近年來, 新興的生物技術, 主要包括基因工程、生物工程、發酵工程和酶工程。由于造紙工業的基本原料是生物體(植物) , 化學制漿方法基本上是對生物體的化學反應過程, 它的環境污染物又主要是從生物體降解的有機物, 這是造紙工業可以充分運用生物技術的重要依據。
1、基因重組技術改良造紙原料
基因重組技術是將基因重新組合, 然后將基因轉化或轉移到細胞中進行復制和表達的技術,是改良生物性狀的有力手段。基因改良造紙原料的目的: 減少造紙原料中的木素含量, 盡可能增加纖維素的含量,以提高造紙原料的利用率,縮短樹木成材的年限。另外, 英國的Zencea 公司、比利時的Elserive科學公司以及法國的生物細胞研究中心都成功的利用轉基因工程研制出了更加適合制漿造紙的造紙原料。
2、生物制漿
生物法制漿是利用微生物(主要是白腐菌) 或其制品(酶), 對植物纖維原料預處理, 以生物途徑代替化學途徑或部分化學途徑, 然后進行機械、化學機械或化學法處理, 使植物纖維原料分離成紙漿。
生物預處理可以顯著地降低磨漿能耗, 改善漿的性能。
生物方法預處理木片一般都采用白腐菌等, 這些菌種可以產生木素過氧化物酶、二價過氧化酶和漆酶,預處理木片的主要影響因素是菌種種類、酶用量、pH 值、溫度和濃度、原料材種等。
3、生物漂白
生物酶促漂白技術, 主要是利用半纖維素酶部分酶解纖維細胞中的半纖維素, 使木素更容易與漂劑反應而溶出, 從而提高漂后漿的白度,減少漂劑的用量。半纖維素酶有助于硫酸鹽紙漿的漂白, 可以實現經濟的生物技術應用于紙漿的漂白, 其基本原理是根據半纖維素酶(木聚糖酶和甘露糖酶) 能引起紙漿中碳水化合物結構的改性而提高脫木素作用。這種酶能使紙漿中部分半纖維素解聚,促進漂白化學藥品從紙漿中除去殘留木素。
4、廢紙生物脫墨
生物酶新聞紙脫墨劑的脫墨機理目前尚不太清楚。大多研究者比較認可的是:可能是生物酶能選擇性地優先作用于纖維之間的交界面。使油墨與纖維之間的連接松動, 在適度的機械作用下,把油墨從纖維表面脫離下來。生物酶脫墨劑是一種高效復合酶制劑, 生物酶脫墨具有以下優點:(1)能適應任何油墨,油墨與纖維分離徹底,脫墨漿白度高, 塵埃少;(2)纖維得率高;(3)可降低氫氧化鈉、硅酸鈉、雙氧水等化學藥品的用量;(4)脫墨廢水負荷遠低于化學脫墨, 有利于環境保護。
5、生物處理制漿工業廢水
應用生物技術處理制漿工業廢水, 可以是廢水脫色、脫臭、解毒以及除去廢水中有機物BOD,效果很明顯。生物處理制漿工業廢水有好氧處理(如曝氣法、活性污泥法、生物轉盤法等)與厭氧處理。厭氧處理制漿廢水可產生甲烷, 回收能量。
6、酶處理改善漿料的性能
近年來, 廣大研究者致力于利用酶改善纖維性能、提高紙漿的濾水性能和紙漿強度的研究。傳統方法是利用纖維素酶和半纖維素酶來對纖維進行改性。但是,經過改性后的紙漿的濾水性能有所下降。最近,利用木素降解酶中的漆酶對纖維進行改性, 以提高紙漿強度已廣為關注。
據國外報道, 用漆酶介體體系來改善未漂硫酸鹽漿的性能, 結果發現,紙漿的濕強度有顯著地提高。湯鎮江等用漆酶處理磨石磨木漿, 發現紙張強度及增干強度效果明顯。GatenhplmP等發現,漆酶與纖維表面的酸基進行接枝作用可以改善紙漿強度和潤脹性能。
7、樹脂生物控制
樹脂障礙一直是困擾新聞紙生產的一大難題。植物纖維原料中的樹脂成分是一些溶于中性有機溶劑的憎水性物質, 而在造紙的過程中,這些憎水性的物質會以多種形式在設備表面沉積。從而造成斷紙、停機和紙質下降等問題。
由于真菌Ophiostoma piliferum 不產生木素降解酶和纖維素酶, 可以專一去除紙漿中的樹脂。文獻報道,向紙機槽中加入250～500mg/L 甘油三脂水解酶(由Aspergillus oryzae分離出來) 發現大部分甘油三脂水解(pH值4～7, 40～60℃), 致使樹脂障礙減少。
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