阅读说明：本技术 一种高效环保生物脱墨剂 (A kind of high-efficiency environment friendly Biologic Deinking Agent ) 是由 徐珂 孟勇 张秀红 尤雅 黄甜 李雪梅 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及废纸脱墨技术领域,一种高效环保生物脱墨剂,各组分按重量百分比计：脱墨酶40％～80％,中性无机盐5％～12％,甘油5％～12％,水10％～30％；脱墨酶包括脂肪酶和纤维素酶。本发明具有具有适合不同条件下的脱墨工艺、避免使用表面活性剂、可彻底分解油墨、反应条件温和以及对环境友好的技术效果。(The present invention relates to deinking technical field, a kind of high-efficiency environment friendly Biologic Deinking Agent, each component by weight percentage: deinking enzyme 40%~80%, neutral inorganic 5%~12%, glycerol 5%~12%, water 10%~30%；Deinking enzyme includes lipase and cellulase.The present invention is with having the deinking process being suitble under different condition, avoid using surfactant, can thoroughly decompose that ink, reaction condition be mild and environmentally friendly technology effect.)

一种高效环保生物脱墨剂

技术领域

本发明属于废纸脱墨技术领域，具体地说，涉及一种生物脱墨剂。

背景技术

废纸在造纸工业所占的比重越来越大，已成为造纸工业的重要原料。废纸再生的关键是必须有效的去除印刷在纸上的油墨，常用的油墨去除法有化学法和生物酶法。

化学脱墨剂是包含氢氧化钠、硅酸钠、螯合剂、过氧化氢和表面活性剂等在内的复杂混合物，化学脱墨工艺通常在pH 9.5～11.0下脱墨，然而废纸纤维易在碱性条件下发黄，因此常在脱墨结束后采用还原性漂白工序，添加过氧化氢用以二次漂白。使用化学脱墨剂脱墨存在脱墨白度低、化学品用量大、环境污染负荷大，且油墨容易二次沉积，不符合可持续发展理念的缺点。

生物脱墨剂可以提高脱墨效率、减少纤维流失、减少化学品用量、清洁生产、节省能源、降低物耗，从而达到提高生产效率、降低生产成本的目的，适应现有的大多数脱墨工艺。

然而，现有技术中虽采用了生物脱墨剂进行废纸脱墨，但为了提高脱墨效果，还是无可避免地使用了表面活性剂等物质。其中非离子表面活性剂可通过废纸回用过程释放到自然界中，高浓度的非离子表面活性剂强烈刺激皮肤和眼睛。此外，表面活性剂等化学物质使得脱墨成本增加，废水处理成本大且处理困难，表面活性剂还存在侵蚀设备的问题。

发明内容

针对现有技术中上述的不足，本发明的目的在于提供一种高效环保生物脱墨剂，采用该生物脱墨剂，具有适合不同条件下的脱墨工艺、避免使用表面活性剂、可彻底分解油墨、反应条件温和以及对环境友好的优势。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脱墨酶40％～80％，中性无机盐5％～12％，甘油5％～12％，水10％～30％；脱墨酶包括脂肪酶和纤维素酶。

优选的，按重量百分比计：脂肪酶20％～40％，纤维素酶20％～40％。

优选的，各组分按重量百分比计：脂肪酶25％～35％，纤维素酶25％～35％，中性无机盐6％～10％，甘油6％～10％，水18％～25％。

优选的，脱墨酶还包括木聚糖酶。

优选的，各组分按重量百分比计：脂肪酶20％～40％，纤维素酶10％～20％，木聚糖酶10％～20％，中性无机盐5％～12％，甘油5％～12％，水10％～30％；纤维素酶与木聚糖酶的占比为4:6～5:5。

优选的，所述脂肪酶的酶活为50000u/ml，所述纤维素酶的酶活为2000u/ml。

优选的，所述木聚糖酶的酶活为1200u/ml。

优选的，所述中性无机盐为氯化钠、硫酸镁或硫酸钠中的一种；所述脱墨酶的工作温度为40℃～75℃。

优选的，所述脱墨酶的工作温度为40℃～60℃。

优选的，所述高效环保生物脱墨剂适用于书籍、杂志、旧新闻纸等废纸的脱墨；所述废纸与所述高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.01％～0.025％。

本发明的技术原理：

当前用于脱墨的生物酶中，纤维素酶和木聚糖酶属于脱墨效果优良的一种酶，但纤维素酶和木聚糖酶对纤维的损伤程度大。脂肪酶作用于油墨，对纤维无损伤，因此其脱墨浆强度最高。

本发明通过将纤维素酶和脂肪酶共同作用于废纸，使用混合酶脱墨后的浆料的耐破性能均有所提高，且混合酶的用量与单一酶用量相较，用量更低，脱墨效果好。

为了进一步提高脱墨效果，本发明还可以加入木聚糖酶，纤维素酶因存在降解纤维素的作用，对强度有所影响。加入木聚糖酶后，其白度、油墨脱除率效果优于使用纤维素酶与脂肪酶的组合、脂肪酶与木聚糖酶的组合。此外，脱墨浆的滤水性得到很大程度的改善，是由于：虽然纤维素酶对纤维的降解性强，但由于有一部分纤维素酶被木聚糖酶替换，导致打浆度上升，因而滤水性得到改善。

一定量的表面活性剂与脱墨酶作用时，酶的活性中心存在于分子内部的结构域界面上，这些结构区域是疏水性的，但与外界连通，此时，表面活性剂的疏水一端可能进入疏水性的结构区域内，使酶失活。随着表面活性剂浓度的增大，同一酶分子与表面活性剂结合的数目增多，导致表面活性剂与酶分子的作用太强，进而破坏酶的活性。

利用脂肪酶与纤维素酶或者脂肪酶、纤维素酶与木聚糖酶对废纸的油墨与纤维间结合点的水解作用，可以使油墨和纤维间的连接变得松弛，从而让油墨与纤维易于分离，促进油墨粒子的脱除，再通过适当的机械作用，使油墨粒子与纤维完全剥离。

本发明以甘油和中性无机盐组合用作混合稳定剂，稳定脂肪酶、纤维素酶和木聚糖酶，且混合稳定剂的稳定效果优于单一稳定剂的稳定效果，其酶活力得到提高，增强了酶的使用效果。

混合稳定剂与脂肪酶、纤维素酶和木聚糖酶共同作用于废纸，在发挥协同作用下，最大程度上发挥了酶的使用效果，可以在不使用表面活性剂的情况下，达到相同的脱墨效果。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的生物脱墨剂有着较广泛的pH耐受范围，耐温性能良好，适合不同pH及温度的脱墨工艺；

(2)本发明的生物脱墨剂可完全替代化学脱墨剂用于废纸脱墨，且可在不使用表面活性剂的情况下，达到联合表面活性剂使用的同等脱墨效果；

(3)本发明的生物脱墨剂可彻底分解油墨，不会出现传统化学法脱墨后油墨容易再次沉积的问题；

(4)本发明的生物脱墨剂反应条件温和，环境友好，减轻废水处理负荷。

附图说明

图1为本发明中脂肪酶对pH的耐受性能曲线图；

图2为本发明中脂肪酶对温度的耐受性能曲线图；

图3为本发明中纤维素酶对pH的耐受性能曲线图；

图4为本发明中纤维素酶对温度的耐受性能曲线图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例提供的一种高效环保的生物脱墨剂进行具体说明。

脂肪酶和纤维素酶的耐酸、耐温性能如图1至图4所示。

实施例1

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶20％，纤维素酶20％，氯化钠5％，甘油5％，水10％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为40℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.01％。

实施例2

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶25％，纤维素酶25％，氯化钠6％，甘油6％，水15％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为50℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.012％。

实施例3

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶40％，纤维素酶40％，氯化钠8％，甘油8％，水18％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为55℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.018％。

实施例4

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶31％，纤维素酶30％，硫酸镁10％，甘油8％，水18％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为60℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.025％。

实施例5

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶35％，纤维素酶35％，硫酸镁12％，甘油10％，水25％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为70℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.015％。

实施例6

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶32％，纤维素酶30％，硫酸钠10％，甘油12％，水20％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为75℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.02％。

实施例7

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶20％，纤维素酶10％，木聚糖酶10％，氯化钠5％，甘油5％，水10％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml，木聚糖酶的酶活1200u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为40℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.01％。

实施例8

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶25％，纤维素酶15％，木聚糖酶15％，氯化钠6％，甘油6％，水15％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml，木聚糖酶的酶活1200u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为50℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.012％。

实施例9

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶40％，纤维素酶16％，木聚糖酶24％，氯化钠8％，甘油8％，水18％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml，木聚糖酶的酶活1200u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为55℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.018％。

实施例10

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶32％，纤维素酶20％，木聚糖酶20％，硫酸镁10％，甘油8％，水18％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml，木聚糖酶的酶活1200u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为60℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.025％。

实施例11

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶35％，纤维素酶18％，木聚糖酶18％，硫酸镁12％，甘油10％，水25％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml，木聚糖酶的酶活1200u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为70℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1:0.015％。

实施例12

一种高效环保生物脱墨剂，各组分按重量百分比计：脂肪酶35％，纤维素酶20％，木聚糖酶20％，硫酸钠10％，甘油12％，水20％。

脂肪酶的酶活为50000u/ml，纤维素酶的酶活为2000u/ml，木聚糖酶的酶活1200u/ml。

本实施例的生物脱墨剂的工作温度为75℃。

本实施例的废纸与高效环保生物脱墨剂的添加比例为1：0.02％。

实验例1

本实验例选用脱墨效果较优的实施例6作为实验组，用以与其他脱墨剂的脱墨效果进行对比。

将(1)实施例6的生物脱墨剂；(2)实施例6的生物脱墨剂+表面活性剂；(3)化学脱墨剂，这三种脱墨剂进行脱墨效果对比。

(1)的脱墨工艺：

在水力碎浆机内预先加入50℃的水，再按每吨绝干废纸加入200g/t生物酶，充分混匀后，加入废纸(旧新闻纸)，控制浆浓为15％，废纸碎浆脱墨20min，再经浮选、洗涤工序后得到脱墨浆A。

(2)的脱墨工艺：

在水力碎浆机内预先加入50℃的水，再按每吨绝干废纸加入200g/t生物酶、0.2％表面活性剂(市售脱墨表面活性剂)，充分混匀后，加入废纸(旧新闻纸)，控制浆浓为15％，废纸碎浆脱墨20min，再经浮选、洗涤工序后得到脱墨浆B。

(3)的脱墨工艺：

在水力碎浆机内预先加入50℃的水，再按每吨绝干废纸加入0.8％化学脱墨剂，调节pH10.0，充分混匀后，加入废纸(旧新闻纸)，控制浆浓为15％，废纸碎浆脱墨20min，再经浮选、洗涤工序后得到脱墨浆C。

将脱墨浆A、B和C进行脱浆效果对比，结果如表1所示。

表1脱墨浆对比实验结果

测定项目	脱墨浆A	脱墨浆B	脱墨浆C
				白度(％)	57.9	56.4	54.8
残余油墨量值(mg/kg)	154.6	149.7	576.5
				纤维总得率(％)	76.43	77.21	70.28

由表1可知，生物脱墨剂的脱墨效果优于化学脱墨剂，且(1)与(2)相比，未添加表面活性剂与添加表面活性剂相比，其脱墨浆的白度、残留油墨量值以及纤维总得率差异较小，脱墨效果相当。

综上所述，本发明的生物脱墨剂具有适合不同条件下的脱墨工艺、避免使用表面活性剂、可彻底分解油墨、反应条件温和以及对环境友好的优势。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。