酶在用于提高回收包装废纸强度性能上的应用
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废纸酶脱墨技术废址酶脱墨技术近年来,由于资源短缺和环境污染等原因,废纸的回收利用受到了越来越多的关注,废纸回收率逐步上升,废纸再生工艺不断改革。
废纸再生的关键步骤是废纸的脱墨。
目前,用于脱墨的废纸主要是废旧新闻纸(ONP)、废旧杂志纸(OMG)和混合办公废纸(MOW)。
随着印刷技术的发展,废纸脱墨的难度越来越大。
废纸脱墨的主要方法有化学法和生物酶法。
传统的化学法脱墨通常使用氢氧化钠、硅酸钠和双氧水来处理废纸,使油墨在强碱等化学作用力和机械作用力下从纤维的表面脱落,然后通过洗涤或浮选或两者相结合的方式将油墨除去,虽然应用广泛,但存在纸张发黄、纸张强度下降、脱墨效果不佳、环境污染严重等诸多缺点。
生物酶法脱墨是利用酶处理废纸纸浆,并辅以浮选或洗涤,从而除去油墨,是一项环境友好的新型脱墨技术,酶在脱墨过程中起着生物催化的作用。
相比于化学法脱墨,酶法脱墨具有效果好、范围广、能耗少、污染轻、成本低等显著优势,既可以减轻大量使用化学品而造成的环境污染,又可以提高纸浆的抄造性能,是一种潜力很大的废纸脱墨方法,已成为国内外废纸回用研究的热点,有可能逐步取代传统化学法而应用于工业生产。
1、废纸脱墨工艺脱墨是通过脱墨剂和机械力等作用,使油墨颗粒与纤维分离,并从纸浆中除去,得到新鲜纸浆的工艺过程。
目前,实验室采用的废纸脱墨工艺主要包括碎纸、碎浆、浮选、抄纸4大步骤。
其中,碎纸是对废纸的预处理,一般流程是陈化、撕碎和浸泡;碎浆是对废纸进行机械处理、化学或生物试剂处理,将废纸碎裂成为纸浆,将纤维上的油墨剥离并分散;浮选是将油墨和纸纤维进行分离,利用添加表面活性剂产生的稳定泡沫将纸浆中分散的油墨带走,得到干净的纤维;最后在抄纸机上进行抄纸。
2、生物酶法脱墨机理2.1纤维素酶/半纤维素酶的脱墨机理纤维素酶和半纤维素酶是最常用的废纸脱墨酶。
一个完整的纤维素酶系通常由作用方式不同而能相互协同催化水解纤维素的三类酶组成,即内切葡萄糖苷酶(内切酶)、外切葡萄糖苷酶(外切酶)和β-葡萄糖苷酶。
纤维素酶的应用1 在动物饲料中的应用纤维素酶的应用开始于上世纪80年代早期,首先应用于动物饲料中。
它的营养作用机理主要在于以下几个方面。
1)毁植物细胞壁,释放胞内养分。
植物细胞内的营养物质由植物细胞壁包裹,植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素和果胶组成。
纤维素酶可在半纤维素酶、果胶酶等协同作用下破坏细胞壁,使细胞内容物释放出来以利于进一步降解提高吸收率,同时也增加了非淀粉多糖的消化进而改善了高纤维饲料的利用率。
2)补充动物内源酶的不足,剌激内源酶的分泌。
虽然草食动物能通过体内的微生物合成部分纤维素酶,但酶量有限,使粗纤维的消化吸收受到一定限制,而补充纤维素酶制剂则可明显提高对纤维素的利用率。
对鸡、猪等单胃动物而言,其体内缺乏内源性纤维素酶,补充纤维素酶可以弥补这一缺陷,提高对纤维素的消化利用能力。
同时,添加纤维素酶后,动物消化道酶系的组成、酶分泌量及活性可以得到改善,并改善消化道环境,增加酸度,激活胃蛋白酶。
因此,畜禽日粮中添加纤维素酶对幼龄动物及病态和应激状态下的成年畜禽尤为重要,因为此时动物消化酶分泌量明显下降,添加纤维素酶效果会更为显著。
3)缓解或消除饲料抗营养因子的影响。
果胶、半纤维素、β- 葡聚糖及戊聚糖能部分溶解于水中并产生粘性,增加了动物胃肠道内容物的粘度,对内源酶来说是一个屏障,降低了营养物质的消化吸收。
而补充纤维素酶后,能在半纤维素酶、果胶酶、β- 葡聚糖酶等的协同下将纤维素、半纤维素、果胶、戊聚糖等大分子物质降解为单糖和寡糖,从而降低粘稠度,促进内源酶的扩散,增加养分的消化吸收。
4)促进小肠对营养物质的吸收。
纤维素酶具有维持小肠绒毛形态完整,促进营养物质吸收的功能。
在实际生产中通常将纤维素酶与半纤维素酶、果胶酶、β- 葡聚糖酶等组成复合酶制剂用于饲料中以取得更好的应用效果。
目前,主要有两种应用方法:1) 体外酶解法:把纤维素酶与秸秆或其他粗饲料拌匀后,在一定的温度、湿度和pH 值下堆积或密封发酵一定时间后,晾干或直接饲喂动物;2) 体内酶解法:把纤维素酶以添加剂的形式加入饲料中拌匀后饲喂动物,借助动物消化道的内环境而发挥作用。
酶在环境保护方面的应用材料与化工学院生物工程摘要:随着科学技术的迅速发展,人类赖以生存的环境质量,是目前举世瞩目的重大问题。
对日益严峻的全球化环境污染问题,酶在环保方面的应用日益受到关注,呈现出良好的发展前景。
为环境保护污染治理提供了新的技术手段。
本文介绍了酶工程基本技术,包括酶制剂的生产、酶的分离纯化,酶的固定化技术、酶的改造和修饰等,综述了酶在环境保护方面,包括水净化、石油和工业废油的处理、白色污染的治理和环境监测等方面的研究和应用现状。
关键词:酶工程;环境保护;环境监测;废水处理;可生物降解材料开发;石油和工业废油人类的生产和生活与自然环境密切相关,随着科学技术的不断发展,地球环境由于受到各方面因素的影响,正在不断恶化,人类开发利用自然资源的能力和范围不断扩大,随之而来的环境污染问题也越来越严重,已经成为举世瞩目的重大问题。
环境污染已成为制约人类社会发展的重要因素,我国每年排放大量废水(416亿t)、废气和烟尘(2000万t)以及固体废弃物(i000亿t),污染达到相当严重的地步。
因此环境保护问题越来越受到人们的重视。
20世纪以来,在化学和生物学之间的交叉地带形成的生物技术占据了重要的地位,在工业、农业、医药、食品等方面得到了广泛的应用,并对解决当代资源、能源、环保等多方面问题起着举足轻重的作用。
而作为生物工程的重要组成部分,酶和酶工程受到生物化学工作者的重视,几种新兴的技术产业已成为优先发展的高科技领域。
一、酶工程基本技术1.酶制剂的生产酶的来源主要有植物、动物和微生物。
最早酶多从植物、动物组织中提取,目前广泛使用的动物酶有猪胰蛋白酶和胃蛋白酶等,植物来源的酶有木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、麦芽淀粉水解酶、大豆脂肪氧化酶等。
但大多数酶由微生物生产,因为微生物种类多,几乎所有的酶都能在微生物中找到。
由于微生物容易培养、繁殖快、产量高,故可在短时间内大量生产。
连续发酵生产可以提供经济有效的酶制剂产品。
造纸行业市场分析目前,世界各国大都十分重视废纸的回收和再利用,并采取许多相应的措施,有些发达国家甚至确立了一些列法律法规,完善废纸的收集系统,以提高废纸的回收效率。
许多国家在废纸回收利用的规模、数量。
品种及废纸回用技术等方面都取得了引人注目的成绩,并具有了相当高的水平。
全世界每年大约回收1亿t 废纸作为原材料,以美国、日本等国家及欧盟废纸回收利用量较高,约50%。
目前,我国纸张消费量每年约3500万t,以废弃1/3计算,每年可回收利用的废纸答1000万t以上,但实际回收利用率不超过40%,可见国内废纸回收利用的潜力还很大。
我国纸张消费量每年以14.5%的速度增长。
总消费量从1997年超过日本仅低于美国。
造纸工业是我国为数不多的总产量短缺,需求不断增长且颇具市场潜力的行业之一。
缺口部分从国外进口。
我国造纸工业“十五”计划提出,要求废纸利用比例从2000年得41%提高到2010的48%,2015年达到55%,其中国产废纸利用比例2015年达到43%。
目前中国废纸利用比例发展不平衡,沿海地区发展较快。
2001年全国纸浆用量占造纸用浆总量的44%,扣除进口废纸,国内废纸回收率不到30%。
我国废纸用量从1995年得810万t增加到2001年得1700万t,5年翻了一番。
但与国外一些废纸用量多的国家相比,还存在差距。
“十五”规划我国造纸工业原料结构调整目标内容2000年2005年2010年2015年木浆比重%19252832国产木浆比重%7101518非木浆比重%40292413废纸比重%41464855国产废纸比重%272933432010年1~11月,我国造纸及纸制品业累计实现产品销售收入9166.67亿元,同比增长30.27%,增速比上年同期上升了23.35个百分点。
11月末,我国造纸及纸制品业资产总计为9155.75亿元,同比增长18.15%,增速比上年同期上升了8.52个百分点;企业数为10261个,比上年同期增加了331个;从业人员年均人数为148.75万人,同比增长5.99%。
生物技术与节能减排——酶在造纸工业中的应用卢剑清(北京理工大学生命学院, 北京 100081)摘要 本文综述了酶在造纸工业中的应用,分别从酶法制浆、酶法脱墨、酶法漂白和废水处理四个方面说明了酶在其中起到的关键作用。
在酶法制浆中,说明了漆酶、纤维素酶和半纤维素酶的作用;在酶法脱墨中,说明了纤维素酶和脂肪酶的作用;在酶法漂白中,说明了漆酶和半纤维素酶的作用;在废水处理中,说明了漆酶的作用。
关键词 酶;造纸工业;酶法制浆;酶法脱墨;酶法漂白纸是中国四大发明之一,东汉时期的蔡伦用树皮、破布、麻头、渔网等为原料,造出了“蔡侯纸”,在以后的几千年时间里,中国的造纸一直停留在手工制造阶段,直到1891年,在西方技术的传播下才开始了机器造纸工业。
但是现代造纸工业的发展也给环境带来了很大的危害,目前我国制浆造纸工业污水排放量约占全国污水排放总量的10~12%,居第三位;排放污水中化学耗氧量约占全国排放总量的40~45%,居第一位[1]。
造纸工业已成为我国污染环境的主要行业之一,而我国的纸品需求仍在以每年10%的速度递增,预计到2012年,纸产量将达1亿吨以上,所以降低造纸工业的污染十分紧迫,随着现代生物技术的发展,将生物技术用于造纸工业中以降低污染就成为了十分有意义的事情了。
1 造纸工业的污染现状1.1 制浆过程中的污染化学法制浆的污染可分成蒸煮废液(即黑液)和中段废水两大部分。
黑液是整个造纸生产过程中污染最为严重的废水。
化学浆的得率一般在45%左右,其余的在蒸煮过程中溶解于黑液中;同时,每吨纸浆在蒸煮时需加入250~450kg 的化学药品,因此生产1吨化学浆所产生的黑液中含有1.5吨固形物。
蒸煮以后经过洗涤才能分离蒸煮废液和纤维,达到洗涤纸浆和提取黑液的目的。
黑液的液量随洗浆工艺设备的不同差别很大,有碱回收的厂用洗浆机多段逆流洗涤,每吨浆约产生10m3黑液,黑液COD150000mg/L 左右;而没有碱回收厂用洗浆池洗涤,每吨浆约产生50m3黑液,黑液COD30000mg/L 左右。
废纸回收利用对中国造纸产业碳减排的影响汇报人:日期:•引言•废纸回收利用现状及问题分析•废纸回收利用对造纸产业碳减排的影响分析目录•废纸回收利用技术及其优化研究•政策建议与未来展望•结论与参考文献01引言废纸回收利用是环保和资源节约的重要举措废纸回收可以减少森林砍伐,降低能源消耗和减少废弃物排放,对环境保护和资源节约具有重要意义。
造纸产业碳减排是应对气候变化的重要途径造纸产业是能源消耗和碳排放大户,通过废纸回收利用等措施实现碳减排,对应对全球气候变化具有积极作用。
研究背景和意义国内外研究现状国外废纸回收利用和碳减排研究较为成熟发达国家在废纸回收、分类、利用以及碳减排技术等方面有较为成熟的研究和实践经验。
国内废纸回收利用和碳减排研究逐渐受到重视近年来,中国政府加大了对废纸回收利用和造纸产业碳减排的关注度,相关研究和实践也在不断深入。
研究目的和内容分析废纸回收利用对中国造纸产业碳减排的影响,探讨废纸回收利用的潜力和挑战,提出政策建议。
研究内容通过对废纸回收利用和造纸产业碳减排的现状进行调查和分析,建立数学模型评估废纸回收利用对碳减排的贡献,并结合案例研究探讨废纸回收利用的实践经验和挑战。
02废纸回收利用现状及问题分析近年来,中国废纸回收利用率逐年提高,废纸已经成为造纸原料的重要组成部分。
废纸回收利用率逐步提高随着废纸回收市场的不断扩大,废纸回收网络也在不断完善,包括回收站、打包站、造纸企业等在内的废纸回收体系已经初步形成。
废纸回收网络不断完善随着科技的进步,废纸回收利用技术也在不断提升,废纸再生浆的质量不断提高,为造纸产业提供了优质的原料。
废纸回收利用技术不断提升废纸回收利用现状废纸回收体系不健全01目前,中国废纸回收体系仍然存在许多问题,如回收站点不足、回收渠道不畅、回收价格不稳定等,导致废纸回收利用率仍然较低。
废纸分类不精细02由于废纸种类繁多,分类不精细会导致废纸再生浆质量下降,影响造纸产品品质。
酶在制浆造纸中的应用摘要:综合论述酶在制浆造纸各个工序中的应用,并将之与相应的物理化学处理方法比较,说明酶的特殊优势及其发展前景。
关键词:制浆造纸酶造纸工业是我国和世界经济的重要支柱产业之一,随着国家经济的迅速发展,对纸的需求迅速增加。
同时,随着人们环保意识的提高,对于造纸工业中产生的污染问题也越来越重视。
因此,需要我们发展更高效率、低能耗、低污染的制浆造纸技术。
在众多新兴的技术中,酶在制浆造纸工业中的应用具有很大的优势和潜力,拥有良好的发展前景。
1 酶在制浆过程中的应用1.1酶用于去皮(毛)在制浆造纸工艺中,备料是整个工艺流程的第一步。
高质量的机械浆或化学浆需要完全去皮,因为即使少量的树皮残留也会造成产品颜色变暗。
去皮要消耗大量能量而且导致原材料损失。
树皮以及形成层中果胶含量比较高,还含有半纤维素。
因此,果胶酶显得特别重要。
另外,木聚糖酶可能也有重要作用。
运用能水解果胶的酶预处理后在进行去皮,能耗下降80%。
但酶应用在该工序中最大的问题在于酶对形成层的渗透困难。
(毛[1])1.2酶法除树脂(王)木片或纸浆中的树脂含有脂肪酸、树脂酸、甾醇、脂肪酸甘油脂、其他脂质和蜡类等,可能造成树脂粘附,导致停机与纸的质量下降等问题。
用不同的酯酶去除树脂非常有效。
不仅可以解决上述问题,还可以提高纸浆和纸的质量、减少化学漂白剂的小号、减低废水负荷以及节省存放木材的空间和投资。
这个方法已经在商业上取得应用。
树脂障碍是由树脂中的非极性成分,即甘油三酯造成的。
在使用以松木为生产原料造纸时,树脂障碍尤为严重。
树脂沉积在筛选机筛板、浓缩机下唇板、管道内壁及浆池表面、毛毯和吸水箱中,也可沉积在浆池、筛板、网前箱、造纸网、伏辊、压榨辊、烘缸、压光辊上。
这些沉积物降低脱水效率及纸页匀度、强度,形成树脂斑点和孔洞,造成产品质量下降,引起纸幅断头,树脂障碍严重的影响了生产。
传统控制树脂障碍的方法是将大批原木放在储木场老化和使用化学方法,用滑石粉、硫酸铝、分散剂或表面活性剂、螯合剂等使树脂或附着在纤维表面或稳定分散在浆水系统中而除去,但大量使用硫酸铝,对设备腐蚀严重,滑石粉用量相对较多,容易磨损设备,造成纸张容易掉粉掉毛,都不能从根本上解决树脂障碍问题。
酶工程对环境中废弃物处理的应用酶工程是一门利用酶作为催化剂进行生物转化的工程学科,广泛应用于废弃物处理领域。
废弃物的处理和处置一直是环境保护的重要议题之一,对于保护环境和可持续发展具有重要意义。
酶工程的应用能够有效地降解废弃物,减少对环境的污染,并为资源的再利用提供可能性。
首先,酶工程在生活废弃物处理中发挥着重要作用。
随着人口增长和城市化的持续发展,生活废弃物的处理问题越来越严重。
酶可以分解有机物,例如蛋白质、碳水化合物和脂肪等,将其转化为氨、二氧化碳和水等无害物质。
通过利用酶工程技术,可以将废弃食物转化为有机肥料,降低了垃圾填埋量并减少了温室气体的排放。
此外,酶还可以用于生物燃料的生产,进一步降低对化石能源的依赖,减少温室气体的排放。
其次,酶工程在农业废弃物处理中具有广泛应用。
农业废弃物包括农作物秸秆、畜禽粪便以及农药和化肥残留等。
这些废弃物的处理既关乎环境保护,又与农业可持续发展密切相关。
通过酶工程技术,可以有效降解农作物秸秆中的纤维素和半纤维素,转化为有机肥料或生物能源。
同时,酶还能够降解农药和化肥残留,减少对土壤和水源的污染,保护生态环境的健康。
此外,酶工程在工业废弃物处理中也发挥着重要作用。
工业生产过程中产生的废弃物包括有机废水、废气和废渣等。
这些废弃物含有一定的有机物和有毒物质,对环境和人类健康造成潜在威胁。
酶工程技术可以应用于废水处理厂,通过生物法将有机废水中的有机物降解为无害物质。
同时,酶还可以用于废气处理,将废气中的有机物转化为无害气体。
此外,酶还可以用于矿石的浸取和尾矿的处理,提高矿石的回收率和资源利用率。
总的来说,酶工程对环境中废弃物的处理具有广阔的应用前景。
通过酶工程技术,可以高效、低成本地降解废弃物,减少对环境的污染。
同时,废弃物的处理还可以产生有机肥料、生物能源和其他可再生资源,促进资源的循环利用。
因此,加强酶工程技术的研究和应用,不仅能够有效解决废弃物处理问题,还能够推动环境保护和可持续发展的实现。