阅读说明：本技术 碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化制浆竹片表层Si杂质的方法 (Method for purifying Si impurities on surface layer of pulping bamboo chip by using alkali-activated leather to fix bacillus subtilis ) 是由 张宇 罗学刚 赵敏 胡尚连 贠朝乐 李琛 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化制浆竹片表层Si杂质的方法,包括下述步骤：碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌；竹片备料,将浆用竹材制成制浆竹片,洗涤除去杂质及尘埃；配制碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化处理溶液；将制浆竹片浸入净化处理溶液中,通入锅炉经净化处理的烟气CO<Sub>2</Sub>,保持净化处理温度30～50℃,处理时间2～4h；竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆,竹片表层Si杂质的去除率≥90%。本发明可高效的去除制浆竹片表层的Si杂质,减少“硅干扰”,提高竹浆产量、质量和降低成本。(The invention discloses a method for purifying Si impurities on the surface layer of pulping bamboo chips by using alkali-activated leather-immobilized bacillus subtilis, which comprises the following steps: b, alkali-activated leather fixing bacillus subtilis; preparing bamboo chips, namely preparing pulp into pulp bamboo chips by using bamboo materials, and washing to remove impurities and dust; preparing an alkali-activated leather-fixing bacillus subtilis purification treatment solution; soaking the bamboo chips into the solution, introducing into the boiler, and purifying to obtain flue gas CO 2 Keeping the purification treatment temperature at 30-50 ℃ and the treatment time at 2-4 h; the bamboo chips are filtered, washed and purified to remove the purifying treatment solution, and then the bamboo chips can be used for pulping, and the removal rate of Si impurities on the surface layers of the bamboo chips is more than or equal to 90 percent. The method can efficiently remove Si impurities on the surface layer of the bamboo chips for pulping, reduce silicon interference, improve the yield and quality of the bamboo pulp and reduce the cost.)

碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化制浆竹片表层Si杂质的 方法

技术领域

本发明涉及净化制浆竹片表层Si杂质的方法，属于制浆造纸技术领域。

背景技术

制浆造纸工业是中国乃至世界经济的重要支柱产业之一，在我国经济飞速发展的同时，对纸的需求量会迅速不断的增加。由于在我国森林资源比较短缺和森林保护系列相关的法律政策的不断完善，以及造纸产业链中的废纸回收利用率比较低，木材资源的缺口很大程度上只能依靠进口来弥补，国家不得不花费大量的资金进口木材和木浆。竹林在我国被称为“第二森林”，占世界竹林面积的31.82%。中国是利用竹材造纸最早的国家，已有1700多年的历史。全球约有1200余种竹，中国约有39属600余种。竹浆造纸是我国林浆纸一体化发展战略的重要组成部分。然而，竹作为一种在我国分布广泛的植物自然资源，具有分布广、适应性强、生长快、成才早、经济价值高等特点，一次造林成功后，经过3～5年就可以年年砍伐，且持续几十年以致上百年。竹材的纤维素含量在40%～60%，其优良的制浆性能可与部分木材纤维比美，这些使其成为一种优良的非木材类造纸原材料。虽然竹材原料其木素含量介于针叶木和阔叶木之间，但竹材原料中硅的含量0.44%～2.43%，远远高于木材原料的0.0158%～0.0358%。在碱法制浆过程中形成Na₂SiO₃，溶于碱法废液中，大量的Na₂SiO₃使废液粘度升高，废液提取率降低，对废液的蒸发、燃烧、苛化、白泥回收等过程都带来了“硅干扰”。硅干扰是长期制约我国竹浆废液碱回收的重要因素。

竹类原料的硅主要分布在外表面层，且多以单质的形式存在，以SiO₂或复盐形式存在的仅是少量，这部分硅的稳定性也较差，在温和的条件下即可溶出。本发明选取的产芽孢漆酶的芽孢杆菌为芽孢杆菌（Bacillus subtilis） CLb，保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心（CGMCC），保藏号为CGMCC No.7683。芽孢杆菌CLb革兰氏染色阳性，细胞大小为（l～2μm×5～7μm），具有侧鞭毛和荚膜；在固体LB培养基上37℃培养24h，菌落乳白色、扁平、呈圆形，菌落表面干燥、光滑，菌落边缘呈叶状，菌落不透明且正反颜色一致。芽孢杆菌CLb可利用麦芽糖、木糖、蔗糖、***糖、甘露醇、肌醇、山梨醇、密二糖和乳糖等，芽孢杆菌CLb除产生芽孢漆酶外，还具有分泌明胶液化酶、脂肪酶、氧化酶、过氧化氢酶、蛋白酶和尿素酶的能力。本技术发明将枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CLB菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化1～2h，菌液OD₆₀₀＝600，制得用于固定化的菌体，并将菌体固定在碱活化皮革载体上，获得经碱活化皮革固定化的枯草芽孢杆菌CLB。枯草芽孢杆菌 CLB产生的芽孢漆酶的酶促反应温度范围较广，其最适温度为80℃，在50～100℃间可保持较高的活性，90℃时为最高酶活的90.47%，即使在100℃的高温下仍可保持最高酶活的86.06%，真菌漆酶在此温度下基本完全丧失活性。枯草芽孢杆菌 CLB漆酶在高温下极好的稳定性在工业上具有很大的实际应用价值。枯草芽孢杆菌 CLB漆酶先将介体H₂O氧化成羟基自由基（HO•），同时被激发的电子与O₂结合成超氧阴离子自由基（•O₂ ^-），最终羟基自由基和超氧阴离子自由基将制浆竹片表层与单质Si、SiO₂等硅杂质结合的糖类、脂类、树脂酸、脂肪酸等氧化为CO₂、H₂O等小分子物质，单质Si、SiO₂等游离出来，与多酶净化处理溶液中的CO₂反应形成H₄SiO₃沉淀被分离出来。竹片过滤、洗涤除去多酶净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率≥90%。显著减少了竹浆生产和碱回收过程中的“硅干扰”，进而提高竹浆产量、质量和降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化制浆竹片表层Si杂质的方法，以低成本、高效的去除制浆竹片表层Si杂质，有利于减少竹浆生产和碱回收过程中的“硅干扰”，进而提高竹浆产量、质量和降低生产成本。

本发明的技术方案是：

一种碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化制浆竹片表层Si杂质的方法，依次包括以下步骤：

A、碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌；

B、竹片备料，将浆用竹材制成制浆竹片，洗涤除去杂质及尘埃；

C、配制碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化处理溶液；

D、将制浆竹片浸入净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO₂，保持净化处理温度30～50℃，处理时间2～4h；

E、竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率90%～95%。

本发明选取的枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CLB，在中国普通微生物菌种保藏管理中心的保藏编号为CGMCC No.7683；所述的碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌，是将制革边角废料裁制成0.5×0.5cm的颗粒，在0.075 mol/L NaOH溶液中，50℃，水解4h取出，洗涤至中性，40℃干燥12 h，制得碱活化皮革固定化载体；将枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CLB菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化1～2h，菌液OD₆₀₀＝600，制得用于固定化的菌体；将碱活化皮革固定化载体浸置于浓度为OD₆₀₀＝600的枯草芽孢杆菌CLB菌液中，4℃，固定反应2～4h；反应完毕，滤出固定化载体，获得经碱活化皮革固定化的枯草芽孢杆菌；所述的竹片备料，是将浆用竹材制成制浆竹片，竹片的尺寸为长15～30mm、宽10～20mm、厚3～8mm，并对竹片进行高频振动筛选，用高压水喷淋洗涤除去杂质及尘埃；所述的配制碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化处理溶液，是根据需要按重量比碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌：H₂O＝5：1000配制。

“硅干扰”是长期制约我国竹浆废液碱回收的重要因素。竹类原料的硅主要分布在外表面层，且多以单质的形式存在，以SiO₂或复盐形式存在的仅是少量，这部分硅的稳定性也较差，在温和的条件下即可溶出。本技术发明将枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CLB菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化1～2h，菌液OD₆₀₀＝600，制得用于固定化的菌体，并将菌体固定在碱活化皮革载体上，获得经碱活化皮革固定化的枯草芽孢杆菌CLB。枯草芽孢杆菌 CLB漆酶先将介体H₂O氧化成羟基自由基（HO•），同时被激发的电子与O₂结合成超氧阴离子自由基（•O₂ ^-），最终羟基自由基和超氧阴离子自由基将制浆竹片表层与单质Si、SiO₂等硅杂质结合的糖类、脂类、树脂酸、脂肪酸等氧化为CO₂、H₂O等小分子物质，单质Si、SiO₂等游离出来，与多酶净化处理溶液中的CO₂反应形成H₄SiO₃沉淀被分离出来。竹片过滤、洗涤除去多酶净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率≥90%。显著减少了竹浆生产和碱回收过程中的“硅干扰”，进而提高竹浆产量、质量和降低生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌，将制革边角废料裁制成0.5×0.5cm的颗粒，在0.075 mol/L NaOH溶液中，50℃，水解4h取出，洗涤至中性，40℃干燥12 h，制得碱活化皮革固定化载体；将枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CLB菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化1h，菌液OD₆₀₀＝600，制得用于固定化的菌体；将碱活化皮革固定化载体浸置于浓度为OD₆₀₀＝600的枯草芽孢杆菌CLB菌液中，4℃，固定反应2h；反应完毕，滤出固定化载体，获得经碱活化皮革固定化的枯草芽孢杆菌；竹片备料，将浆用竹材制成制浆竹片，竹片的尺寸为长15mm、宽10mm、厚8mm，并对竹片进行高频振动筛选，用高压水喷淋洗涤除去杂质及尘埃；配制碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化处理溶液，根据需要按重量比碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌：H₂O＝5：1000配制；将制浆竹片浸入净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO₂，保持净化处理温度30℃，处理时间4h；竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率95%。

实施例2：碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌，将制革边角废料裁制成0.5×0.5cm的颗粒，在0.075 mol/L NaOH溶液中，50℃，水解4h取出，洗涤至中性，40℃干燥12 h，制得碱活化皮革固定化载体；将枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CLB菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化2h，菌液OD₆₀₀＝600，制得用于固定化的菌体；将碱活化皮革固定化载体浸置于浓度为OD₆₀₀＝600的枯草芽孢杆菌CLB菌液中，4℃，固定反应4h；反应完毕，滤出固定化载体，获得经碱活化皮革固定化的枯草芽孢杆菌；竹片备料，将浆用竹材制成制浆竹片，竹片的尺寸为长30mm、宽20mm、厚3mm，并对竹片进行高频振动筛选，用高压水喷淋洗涤除去杂质及尘埃；配制碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化处理溶液，根据需要按重量比碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌：H₂O＝5：1000配制；将制浆竹片浸入净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO₂，保持净化处理温度50℃，处理时间2h；竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率90%。

实施例3：碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌，将制革边角废料裁制成0.5×0.5cm的颗粒，在0.075 mol/L NaOH溶液中，50℃，水解4h取出，洗涤至中性，40℃干燥12 h，制得碱活化皮革固定化载体；将枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CLB菌粉按重量比菌粉：水＝1:10混合活化1.5h，菌液OD₆₀₀＝600，制得用于固定化的菌体；将碱活化皮革固定化载体浸置于浓度为OD₆₀₀＝600的枯草芽孢杆菌CLB菌液中，4℃，固定反应3h；反应完毕，滤出固定化载体，获得经碱活化皮革固定化的枯草芽孢杆菌；竹片备料，将浆用竹材制成制浆竹片，竹片的尺寸为长20mm、宽15mm、厚5mm，并对竹片进行高频振动筛选，用高压水喷淋洗涤除去杂质及尘埃；配制碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌净化处理溶液，根据需要按重量比碱活化皮革固定枯草芽孢杆菌：H₂O＝5：1000配制；将制浆竹片浸入净化处理溶液中，通入锅炉经净化处理的烟气CO₂，保持净化处理温度40℃，处理时间3h；竹片过滤、洗涤除去净化处理溶液后即可用于制浆，竹片表层Si杂质的去除率93%。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明选取的枯草芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）CLB，是从在中国普通微生物菌种保藏管理中心购买得到的。