陳雙雙，李 強(qiáng)，楊鋒偉，楊志英，馮土輝

（廣東溢多利生物科技股份有限公司，廣東珠海 519060）

當(dāng)今，二次纖維已成為制漿造紙工業(yè)一種重要的纖維來源。廢紙回用不但可以保護(hù)有限的森林資源、節(jié)約能源，而且還可以減少對環(huán)境的污染。近年來，生物技術(shù)迅速發(fā)展，在各個(gè)領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用，許多研究者對廢紙的酶法脫墨進(jìn)行了研究[1-2][3]4[4-7][8]73[9]71。研究表明，酶法脫墨可以減少化學(xué)品用量，減少環(huán)境污染，并且可以有效地解決辦公廢紙難脫墨的問題[3]4[8]73[9]71[10]。

本實(shí)驗(yàn)將廣東溢多利生物科技股份有限公司生產(chǎn)的生物酶用于美廢8號(hào)的脫墨中，研究了碎漿濃度、碎漿時(shí)間、碎漿溫度及生物酶用量對脫墨效果的影響，初步確定了適用于美廢8號(hào)生物酶脫墨的條件，并在此適用的工藝條件下比較了酶法脫墨和化學(xué)法脫墨的效果。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原料

廢紙：8號(hào)美國廢紙，取自廣州造紙集團(tuán)有限公司。實(shí)驗(yàn)用酶：采用廣東溢多利生物科技股份有限公司生產(chǎn)的生物酶。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 碎漿

將200 g廢紙（絕干）放入水力碎漿機(jī)，加入所需體積和溫度的水、生物酶及助劑，然后進(jìn)行碎漿，碎漿結(jié)束后，將紙漿取出備用。

1.2.2 浮選

取180 g碎漿好的紙漿（絕干），按1%的漿濃在實(shí)驗(yàn)室自制橢圓形浮選槽進(jìn)行浮選，浮選溫度50℃，浮選時(shí)間15 min。

1.3 紙張白度和有效殘余油墨濃度（Eric值）的測定

白度按照GB/T 8940.2—1988測定；Eric值按照GB/T 20216—2006測定。

1.4 油墨去除率和纖維流失率的計(jì)算

1.5 總廢水的取樣

分別將生物酶法和常規(guī)化學(xué)法脫墨紙漿（碎解后紙漿）稀釋到 1%，攪拌，使紙漿充分分散，然后將浮選液用濾網(wǎng)（100目）擠出濾液，測定濾液COD。

1.6 碎漿廢水、浮選廢水和浮渣廢水的取樣

取一定量的碎解紙漿、浮選紙漿和浮渣，用濾網(wǎng)（100目）擠出濾液，測定濾液的COD。

1.7 濾液COD的測定

COD按照GB/T 11914—1987測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 生物酶脫墨工藝的優(yōu)化

2.1.1 碎漿濃度對脫墨效果的影響

根據(jù)資料并結(jié)合本實(shí)驗(yàn)的具體情況，固定碎漿溫度50℃、碎漿時(shí)間30 min、酶用量為0.02%質(zhì)量分?jǐn)?shù)、浮選溫度50℃、浮選時(shí)間15 min，研究碎漿濃度對脫墨效果的影響[11-15]，結(jié)果見表1。

表1 碎漿濃度對白度、Eric值等的影響

由表1可知：碎漿濃度對脫墨效果的影響非常明顯。在所選的工藝范圍內(nèi)，碎漿濃度分別在5%、10%、15%和18%時(shí)，碎漿后的紙漿白度、Eric值與浮選后的紙漿白度、Eric值處于相當(dāng)?shù)乃?。而在碎漿濃度10%的工藝條件下，碎漿白度和浮選白度都最高，分別為40.5%ISO和46.0%ISO，浮選后的Eric值也最低分別為905和435，油墨去除率達(dá)到52%，在此條件下的纖維流失率最低。因此，可以看出，選擇碎漿濃度10%，可以達(dá)到較好的脫墨效果。

2.1.2 碎漿溫度對脫墨效果的影響

固定碎漿濃度10%、碎漿時(shí)間30 min、酶用量為0.02%質(zhì)量分?jǐn)?shù)、浮選溫度50℃、浮選時(shí)間15 min，研究碎漿溫度對脫墨效果的影響，結(jié)果見表2。

表2 碎漿溫度對白度、Eric值等的影響

由表2可知：碎漿溫度對脫墨效果的影響不是很明顯。在所選的工藝范圍內(nèi)，碎漿溫度從30℃上升至50℃的過程中，碎漿及浮選后的白度逐漸上升，紙漿的Eric值逐漸下降，浮選后白度從36.7%ISO上升至38.9%ISO，提高了5.7%，Eric值從1 257下降至997，下降了20.68%。繼續(xù)升高溫度，碎漿及浮選后的白度沒有明顯的提高。綜合考慮脫墨的能耗，控制碎漿溫度在50℃時(shí)的脫墨效果較好，此時(shí)的油墨去除率高，纖維流失率也處于較低的水平。

2.1.3 碎漿時(shí)間對脫墨效果的影響

固定碎漿溫度50℃、碎漿濃度10%、酶用量為0.02%質(zhì)量分?jǐn)?shù)、浮選溫度50℃、浮選時(shí)間15 min，研究碎漿時(shí)間對脫墨效果的影響，結(jié)果見表3。

表3 碎漿時(shí)間對白度、Eric值等的影響

由表3可知：碎漿時(shí)間對脫墨效果影響明顯，在所選的水平范圍內(nèi)，碎漿時(shí)間20 min時(shí)的碎漿及浮選白度最高，分別達(dá)37.7%ISO和42.1%ISO，且紙漿殘余油墨最低，Eric值分別為1 089和769。此時(shí)的油墨去除率高，纖維流失少。隨著碎漿時(shí)間的延長，脫墨效果非但沒改善反而呈下降的趨勢。因此，選擇碎漿時(shí)間20 min可以達(dá)到較好的脫墨效果。

2.1.4 生物酶用量對脫墨效果的影響

固定碎漿溫度50℃、碎漿濃度10%、碎漿時(shí)間20 min、浮選溫度50℃、浮選時(shí)間15 min，研究酶用量對脫墨效果的影響，結(jié)果見表4。

表4 生物酶用量對白度、Eric值等的影響

由表4可知：酶用量對脫墨效果的影響也較為明顯，在所制定的工藝范圍內(nèi)，隨著酶用量的增加，碎漿及浮選白度逐漸降低，浮選后白度從39.8%ISO下降至37.8%ISO，下降了5.0%；在此過程中，殘余油墨逐漸升高，浮選后紙漿的Eric值從880升高至1 219，上升了27.8%。因此，選擇酶用量為0.01%質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)的脫墨效果最好，此時(shí)的油墨去除率高，纖維流失較少。

從表1～4可以得出，碎漿濃度和時(shí)間以及酶用量對脫墨效果的影響都很明顯。綜合考慮在同個(gè)因素不同水平條件下的紙漿白度、殘余油墨、浮選渣灰分、油墨去除率和纖維流失率，得出較適宜的碎漿工藝條件為：碎漿濃度10%、碎漿時(shí)間20 min、碎漿溫度50℃、生物酶用量為0.01%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.2 生物酶法脫墨和化學(xué)法脫墨的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較

根據(jù)上述8號(hào)美廢生物酶脫墨工藝優(yōu)化數(shù)據(jù)，確定了生物酶法脫墨和常規(guī)化學(xué)法脫墨的工藝。

生物酶法脫墨：碎漿溫度50℃、碎漿時(shí)間20 min、碎漿濃度10%、助劑用量為0.1%、浮選溫度50℃、浮選時(shí)間15 min、生物酶用量為0.01%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

常規(guī)化學(xué)法脫墨：碎漿溫度50℃、碎漿時(shí)間20 min、碎漿濃度10%、NaOH用量為0.3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)、Na2SiO3用量為0.5%質(zhì)量分?jǐn)?shù)、皂用量為0.3%質(zhì)量分?jǐn)?shù)、浮選溫度50℃、浮選時(shí)間15 min。

表5顯示了紙漿分別采用生物酶法脫墨和化學(xué)法脫墨后的性能比較。

從表5可以看出，采用生物酶法碎漿后紙漿的白度為36.7%ISO，浮選后紙漿的白度為42.1%ISO，浮選過程中油墨去除率為27.4%；而常規(guī)化學(xué)法碎漿后紙漿的白度為37.5%ISO，浮選后紙漿白度為41.4%ISO，油墨去除率為22.9%。因此，與常規(guī)化學(xué)法脫墨相比，采用生物酶進(jìn)行脫墨，提高了浮選后紙漿的白度和浮選過程油墨去除率。

表5 紙漿采用生物酶法脫墨和化學(xué)法脫墨后的性能比較

表6顯示了紙漿分別采用生物酶法脫墨及化學(xué)法脫墨后廢水的COD比較。

表6 紙漿分別采用生物酶法脫墨及化學(xué)法脫墨后廢水的COD比較 mg/L

從表6可以看出，生物酶法脫墨可以明顯降低脫墨廢水中COD的負(fù)荷。采用生物酶脫墨的碎漿廢水、浮渣廢水及總廢水的COD分別為1 110 mg/L、140 mg/L和112 mg/L；而化學(xué)法脫墨的碎漿廢水、浮渣廢水及總廢水的COD分別為3 458 mg/L、246 mg/L和231 mg/L。生物酶法脫墨后的浮選廢水的COD比化學(xué)法高，是由于在浮選過程中，酶法脫墨纖維的流失較多，從而導(dǎo)致COD的增加?？偟膩碚f，與常規(guī)化學(xué)法脫墨相比，生物酶脫墨可以使碎漿廢水、浮渣廢水和總廢水的COD分別降低67.9%、43.1%和51.5%，效果明顯。

3 結(jié)論

（1）生物酶法脫墨時(shí)碎漿濃度和時(shí)間是影響脫墨和浮選后紙漿白度的主要因素，較為合適的制漿工藝參數(shù)為：紙漿濃度10%，時(shí)間20 min，溫度50℃，生物酶用量為0.01%質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（2）與常規(guī)化學(xué)法脫墨相比，采用廣東溢多利生物科技股份有限公司的生物酶進(jìn)行脫墨，雖然碎漿后紙漿白度略微下降，但提高了浮選后紙漿的白度和浮選過程中油墨去除率。

（3）與常規(guī)化學(xué)法脫墨相比，采用生物酶法脫墨可使碎漿廢水、浮渣廢水及總廢水的COD分別降低67.9%、43.1%和51.5%。

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