I RONM EN TAL PRO TEC T I ON O F CH E M I CAL I NDU S TR Y 2007年第27卷第5期 [收稿日期]2007-01-28;[修订日期]2007-05-28。 [作者简介]卢进登(1965—),男,湖北省嘉鱼县人,硕士,副教授, 主要研究方向为水污染控制工程、环境生态学。电话:027-********;电邮:ljd @hubu .edu .cn 。 [基金项目]武汉市科技局攻关项目(20062008133-06)。 Fen ton 试剂氧化—石灰法处理苎麻脱胶废水 卢进登 1,2 ,陈红兵2,梁雄兵2,程胜高 1 (1.中国地质大学环境学院湖北武汉430074;2.湖北大学资源环境学院湖北武汉430062) [摘要]采用Fenton 试剂氧化—石灰法处理苎麻脱胶废水(简称废水)。在pH 为8.3的废水中FeSO 4?7H 2O 、H 2O 2、饱和石灰乳 的加入量分别为1.5g /L 、1.0mL /L 和1.0mL /L 的条件下对废水进行处理,废水COD 由650m g /L 降至200m g /L 以下,COD 去除率约为70%;色度由500倍降至70倍以下,色度去除率约为90%,出水COD 和色度均达到GB 8978—1996(污水综合排放标准)中的二级排放标准。 [关键词]苎麻;脱胶;氧化;混凝;芬顿试剂;废水处理 [中图分类号]X 703 [文献标识码]A [文章编号]1006-01878(2007)05-0446-03 Trea t m en t of Ram i e D egumm i n g W a stewa ter by Fen ton Reagen t -L i m e Process L u J indeng 1,2 ,C hen H ongbing 2,L iang Xiongbing 2,C heng Shenggao 1 (1.School of Environm ent,China U niversity of Geosciences,W uhan Hubei 430074,.China; 2.School of Resources and Environm ent,Hubei U niversity,W uhan Hubei 430062,.China ) A b s t ra c t:R am ie degumm ing w astew ater w as treated by Fen ton reagen t -li m e p rocess .W hen the w astew ater pH is 8.3and the dosages of FeSO 4?7H 2O ,H 2O 2and saturation li m e cream are 1.5g /L , 1.0mL /L and 1.0mL /L respectively,the COD of the w astew ater is decreased from 650m g /L to below 200m g /L w ith about 70%of rem oval rate,the chrom a of the w astew ater is reduced from 500ti m es to 70ti m es w ith 90%of rem oval rate .B o th of COD and chrom a of the effluent can m eet the second grad standards of the sew age discharge standards GB 8978—1996. Ke y w o rd s:ram ie;degumm ing;oxidation;coagulation;Fen ton reagent ;w astew ater treat m ent . 苎麻是我国独有的特色资源,主要分布在湖北、湖南、江西、四川等省,产量约占世界总产量的90%。2004年我国苎麻原麻产量254.8kt 。苎麻加 工业为纺织工业提供优良的纺织原材料,但苎麻加工产生的高浓度废水处理难度大、成本高、对环境造成的污染严重,已成为该产业发展的重要制约因素。以1.63t 原麻生产1t 精干麻计算,2004年我国年产精干麻可达150k t,生产1t 精干麻产生约60m 3 高浓度苎麻脱胶废水(简称废水),废水排放量达 9×10 -6 m 3 /a,COD 排放量约22.5kt [1] 。 目前,国内的苎麻脱胶生产采用较多的是碱法脱胶,一般经过酸浸、水洗、一煮、水洗、二煮、水洗、拷麻、漂白、水洗等工序,每道工序都会产生一定量的废水 [2] 。传统的苎麻脱胶废水处理往往是将前 段混合废水与后段废水混合后用生物方法处理[3] 。 由于该废水可生化性差(BOD 5/COD 约为0.26), 仅用生物方法处理难以达到理想的废水处理效果,尤其是废水的脱色问题无法解决。因此,有研究者 对生物处理后的废水采用光催化氧化工艺进行深度 处理[4,5] ,但存在投资成本高、催化剂回收难、运行不稳定等问题;也有研究者采用液氯脱色进行深度 处理[6] ,但也面临运行成本高、氯离子和氯化合物的二次污染等问题。 本工作采用Fenton 试剂氧化—石灰法对废水进行处理,该方法具有原料廉价易得,且废水处理效果好等特点。 ? 644?
苎麻脱胶精干麻位产品能耗限额
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DB 湖南省地方标准 DB43/469—2009 苎麻脱胶精干麻单位产品能耗限额 Limitation of Consumption for the Unit Product of Degummed Ramie Fiber 2008-××-××发布2009-××-××实施湖南省质量技术监督局发布
目次 前言 (1) 1 范围………………………………………………………………………………………2. 2 规范性引用文件 (2) 3 术语和定义 (2) 4 技术条件 (2) 5 能源统计范围 (3) 6 节能管理与措施 (3)
前言 湖南是苎麻的主产区和精干麻的主产地，为了规范和促进苎麻产业的发展，特制定本标准。本标准的第4.1条是强制性的，其余是推荐性的。 本标准由湖南省经济委员会提出并归口。 本标准主要起草单位：湖南省纺织行业管理办公室、沅江市明星麻业有限公司。 本标准主要起草人：朱晓燕、邹细元、刘秀梅、刘京波、李坤、沈丕华。 本标准于2009年XX月首次发布。
苎麻脱胶精干麻单位产品能耗限额 1 范围 本标准规定了我省苎麻脱胶生产企业的苎麻精干麻（生物脱胶、生物-化学联合脱胶、化学脱胶）单位产品能源消耗（简称能耗）限额的核算范围、技术条件及管理要求。 本标准适用于我省苎麻脱胶生产企业进行能耗的计算、控制、考核以及新建项目的准入考核。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB12723 产品单位产量能源消耗定额编制通则 GB17167 用能单位能源计量器具配备和管理通则 GB/T15316 节能监测技术通则 GB/T12497 三相异步电动机经济运行 GB/T13466 交流电气传动风机﹝泵类、空气压缩机﹞系统经济运行通则 GB/T13462 电力变压器经济运行 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 苎麻精干麻 Degummed Ramie Fiber 苎麻原麻经生物脱胶、生物-化学联合脱胶或化学脱胶后的苎麻纤维。 3.2 苎麻精干麻产品能耗 Power Consumption for Product of Degummed Ramie Fiber 报告期内为生产苎麻精干麻产品消耗的各种能源量，包括生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的各种能源消耗量和损失量，不包括生活、基建、技改项目建设的能耗和向外输出的能源。 3.3 苎麻精干麻单位产品能耗 Power Consumption for Unit Product of Degummed Ramie Fiber 用单位产量（吨）表示的能耗，即吨精干麻直接消耗的能源量，以及分摊到该产品的辅助生产系统、附属生产系统能源的消耗量和损失量，本标准考核吨精干麻的用汽及用电量。
苎麻产品的特点 苎麻产品的特点 苎麻作为天然纤维素纤维，透气性比棉纤维高三倍左右，吸湿放湿性好，而且具有防腐、防菌、防霉等功能，适宜纺织各类卫生保健用品，被公认为“天然纤维之王。苎麻织物具有粗犷、挺括 ,典雅、轻盈、凉爽、透气、抗菌、保健等优点，具有良好的穿着服用性能，因此，苎麻织物越来越受到消费者的欢迎，尤其受到国外消费者的青睐。我国约有90,的苎麻产品出口到了西方国家。 2 苎麻纺纱技术的发展 2(1 苎麻牵切纺纱新技术 目前我国主要采用的苎麻纺纱工艺流程为 :原麻一预处理一脱胶一软麻一给湿加油一分磅一堆仓一开松一梳麻一精梳一并条一粗纱一细纱。首先要全部脱去苎麻原麻中的胶质而获得单纤维，然后进行机械软麻、乳化液给湿，以增加纤维的回潮率、柔软度及松散程度。采用开松机、梳麻机和精梳机等完成梳理任务。再经针梳机、粗纱机、细纱机纺出高、中、低特纱。该纺纱工艺存在着重复劳动较多、工序较复杂、纱线质量不够高、制成率低等缺点。 牵切纺纱工艺作为一项具有突破性成就的新工艺广泛应用于化纤行业，现在有厂家将其用于苎麻纺纱。从工艺过程上讲，苎麻牵切纺纱是将纺纱性能较好的适纺纤维在不经过开松和梳理的情况下直接喂人纺纱装置中，原来工艺中对纤维的针齿梳理由牵切式的平行梳理所代替。其工艺流程为:原麻一预处理一脱胶一软麻一给湿加油一堆仓一牵切一精梳一并条一粗纱一细纱。优点是 :纤维长度的均匀性好 ;短纤维数量的减少，很大程度上减少了由于短纤维在麻网中的失控分散而在麻条中产生小节 ;梳针梳理环节的减少使纤维不再因为频繁地在两个针齿间转移不良与
相互揉搓等产生麻粒和白点;减少了纤维在开松及梳理环节受到的损伤;由于缩短了工艺流程，可提高生产效率及经济效益。 对于苎麻纤维，牵切纺纱属于新工艺技术，尚无专用的适纺设备，将化纤牵切纺纱设备用于苎麻纺纱，工艺参数必须做大幅度调整，目前尚无成熟的生产工艺，这就制约了该技术推广。 2(2 生物脱胶技术 苎麻在纺纱前，要先脱去原麻中的胶质获得单纤维，目前多是采用化学脱胶。化学脱胶的主要工是浸酸与碱煮，在这个过程中，会降低麻纤维强度，更严重的是脱胶废液多且污染严重。苎麻全生物胶技术是我国苎麻脱胶技术发展的必然趋势。二十世纪八十年代以来，我国苎麻纺织战线的科技工者与生物技术的专家们一道进行了不懈的努力，并取得了一定的成绩，尤其是进人九十年代以后，在胶酶和半纤维素酶的研究以及苎麻生化联合脱胶技术方面有所突破。但木质素酶的研究、生物脱胶水的综合利用还有待于解决，苎麻全生物脱胶技术全面、成功地应用于生产还有较长的路要走... 。 2 ( 3 采用“紧密纺”技术 ,减少纱线毛羽 因苎麻纤维长且长度不匀率高，纤维强度高，伸长变形较小，纤维粗硬，纤维间抱合力差。在成纱过程中，内外层纤维转移少，不易抱和，边缘纤维扩散，易造成纱线毛羽多且硬而长。毛羽过多不仅影响织造各工序生产效率，而且降低了纱线光泽，影响到最终产品的外观质量。 毛羽的形成是由两部分组成，分别为加捻毛羽和过程毛羽。其中加捻毛羽是在细纱机上细纱加捻成形的过程中，即在纺纱加捻三角区部分形成的毛羽，而过程毛羽是指环锭纺机上，纱线与导纱钩、钢领、钢丝圈以及隔纱板之间的摩擦和气圈段纱线上纤维所受的离心力而产生的毛羽。
生化物化组合工艺处理苎麻脱胶废水 1. 前言 苎麻是我国重要的纺织原材料之一，因其产品具有穿着挺括、透气性好等优点而倍受人们喜爱。苎麻脱胶是麻纤维纺织的前工序，大多采用化学脱胶法，近年来，虽然生物脱胶技术逐步得到完善，一些厂家也在进行着尝试，但是尚未得到推广。目前我国的大部分厂家仍采用化学脱胶法。化学脱胶法就是利用NaOH在高温和一定的压力下对苎麻进行蒸煮来去除苎麻纤维中的胶状物质。脱胶后的苎麻经拷麻、浸酸、水洗、漂白和烘干等工艺，即加工为精干麻。精干麻可作为纺纱、织造的纤维。 苎麻化学脱胶废水具有浓度高、色度高、碱度高和水温高等特点，其成分复杂，并含有大量难降解的有机物。我国的苎麻生产和加工主要集中在四川、湖南、湖北和江西等地。专业脱胶厂的废水可以分成三类，第一类是浓度极高的煮锅水，其COD值一般为8,000～ 12,000mg/L，呈棕褐色，水温为80～90℃，pH值为12～14，可生化性较好。第二类是洗麻、拷麻和浸酸等中段水，这部分水量大，其COD值一般为400～500mg/L，水质呈酸性。第三类为漂白废水，其COD值很低，一般不超过150 mg/L，并含有少量的氧化剂。三种水混合后其COD值一般为2,000～2,500mg/L，呈碱性。 2. 废水的特征及水质
该苎麻纺织厂排放的水质情况见表1和表2。 处理后水质要求达到GB8978-1996《污水综合排放标准》的二级标准，具体参数见表3。 3. 工艺工艺的选择 处理苎麻脱胶废水的典型工艺有厌氧-好氧(活性污泥)工艺、生物转盘工艺和氧化沟工艺等，上述处理工艺虽然有一定的效果，但是随着人们对周围水体的环境质量要求越来越高，排放污染物质的控制