[发明专利]一种利用双菌产多酶进行废纸脱墨的方法

说明书

技术领域

本发明涉及造纸工业中的废纸生物脱墨技术。

背景技术

二次纤维是造纸工业一种重要的纤维来源，使用它可以保护森林资源，减少环境污染，降低水和能源的消耗。而脱墨是限制更大规模使用二次纤维的一个最大技术难点。传统的脱墨工艺使用大量化学药品，是固体和液体废弃物的主要来源，COD和BOD负荷大，废水处理费用高；纸张性能下降、容易返黄。因此应该寻找一种高效的、污染负荷小的脱墨工艺。生物酶脱墨正是解决这些问题的有效方法。它可以减少化学品的消耗，降低废水中COD和BOD含量，改善纸浆的滤水性能和物理强度。

目前，用于脱墨研究的酶制剂有纤维素酶、半纤维素酶(木聚糖酶)、木素降解酶(主要是漆酶)、脂肪酶、酯酶、淀粉酶和果胶酶。酶法脱墨技术经历了单一酶法、复合酶法两个阶段。单一酶法由于脱墨效率低，现在已经很少研究。由于酶的专一性，决定了酶只能作用于脱墨过程中的某一点，为了最大限度地促进脱墨的进行，应该汲取各种酶的优点，于是复合酶成为了酶法脱墨研究的热点。目前复合酶法脱墨技术一般采取添加酶制剂的方法来进行的。用这种方法酶制剂的制备上存在一些问题，比如要进行酶分离纯化，酶的分离纯化非常繁琐，工艺技术比较复杂，而且在酶的提纯过程中会伴随着酶活的损失，造成较大的浪费。

发明内容

裂褶菌发酵培养时不仅可产生大量的裂褶多糖，同时还产生一些重要的酶。有研究表明，裂褶菌在特定的培养条件下可产生纤维素酶、木聚糖酶、脂肪酶、酯酶、锰过氧化物酶等，若发酵粗酶液中能同时共存这几种酶，其对废纸浆的脱墨效果值得研究。本发明针对已有生物酶法脱墨技术的缺点，根据裂褶菌产酶的特点，提供一种利用双菌产多酶进行废纸脱墨的全新方法，该方法通过混合培养两种裂褶菌产多酶，直接利用其含有裂褶菌多糖和多种酶的粗酶液处理废纸浆，不需对各种酶进行单独提纯，同时减少浮选脱墨表面活性剂的用量，降低废纸脱墨成本低和脱墨废水的污染。

为了达到上述目的，本发明采取了如下技术方案：

(1)两种裂褶菌共同进行液体深层发酵培养；

裂褶菌的型号可以是以下任意两种：Schizophyllum commune ZM37.8、Schizophyllum commune ATCC 38548、Schizophyllum commune Fr.、Schizophyllum sp.F17、Schizophyllum commune AS5.39。

发酵温度：10-30℃，发酵pH：3-9，发酵时间：4-15天

发酵培养基组成：纤维素、麦麸、稻草粉或玉米杆等5-30g/L，橄榄油、花生油、菜籽油、玉米油等1-20mL/L，蛋白胨5g/L，(NH₄)₂SO₄ 2g/L，Mandel营养液70mL(KH₂PO₄ 4g/L、MgSO₄·7H₂O 0.3g/L、CaCl₂ 0.3g/L、FeSO₄·7H₂O 50mg/L、MnSO₄·7H₂O 1.56mg/L、ZnSO₄1.4mg/L、CoCl₂ 0.2mg/L)

(2)检测混合发酵液中纤维素酶、木聚糖酶和脂肪酶的活力和裂褶菌多糖含量；

(3)碎解废纸；

(4)将经适当稀释的粗酶液加入到碎解后的废纸浆中反应；

酶液用量：0.1-10U/g绝干浆，按照纤维素酶活力(羧甲基纤维素酶、滤纸酶或微晶纤维素酶)计算；

浆浓：1-20％；pH值：3-8；温度：20-50℃；反应时间：20-90min；

(5)反应后的废纸浆进行浮选脱墨；

表面活性剂用量为0.01％-0.5％；

其中(2)、(3)和(5)步骤为常规处理步骤，为本领域普通技术人员所熟知，可按一般的作法进行。

生物酶能够有选择性地作用于油墨与纤维之间的交界面，促使纤维的润胀，使纤维与油墨之间的连接减弱。在本发明培养的两种裂褶菌粗酶液中测得有纤维素酶、木聚糖酶和脂肪酶，其中纤维素酶和木聚糖酶可以改变纤维表面或油墨粒子附近的联接键，脂肪酶则降解植物油基油墨。