Abstract：Thisstudfousedonkraftbamboopulp，oductingexperientsonpulpingandezye-asistedpulpingtoadjustteberor phologyandstructure，educeenergyconsumption，andimprovethephysicalproperiesofpaper.TheresultsshowedthatwhenusingFI millingforpulping，eagevolusicased，veagfrgcread，ilegreofriingdulig increased.otopotsisdgtcalft ness.When using enzymatic pre-treatment to assist pulping（with an bio-enzyme dosage of 40u/g ），thebeating revolutions required to reach （204號(hào) 30^°SR decreased from 1 500 to 1000r . This method further regulated fiber morphology and structure，and significantly reduced the specific energy consumption for pulping at the same beating degree. When cellulase （ 40u/g ）was used for pre-treatment to assist pulping，at a beating degree of 3O ‘SR，the zero-span tensile strength of the bamboo pulp fibers decreased by 3.40kg/15 mm.However，the interlayer bonding strength of the paper increased to 160.9J/m² ，the dry tensile index reached 15.1N?m/g ，and the softness value was 266 mN. When hemicellulase （ 40u/g ） was used for pre-treatment to assist pulping，at a beating degree of 30^°SR ， the zero-span tensile strength decreased by 3.96 kg/15 mm. However，the bonding strength increased to 166.4J/m² ，thedrytensile indexreached19.3N·m/g ，and the softness value was 361 mN.

Key words： bamboo pulp；bio-enzyme；pulp beating；physical strength；softness

制漿造紙工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，然而纖維原料短缺、電耗高等問題影響了其可持續(xù)發(fā)展?！对旒埿袠I(yè)“十四五”及中長(zhǎng)期高質(zhì)量發(fā)展綱要》指出，2035年造紙工業(yè)的發(fā)展目標(biāo)是紙和紙板《中國(guó)造紙》2025年第44卷第7期總產(chǎn)量1.7億t（年人均紙消費(fèi)量 120kg ），2023年我國(guó)紙和紙板總產(chǎn)量約1.2億t。國(guó)際造紙?jiān)现心緷{占比約 62.6% ，同期我國(guó)造紙纖維原料主要包括木漿、廢紙漿和非木漿，其占比分別為 24.63% 、68.87% 和 6.50%¹³ 。中國(guó)是世界上最大的非木漿生產(chǎn)國(guó)和使用國(guó)，科學(xué)利用竹子、蘆葦和蔗渣等非木材纖維，提高非木材纖維紙漿質(zhì)量，可緩解國(guó)內(nèi)纖維資源供需矛盾，減少對(duì)進(jìn)口木材纖維和廢紙漿的依賴，優(yōu)化原料結(jié)構(gòu)[4]。

竹材作為重要的非木材纖維資源，在解決制漿和造紙工業(yè)纖維原料短缺難題中具有重要地位5。相比于木材纖維，竹漿纖維具有較高的結(jié)晶度、剛性和抗撕裂性，但也導(dǎo)致紙張的柔軟性能較差[7-8。竹纖維在打漿過程中會(huì)迅速變短，尤其是在早期階段，纖維長(zhǎng)度的變短會(huì)導(dǎo)致纖維和紙張強(qiáng)度降低

隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，生物酶在制漿造紙領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸顯現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，并已取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，如生物制漿、生物漂白、酶法脫墨等[10-12]。近年來，纖維素酶和半纖維素酶作為綠色、高效的生物催化劑，在紙漿纖維改性和打漿過程中展現(xiàn)出巨大潛力[13]。纖維素酶可以通過降解纖維素，增強(qiáng)纖維的柔軟性和親水性，從而提高打漿效率；而半纖維素酶主要作用于半纖維素組分，進(jìn)而調(diào)控纖維形態(tài)和結(jié)構(gòu)[14]。

本研究以竹漿纖維為研究對(duì)象，首先通過打槳處理，探究纖維形態(tài)對(duì)竹漿紙張性能的影響；然后添加纖維素酶和半纖維素酶輔助打漿處理，探討酶處理對(duì)竹漿打漿能耗、纖維形態(tài)以及紙張性能的影響，以期降低制漿造紙工業(yè)能源消耗的同時(shí)，改善竹漿纖維性能。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)原料、試劑及儀器設(shè)備

硫酸鹽竹漿由福建某企業(yè)提供，原料為2～3年生福建毛竹，紙漿纖維卡伯值約3，纖維素含量約78% ，半纖維素含量約 18% 。纖維素酶、半纖維素酶試劑均購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司。

PFI打漿機(jī)（S401100000，德國(guó)Frank-PTI公司），纖維解離器（ZQS4，咸陽通達(dá)輕工設(shè)備有限公司），肖伯爾打漿度測(cè)定儀（J-DJY100，寧波市鄞州江南儀器制造廠），纖維形態(tài)分析儀（MorfiCompact，法國(guó)TechPap有限公司），動(dòng)態(tài)濾水儀（MutekTMDFR-05，瑞典BTG公司），快速凱塞紙頁成型器（S958540014，德國(guó)西門子公司），抗張強(qiáng)度測(cè)試儀（CE066，瑞典Lamp;W公司），濕抗張強(qiáng)度儀（S81502001，德國(guó)Frank-PTI公司），層間結(jié)合強(qiáng)度儀（ZB-IBT，杭州紙邦自動(dòng)化技術(shù)有限公司），零距抗張強(qiáng)度儀（Z-Span1200，美國(guó)PULMAC公司），電腦測(cè)控柔軟度儀（DCP-RRY1000，四川長(zhǎng)江造紙儀器有限責(zé)任公司），冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（CFE-SEM，Zeiss Sigma300，德國(guó)蔡司公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1. 2. 1 生物酶預(yù)處理

準(zhǔn)確稱取 0.1g 生物酶 （纖維素酶或半纖維素酶）粉末，用 pH 值 =4.8 的乙酸-乙酸鈉緩沖液稀釋并定容至 1000mL ，冷藏儲(chǔ)存。

準(zhǔn)確稱取絕干質(zhì)量 50g 的竹漿，將竹漿、緩沖液和生物酶液混合在一起（漿濃 8% ， pH 值 ?=4.8 ，溫度50^°C ），揉搓 10min 左右后，放入恒溫水浴鍋中反應(yīng)150min ，每隔 30min 揉搓1次，生物酶預(yù)處理結(jié)束后，采用高溫 100^°C 、 30min 進(jìn)行滅酶，最后用清水洗滌，冷藏儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1. 2. 2 紙張抄造

采用PFI打漿機(jī)對(duì)漿料進(jìn)行打漿，打漿條件為：竹漿絕干質(zhì)量 30g ，漿濃 10% 。采用抄片機(jī)對(duì)竹漿纖維進(jìn)行抄造，抄造紙張放置于恒溫恒濕室中平衡水分24h 后用于物理性能測(cè)定。

1.3 測(cè)試與表征

按照GB/T 24328.5—2009、 GB/T 26203—2023、 GB/T8942—2016、GB/T24328.3—2020、GB/T 24328.4—2020、GB/T461.1—2002等標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定紙張 的定量、層間結(jié)合強(qiáng)度、柔軟度、干抗張強(qiáng)度、濕抗 張強(qiáng)度、吸液高度等物理指標(biāo)。分別采用CFE-SEM、 纖維形態(tài)分析儀測(cè)定竹漿纖維的形貌變化。

2 結(jié)果與討論

2.1打漿對(duì)竹漿纖維性能的影響

2.1.1 打漿對(duì)竹漿纖維形態(tài)的影響

打漿對(duì)纖維形態(tài)的影響如表1所示。由表1可知，隨著PFI磨打漿轉(zhuǎn)數(shù)的提高，竹漿纖維的長(zhǎng)度逐漸減小，從 0.979mm 下降到 0.763mm ；扭結(jié)纖維占比、卷曲指數(shù)和細(xì)小纖維含量均呈上升趨勢(shì)。隨著打漿轉(zhuǎn)數(shù)的增加，機(jī)械的切斷作用導(dǎo)致纖維長(zhǎng)度變短，且纖維在摩擦和剪切力的作用下變得松散，初生壁P和次生壁S層出現(xiàn)剝落的現(xiàn)象，纖維吸水潤(rùn)脹后寬度增加、細(xì)小組分含量增高。

圖1為打漿對(duì)纖維微觀形貌影響。由圖1可以看出，未打漿時(shí)纖維形態(tài)完整，表面平整光滑，沒有分絲現(xiàn)象，纖維之間連接松散間隙較大[5]。當(dāng)打漿度達(dá) 時(shí)，纖維表面受機(jī)械作用的影響變得粗糙，部分纖維初生壁P和次生壁S層出現(xiàn)剝落現(xiàn)象，纖維逐漸分絲帚化，纖維細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)變得松散，纖維之間的連接程度增加。打漿度為 時(shí)，初生壁P和次生壁S層剝離增加，分絲帚化現(xiàn)象更加明顯，纖維變得更加卷曲，纖維之間相互纏繞且連接程度進(jìn)一步增強(qiáng)，結(jié)合更加緊密。

表1打漿對(duì)纖維形態(tài)的影響

Table1Effect of beating on fibers'morphology

圖1打漿前后纖維的微觀形貌

Fig.1Microtopographyof fibersbefore and after beating

2.1.2纖維和紙張性能

圖2為打漿對(duì)纖維性能的影響。由圖2（a可知，隨著打漿轉(zhuǎn)數(shù)的提高，竹漿的打漿度也逐漸提高，但打漿轉(zhuǎn)數(shù) 2000r 后，打漿度的提升幅度開始減小。這表明在打漿初期纖維長(zhǎng)度下降與分絲帚化比較顯著，打漿度得以快速升高，而隨著打漿過程的持續(xù)進(jìn)行，纖維變短導(dǎo)致長(zhǎng)度下降變緩，使打漿度的提升幅度減小。隨著打漿轉(zhuǎn)數(shù)的增加，紙漿打漿度增高，細(xì)小組分增多，纖維表面親水基團(tuán)暴露增多，濾水性能逐漸變差。這一現(xiàn)象與圖2（b）打漿轉(zhuǎn)數(shù)與漿料濾水性能的關(guān)系中，漿料濾水性能隨打漿度升高而變差的趨勢(shì)相符合。圖2（c顯示了隨著打漿度的提高，纖維保水值呈上升趨勢(shì)，從 113.18% 上升至 162.28% 。打漿度越高，纖維表面分絲帚化現(xiàn)象越明顯，纖維壁結(jié)構(gòu)更疏松，從而提升纖維的潤(rùn)脹能力，進(jìn)而提高了纖維的保水能力。

圖2打漿對(duì)纖維性能的影響Fig.2Effect ofbeating on thepropertiesof fibers

圖3反應(yīng)了打漿度對(duì)紙張性能的影響。由圖3（a）可知，紙張的層間結(jié)合強(qiáng)度隨打槳度的增加而增加。由圖3（b）可知，紙張零距抗張強(qiáng)度隨打漿度的增加而降低，這是由于打漿過程中機(jī)械作用對(duì)纖維產(chǎn)生了切斷作用，導(dǎo)致纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，纖維自身的強(qiáng)度有所下降。同時(shí)，由圖3（c可以看出，紙張的柔軟度隨著打漿度的增加顯著上升，從 356mN （ $1 7 . 5 ＼ { ^ ＼circ } ＼mathrm { S R } ＼ ＼$ ）增加到428mN （ $3 8 . 7 ＼ ^ { ＼circ } ＼mathrm { S R } ＼$ ），紙張的柔軟性變差。這主要是由于打漿使得細(xì)小纖維增多，纖維分絲帚化增加了纖維之間的結(jié)合程度，紙張剛性增加同時(shí)柔軟性能下降。由圖3（d）和圖3（e）可知，隨著打漿度的增加，紙張的干抗張強(qiáng)度和濕抗張強(qiáng)度均有提升，干抗張指數(shù)從 13.4N?m/g （ ）上升至 21.9N?m/g （ 38.7^°SR ，提升了 63.4% ，濕抗張指數(shù)從 0.20N?m/g 0 ）上升至 0.34N?m/g （ 38.7^°SR? 。雖然打漿降低了纖維一定的自身強(qiáng)度，但由于纖維分絲帚化程度的增加，增強(qiáng)了纖維之間結(jié)合力，使得紙張整體的抗張性能得到提升。由圖3（f可知，紙張吸液高度隨著打槳度的增加呈先下降后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，這主要是因?yàn)榇驖{導(dǎo)致的纖維分絲帚化和細(xì)小纖維含量增多，會(huì)增加纖維間的結(jié)合程度，同時(shí)增強(qiáng)纖維保水能力，導(dǎo)致紙張的吸液高度下降。

圖3打漿度對(duì)紙張性能的影響

Fig.3Effect of beating degree on properties of paper

2.2纖維素酶預(yù)處理對(duì)竹漿纖維性能的影響

2.2.1纖維素酶預(yù)處理對(duì)竹漿纖維形態(tài)的影響

表2為纖維素酶預(yù)處理后漿料的纖維形態(tài)參數(shù)。由表2可知，隨著纖維素酶用量的增加，單獨(dú)酶預(yù)處理后纖維長(zhǎng)度從 0.979mm 下降至 0.856mm ，寬度從16.4μm 上升至 17.5μm ，扭結(jié)纖維占比從 22.3% 上升至 25.9% ，卷曲指數(shù)從 7.5% 上升至 8.1% ，細(xì)小纖維含量從 2.2% 上升至 4.4% （ 120u/g） 。酶促打漿后纖維長(zhǎng)度下降更為顯著，從 0.979mm 下降至 0.597mm 寬度從 16.4μm 上升至 18.8μm （ 120u/g ， 30^°SR ）。隨著纖維素酶用量的增加，纖維素酶對(duì)纖維的作用強(qiáng)度逐漸增大，纖維長(zhǎng)度進(jìn)一步變短，纖維素酶預(yù)處理后纖維結(jié)構(gòu)變得疏松，更容易受到打漿過程中的剪切作用，因此纖維長(zhǎng)度下降得更加明顯。纖維素酶用量越多，對(duì)纖維的損傷也就越大，導(dǎo)致纖維扭結(jié)程度提高。纖維素酶預(yù)處理會(huì)提高纖維的潤(rùn)脹效果，使纖維寬度增大，而打漿過程會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)纖維的分絲帚化，導(dǎo)致纖維的扭結(jié)指數(shù)和卷曲度普遍上升。

圖4顯示了纖維素酶預(yù)處理對(duì)纖維微觀形貌的影響。由圖4可知，在較低纖維素酶用量（ 4u/g） 時(shí)，纖維的形態(tài)基本完整，表面僅有少量開裂現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)相對(duì)保持原始狀態(tài)。隨著纖維素酶用量增加，纖維表面的孔洞逐漸增多，出現(xiàn)剝落現(xiàn)象。酶促打漿后，纖維結(jié)構(gòu)變得松散，但尚未出現(xiàn)明顯的斷裂現(xiàn)象；繼續(xù)增加纖維素酶用量，纖維表面開裂加劇，部分纖維開始剝落，整體結(jié)構(gòu)變得更加疏松，表明纖維素酶對(duì)纖維表面結(jié)構(gòu)的影響逐漸增強(qiáng)。在高用量纖維素酶（ 120u/g） 作用下，纖維表面暴露出更多細(xì)小纖維，結(jié)構(gòu)顯得更加松散。

2.2.2 纖維素酶預(yù)處理對(duì)纖維和紙張性能的影響

圖5（a）為不同纖維素酶用量下，漿料達(dá)到 30^°SR 時(shí)所需打漿轉(zhuǎn)數(shù)。纖維素酶用量越多，達(dá)到相同打漿度所需的轉(zhuǎn)數(shù)越少。這一趨勢(shì)主要?dú)w因于纖維素酶對(duì)纖維素鏈上的 β -1，4-糖苷鍵的水解，纖維更容易受到機(jī)械力的作用，加速了纖維細(xì)胞壁的剝落和細(xì)纖維化，使得在相同的打漿轉(zhuǎn)數(shù)下纖維更容易被切斷并達(dá)到所需的打漿度。當(dāng)纖維素酶用量為 40u/g 時(shí)，所需打漿轉(zhuǎn)數(shù)為 1000r ，下降了 500r 。當(dāng)纖維素酶用量為 100u/g 時(shí)，所需打漿轉(zhuǎn)數(shù)降至 580r ，與未經(jīng)纖維素酶處理相比下降了 920r 。這表明纖維素酶的添加可以顯著增加打漿效率，降低打槳能耗，有助于企業(yè)生產(chǎn)。隨著纖維素酶用量的增加，竹槳的濾水性能略微下降（圖5（b））。在纖維素酶和打漿的共同作用下，纖維初生壁P和次生壁 S₁ 層出現(xiàn)剝落，更多的細(xì)小纖維填充到竹漿纖維中，從而降低了竹槳的濾水性能。圖5（c為單獨(dú)酶預(yù)處理及酶促打漿至 30^°SR 時(shí)漿料的保水值。由圖 5（c） 可知，隨著纖維素酶用量的提高，纖維保水值從 113.18% 增加到 125.95% （ 120u/g） 。

表2纖維素酶預(yù)處理對(duì)纖維形態(tài)參數(shù)的影響

Table2 Effect of cellulase pre-treatment on fibers'morphologyparameters

圖4纖維素酶預(yù)處理對(duì)纖維微觀形貌影響的CFE-SEM圖

Fig.4CFE-SEM images of the effect ofcellulase pre-treatment on fiber microtopograhy

與酶促打漿至 30^°SR 時(shí)漿料的保水值相比，單獨(dú)酶預(yù)處理的樣品保水值略低。隨著纖維素酶用量的增加，細(xì)小纖維含量和纖維分絲帚化程度不斷提高，纖維保水值也會(huì)逐漸提高。打漿過程又進(jìn)一步促進(jìn)纖維的分絲帚化，潤(rùn)脹程度提高，所以酶促打漿樣品的保水值始終要大于單獨(dú)酶處理樣品的保水值。

圖6為纖維素酶預(yù)處理對(duì)紙張性能的影響。由圖6（a）可知，隨著纖維素酶用量的增加，酶促打漿紙張的層間結(jié)合強(qiáng)度略有提升。當(dāng)纖維素酶用量達(dá)到40u/g 時(shí)，紙張的層間結(jié)合強(qiáng)度分別為 102.1J/m² 1 17.5^°SR ）和 160.9J/m² （ 30^°SR ），這可能是因?yàn)槔w維素酶水解纖維素鏈上的 β. -1，4-糖苷鍵，降低了纖維長(zhǎng)寬比，增強(qiáng)纖維表面的分絲帚化，導(dǎo)致纖維比表面積增加。而酶促打漿處理使纖維暴露更大的比表面積（纖維長(zhǎng)度降低、扭結(jié)情況加劇、纖維表面出現(xiàn)刻蝕孔洞），增加了纖維之間的結(jié)合強(qiáng)度。然而，由于纖維變短且受損，降低了纖維自身的機(jī)械強(qiáng)度，使得酶促打漿紙張的零距抗張強(qiáng)度顯著下降（圖 6（b） ）。當(dāng)纖維素酶用量達(dá)到 40u/g 時(shí)，紙張的零距抗張強(qiáng)度分別為 3.76kg/15mm （ 17.5°SR ）和 3.40kg/15mm （ 30^°SR） 。由圖 6（c） 可知，在酶促打漿條件下，紙張的柔軟度值先明顯下降，從 392mN 降低至 266mN （ ，纖維素酶用量超過 40u/g 后柔軟度值變化趨于穩(wěn)定，纖維素酶用量為 100u/g 時(shí)，柔軟度值為 262mN （柔軟度值越低紙張柔軟性能越好）。纖維素酶的作用使纖維結(jié)構(gòu)變得更為松散、扁平，促進(jìn)了后續(xù)打槳過程中纖維的切斷，降低了纖維自身強(qiáng)度，最終改善了纖維的柔韌性。圖6（d）進(jìn)一步展示了紙張干抗張指數(shù)隨纖維素酶用量增加的變化趨勢(shì)。單獨(dú)酶預(yù)處理情況下，紙張干抗張指數(shù)從 13.4N?m/g 下降到 9.98N?m/g （ 120u/g） 。紙張的干抗張強(qiáng)度主要取決于其層間結(jié)合強(qiáng)度和纖維自身強(qiáng)度，單獨(dú)酶預(yù)處理雖然輕微增加了層間結(jié)合強(qiáng)度，但大幅度降低了零距抗張強(qiáng)度，因此整體抗張強(qiáng)度呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。酶促打漿后，紙張的干抗張強(qiáng)度有略微提升，纖維素酶用量為 40u/g 時(shí)，紙張干抗張指數(shù)從 13.3N?m/g 1 17.5^°SR? ）升至 15.1N?m/g （ （30^°SR） 。紙張的濕抗張強(qiáng)度略有提升，可能是由于層間結(jié)合強(qiáng)度增加所致（圖 6（e）? ）。此外，盡管纖維保水值上升，但吸液高度仍呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)（圖 6（f） ）。這是因?yàn)樵诮?jīng)過纖維素酶和打漿處理之后，纖維結(jié)構(gòu)過度松散和細(xì)化，導(dǎo)致纖維間的連接性和滲透性變差，使得水分無法快速滲透到纖維中，導(dǎo)致了吸液高度的下降。

圖6纖維素酶預(yù)處理對(duì)紙張性能的影響

Fig. 6Effect of cellulase pre-treatment on properties of papers

2.3半纖維素酶預(yù)處理對(duì)竹漿纖維性能的影響

2.3.1半纖維素酶預(yù)處理對(duì)纖維形態(tài)的影響

表3為半纖維素酶預(yù)處理之后漿料的纖維形態(tài)變化參數(shù)。由表3可知，隨著半纖維素酶用量的增加，纖維長(zhǎng)度從 0.979mm 下降到 0.932mm ，寬度從 16.4μm 上升到 17.1μm （ 120u/g） ，同時(shí)扭結(jié)纖維占比、卷曲指數(shù)和細(xì)小纖維含量略有提高。打漿后，纖維長(zhǎng)度進(jìn)一步縮短至 0.665mm ，寬度上升到 18.6μm ，扭結(jié)纖維占比從 22.3% 上升至 27.8% ，卷曲指數(shù)從 7.5% 上升至8.0% ，細(xì)小纖維含量從 2.2% 上升至 4.5% （ 120u/g 30^°SR ）。隨著半纖維素酶用量的增加，半纖維素酶的作用更為顯著，促進(jìn)了纖維的分絲帚化與后續(xù)打漿過程中纖維的切斷作用。

圖7為半纖維素酶預(yù)處理對(duì)紙張微觀形貌影響的CFE-SEM圖。從圖7可以看出，半纖維素酶預(yù)處理促進(jìn)了纖維表面的分絲帚化，且隨著半纖維素酶用量增加，纖維分絲帚化的程度也相應(yīng)提高。酶促打漿后，纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，纖維變得更加松散，表面出現(xiàn)了碎片化和剝落現(xiàn)象。此外，隨著半纖維素酶用量的增加，打漿后纖維的破壞程度更加顯著，纖維更容易被切斷。

2.3.2半纖維素酶預(yù)處理對(duì)纖維和紙張性能的影響

圖8為半纖維素酶用量對(duì)纖維性能的影響。由圖8（a）可知，隨著半纖維素酶用量的增加，達(dá)到30^°SR 時(shí)所需的打漿轉(zhuǎn)數(shù)逐漸減少，當(dāng)半纖維素酶用量為 40u/g 時(shí)，所需打漿轉(zhuǎn)數(shù)降為 1000r ，表明半纖維素酶預(yù)處理能夠提高打漿效率。半纖維素酶用量超過 60u/g 后對(duì)打槳能耗的降低作用趨于飽和，打漿轉(zhuǎn)數(shù)的下降幅度明顯減弱，低于纖維素酶預(yù)處理的效果（當(dāng)酶用量為 100u/g 時(shí)，所需打槳轉(zhuǎn)數(shù)為 720r 。這一趨勢(shì)表明，半纖維素酶在低用量至中等用量下能夠有效促進(jìn)纖維壁的剝離和纖維分絲帚化，但由于竹纖維中半纖維素含量略低于纖維素含量，隨著半纖維素酶用量的增加這一作用趨于飽和，進(jìn)一步增加半纖維素酶用量已無法顯著增強(qiáng)酶促效果。由圖8（b）～圖8（c）可知，隨著半纖維素酶用量的增加，纖維的濾水性能下降、保水值隨之增加。單獨(dú)酶預(yù)處理時(shí)，保水值從 113.18% 上升至 127.97% （ 120u/g） ，而酶促打漿（ 30^°SR ）的保水值基本保持不變。這表明半纖維素酶作用破壞了纖維細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了纖維潤(rùn)脹，提高了纖維的持水能力，漿料的濾水性能受到抑制，濾水速率下降，纖維保水值提高。

表3半纖維素酶預(yù)處理對(duì)纖維形態(tài)參數(shù)的影響

Table3Effect of hemicellulase pre-treatment on fibers'morphology parameters

圖7半纖維素酶預(yù)處理對(duì)纖維微觀形貌影響的CFE-SEM圖

Fig.7CFE-SEM images of the effect of hemicellulase pre-treatment on fiber microtopography

圖9為半纖維素酶用量對(duì)紙張性能的影響。由圖9（a）可知，在單獨(dú)酶預(yù)處理?xiàng)l件下，隨著半纖維素酶用量的增加，紙張的層間結(jié)合強(qiáng)度從 79.4J/m² 提升至 103.8J/m² （ 120u/g） 。酶促打漿后纖維分絲帚化程度提高，纖維之間作用增強(qiáng)。當(dāng)半纖維素酶用量為

圖8半纖維素酶預(yù)處理對(duì)纖維性能的影響Fig.8Effect of hemicellulase pre-treatment on properties of fibers

圖9半纖維素酶預(yù)處理對(duì)紙張性能的影響

Fig.9Effect of hemicellulase pre-treatment on properties of paper

40u/g 時(shí)，紙張的層間結(jié)合強(qiáng)度從 88.4J/m² （ 17.5°SR ）提升至 166.4J/m² （ 30^°SR） 。然而，由于酶促打漿處理使纖維斷裂，長(zhǎng)度變短，導(dǎo)致纖維的零距抗張強(qiáng)度降低至 3.96kg/15mm 1 30°_SR） （圖9（b））。由圖9（d）～圖9e）可知，單獨(dú)酶預(yù)處理時(shí)，紙張的干抗張指數(shù)從 13.4N?m/g 降低至 12.4N?m/g （ 120u/g） ，濕抗張指數(shù)從 0.20N?m/g 提升至 0.25N?m/g （ 120u/g） 。與纖維素酶預(yù)處理相比，半纖維素酶預(yù)處理對(duì)纖維性能的影響程度較為溫和，其干抗張強(qiáng)度和濕抗張強(qiáng)度的變化幅度也小于纖維素酶預(yù)處理的效果。半纖維素酶用量為 40u/g 時(shí)，酶促打漿后紙張的干抗張指數(shù)從 12.8N?m/g （ 17.5°SR 提升至 19.3N?m/g （ 30°SR） ，濕抗張指數(shù)從 0.22N?m/g （ ）提升至 0.38N?m/g （ 30^°SR） ，同時(shí)紙張的柔軟度值從 345mN \" 17.5^°SR） ）上升至 361mN 0 。圖9（f）是紙張的吸液高度結(jié)果。由圖9（f）可知，經(jīng)過不同半纖維素酶用量處理后紙張的吸液高度呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，與纖維素酶預(yù)處理結(jié)果趨勢(shì)一致。以上結(jié)果表明，半纖維素酶預(yù)處理通過改善纖維結(jié)構(gòu)的松散性和纖維表面結(jié)構(gòu)，減緩了紙張對(duì)水的吸收速度，從而影響了紙張的吸液性能。

3結(jié)論

本研究通過酶輔助打漿處理，優(yōu)化竹纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)，在降低能耗的同時(shí)改善紙張的物理性能。3.1隨著打漿轉(zhuǎn)數(shù)的增加，竹漿纖維的長(zhǎng)度逐漸下降，寬度增加，扭結(jié)纖維占比、卷曲指數(shù)和細(xì)小組分含量均有所提高，纖維之間的結(jié)合力增強(qiáng)，提高了紙張的抗張強(qiáng)度和層間結(jié)合強(qiáng)度，但柔軟性能下降。3.2采用纖維素酶或半纖維素酶預(yù)處理，能夠有效調(diào)整纖維形態(tài)，促進(jìn)纖維潤(rùn)脹和纖維分絲帚化，提高打漿效率，降低打槳能耗。在相同打漿度（ 30°SR） 下，酶預(yù)處理（ 40u/g ）可顯著降低打漿轉(zhuǎn)數(shù)（從1500r 降低到 1000r 。3.3當(dāng)酶用量在 40u/g 、漿料打漿度為 30^°SR 時(shí)，紙張層間結(jié)合強(qiáng)度為 160.9J/m² （纖維素酶）與 166.4J/m² （半纖維素酶），零距抗張強(qiáng)度為 3.40kg/15mm （纖維素酶）與 3.96kg/15mm （半纖維素酶），干抗張指數(shù)為15.1N?m/g （纖維素酶）與 19.3N?m/g （半纖維素酶），柔軟度值為 266mN （纖維素酶）與 361mN （半纖維素酶）。

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（責(zé)任編輯：宋佳翼）