齊云洹 馬曉東 王 耀

(河南銀鴿實(shí)業(yè)投資股份有限公司,河南漯河,462000)

廢紙被譽(yù)為城市中的森林資源,近年來(lái)由于造紙?jiān)先找娑倘?造紙工業(yè)對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,人們對(duì)廢紙的利用越來(lái)越重視,廢紙利用率不斷上升。發(fā)展處理和充分利用技術(shù)、不斷提高回收利用廢紙水平,對(duì)合理使用二次纖維資源、緩解造紙?jiān)瞎?yīng)不足及減輕環(huán)境污染、降低能源消耗、降低紙張成本、保護(hù)生態(tài)平衡具有重要意義[1-2]。但廢紙循環(huán)使用時(shí),細(xì)小纖維含量多,濾水性較差,纖維強(qiáng)度、纖維潤(rùn)脹性能及纖維結(jié)合力下降,纖維扁平、挺硬、柔韌性較差[3]。另外,廢紙中的雜質(zhì)成分復(fù)雜且難以去除,給生產(chǎn)過(guò)程及產(chǎn)品質(zhì)量均帶來(lái)較多的麻煩,限制了二次纖維的使用。

用生物酶對(duì)二次纖維進(jìn)行改性是近年來(lái)造紙界的一個(gè)研究熱點(diǎn),國(guó)內(nèi)外對(duì)酶改性廢紙漿的應(yīng)用性研究十分活躍[4]。結(jié)果都證實(shí)了生物酶能有效改善廢紙漿的抄造性能,提高二次纖維在造紙中的使用效率,酶改性紙漿纖維可以達(dá)到其他改性方法難以達(dá)到的效果[5]。酶對(duì)纖維表面細(xì)纖維的去除作用,對(duì)細(xì)小纖維組分的絮聚作用以及對(duì)細(xì)小纖維的水解作用,使廢紙漿中的長(zhǎng)纖維含量增加,是提高廢紙漿濾水性能的原因[6]。經(jīng)酶處理的廢紙漿,因其濾水性能提高,既可提高紙幅出網(wǎng)部干度以降低汽耗,又可提高紙機(jī)車(chē)速以提高生產(chǎn)能力,同時(shí)還可以降低流漿箱的漿料濃度以提高紙張勻度并保持較好的機(jī)械強(qiáng)度[7]。因此,酶改性廢紙漿有著廣闊的發(fā)展前景。

1 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

OCC漿料、紙機(jī)白水、濾水促進(jìn)酶(市售)。

1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

稱取已知濃度的OCC漿料4份分別置于1000 mL燒杯中,將燒杯置于恒溫水浴鍋中恒溫至45℃。調(diào)節(jié)試樣pH值到6.5左右,攪拌均勻。分別加入0、150、300、500 mg/kg(對(duì)絕干漿料)的濾水促進(jìn)酶,混合均勻后反應(yīng)3 min,檢測(cè)漿料游離度和濾水性,檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 不同酶用量的游離度對(duì)比

由圖1可知，在相同時(shí)間、溫度和pH值的條件下,經(jīng)過(guò)濾水促進(jìn)酶處理的漿料,漿料游離度有較明顯的升高。且隨著濾水促進(jìn)酶用量的增加,漿料游離度也呈上升趨勢(shì)。說(shuō)明濾水促進(jìn)酶對(duì)纖維表面的水溶性膠體物質(zhì)的降解及細(xì)小纖維的水解,使廢紙漿中的長(zhǎng)纖維增加,漿料游離度提高。

圖2 不同酶用量時(shí)的濾水曲線

圖2的濾水曲線同樣證實(shí)，在其他條件相同的情況下,經(jīng)過(guò)酶處理的漿料濾水量要高于未經(jīng)過(guò)酶處理的漿料,且隨著濾水促進(jìn)酶用量的增加,濾液量也依次增大。說(shuō)明濾水促進(jìn)酶可以提高漿料的脫水性能,加快脫水速率,從而降低濕紙幅出網(wǎng)部的水分,降低干燥部的蒸汽能耗。

2 中試試驗(yàn)

中試試驗(yàn)在4800 mm三疊網(wǎng)箱紙板機(jī)車(chē)間進(jìn)行,車(chē)速為700 m/min,生產(chǎn)紙種為140 g/m2的C級(jí)箱紙板(記為C)和140 g/m2的B級(jí)箱紙板(記為B)。由于濾水促進(jìn)酶是液體制劑,可以直接通過(guò)流量泵加入系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)添加控制。濾水促進(jìn)酶用量為20～100 g/t漿,根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況,適時(shí)調(diào)整優(yōu)化。加入點(diǎn)在制漿工段纖維分級(jí)篩后面,加入點(diǎn)一為面層漿生產(chǎn)線盤(pán)式熱分散機(jī)的出口,加入點(diǎn)二為芯、底層漿生產(chǎn)線多圓盤(pán)濃縮機(jī)出口。

2.1 試驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)

(1)試驗(yàn)準(zhǔn)備期,安裝調(diào)試試驗(yàn)設(shè)備,初步判斷產(chǎn)品應(yīng)用效果。

(2)試驗(yàn)優(yōu)化期,調(diào)整濾水酶用量,以達(dá)到最佳效果,確定最佳濾水酶用量。

(3)穩(wěn)定使用期,跟蹤濾水促進(jìn)酶使用情況,確定使用效果。

使用過(guò)程中,重點(diǎn)關(guān)注干燥部蒸汽消耗情況,進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)關(guān)注成紙強(qiáng)度指標(biāo)及其他指標(biāo)的變化,確保產(chǎn)品質(zhì)量合格和生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

試驗(yàn)期間,保持面層漿線盤(pán)式熱分散機(jī)漿料通過(guò)量和芯、底層漿線多圓盤(pán)濃縮機(jī)產(chǎn)量的穩(wěn)定。同時(shí),為保證濾水酶加入后有充分的作用時(shí)間,需保持漿塔液位在50%左右。

2.2 工藝流程

制漿生產(chǎn)工藝流程圖見(jiàn)圖3。

圖3 制漿生產(chǎn)工藝流程圖

2.3 中試試驗(yàn)結(jié)果

中試試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 濾水促進(jìn)酶中試試驗(yàn)結(jié)果

注 濾水促進(jìn)酶加入前后漿料配比不變。網(wǎng)部負(fù)荷以電流量計(jì)。

由表1可以看出，濾水促進(jìn)酶對(duì)系統(tǒng)電荷與CODCr影響不大,系統(tǒng)白水負(fù)電荷略有升高,白水CODCr稍有降低。加入濾水促進(jìn)酶后,漿料打漿度下降較明顯,漿料脫水速度加快,水線位置前移,網(wǎng)部負(fù)荷有所降低。濾水促進(jìn)酶噸漿用量40 g時(shí),生產(chǎn)140 g/m2C級(jí)箱紙板的噸紙汽耗降低0.11 t,生產(chǎn)140 g/m2B級(jí)箱紙板的噸紙汽耗降低0.09 t；濾水促進(jìn)酶噸漿用量63 g時(shí),生產(chǎn)140 g/m2C級(jí)箱紙板的噸紙汽耗降低0.15 t。

2.4 成本分析

蒸汽的單價(jià)為120元/t,濾水促進(jìn)酶的單價(jià)為50元/kg,則按每噸絕干漿用濾水促進(jìn)酶40 g時(shí),生產(chǎn)140 g/m2C級(jí)箱紙板和B級(jí)箱紙板的噸紙成本分別降低11.2元和8.8元；按每噸絕干漿用濾水促進(jìn)酶63 g時(shí),生產(chǎn)140 g/m2C級(jí)箱紙板的噸紙成本降低14.85元。對(duì)于4800 mm、速度700 m/min的三疊網(wǎng)箱紙板機(jī)年產(chǎn)18萬(wàn)t箱紙板來(lái)說(shuō),每年最高可節(jié)約260余萬(wàn)元生產(chǎn)成本,經(jīng)濟(jì)效益可觀。

3 結(jié) 語(yǔ)

從濾水促進(jìn)酶的生產(chǎn)試用情況看,濾水促進(jìn)酶能選擇性地降解漿料中的水溶性膠體物質(zhì),提升漿料脫水速率,有效改善廢紙漿的抄造性能。降低濕紙幅出網(wǎng)部水分,降低蒸汽能耗。同時(shí)還可以降低流漿箱的漿料濃度以提高紙張勻度并保持較好的強(qiáng)度性能。潔凈漿料系統(tǒng),降低施膠劑、助留助濾劑等化學(xué)品的用量。且噸紙生產(chǎn)成本降低14元左右,經(jīng)濟(jì)效益可觀,值得推廣應(yīng)用。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] CAO Zhen-lei. Current Situation and Thinking of China Paper Indus-

try[J]. China Pulp & Paper, 2009, 28(10): 63.

曹振雷. 我國(guó)造紙工業(yè)的現(xiàn)狀與思考[J]. 中國(guó)造紙, 2009, 28(10): 63.

[2] ZHAN Huai-yu. Supply and Utilization of Non-wood Fibers and Waste Papers in China’s Paper Industry[J]. China Pulp & Paper, 2010, 29(8)： 56.

詹懷宇. 我國(guó)造紙用非木材纖維和廢紙?jiān)瞎?yīng)與利用[J]. 中國(guó)造紙, 2010, 29(8): 56.

[3] CAO Pu-fang, CAO Zhen-lei, KUANG Shi-jun. Strategic Study on Fiber Raw Material Structure Adjustment of China’s Paper Industry[J]. China Pulp & Paper, 2003, 22(6)： 55.

曹樸芳, 曹振雷, 鄺仕均. 我國(guó)造紙工業(yè)原料結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略研究(下)[J]. 中國(guó)造紙, 2003, 22(6)： 55.

[4] ZHANG Jia, ZHANG An-long, JING Li-ming. The Optimum Immobilization Conditions of Laccase[J]. China Pulp & Paper, 2013, 32(7)： 37.

張 佳, 張安龍, 景立明. 漆酶最佳固定化條件研究[J]. 中國(guó)造紙, 2013, 32(7): 37.

[5] ZHU Wen-yuan, ZHANG hui, WU bo, et al. Development Trend of Formation Fabrics of Paper Machine[J]. China Pulp & Paper, 2012, 30(8)： 61.

朱文遠(yuǎn), 張 輝, 吳 波, 等. 造紙成形技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)造紙, 2012, 30(8)： 61.

[6] LI Xiao-min, WAN Jin-quan, MA Yong-wen, et al. Progress in Research and Application on of Biological Enzymes in Secondary Fiber Recycling[J]. Paper Science & Technology, 2005, 24(5)： 34.

李曉敏, 萬(wàn)金泉, 馬邕文, 等. 生物酶在二次纖維回用中的應(yīng)用及其研究進(jìn)展[J]. 造紙科學(xué)與技術(shù), 2005, 24(5)： 34.

[7] ZHAO Yu-lin, CHEN Zhong-hao, WANG Fu-jun. Development of Researches and Applications of Cellulase in Pulp and Paper Industry[J]. Paper and Paper Making, 2002, 21(2)： 64.