CN106277349B - 一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法，所述方法包括以下步骤：⑴将阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)溶解到水中，制成溶液；⑵将浆料纤维加入到所制得的CPAM溶液中进行吸附，使浆料浓度为0.1‑0.8％。搅拌30‑60min，过滤，洗涤；⑶再将制得的纤维载体放入浓度为0.1‑0.25％的果胶酶溶液进行吸附，过滤，洗涤。利用本发明所制备的固定化酶具有较高的酶活力，能够降低白水阳离子需求量，进而降低工厂处理白水的成本。

Description

一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种处理造纸白水的固定化酶，具体地说，是涉及一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法。
背景技术：
随着全球水资源的紧缺和污染程度的不断加深，工业用水回用及零排放己成为科技界和企业界的热门话题。造纸行业是世界上最重要的工业之一，虽然正在从传统工业向环境友好型发展，但是它仍然面临着许多问题制约着它的发展。造纸过程的一个特点就是消耗大量的水，2015年吨浆纸平均取水量为70m3,与国外30-50m3的取水量还有很大差距。因此，如何循环利用水资源成为了造纸工业关注的问题。
从目前国际上相关技术的发展情况来看，在纸机的白水***实行白水封闭循环，减少新鲜水的使用和废水排放，同时能从循环白水中回收有用的纤维和填料，降低生产成本是较为可行的方案，因此得到了国内外造纸工作者的认同。但随着白水封闭循环程度的不断提高和白水循环次数的增加，白水中的溶解和胶体物质也将逐渐积累，其中有机抽出物一般都带负电荷，所以称为“阴离子垃圾”。阴离子垃圾不断累积，使***阳离子需求量升高，导致化学助剂失效，严重影响纸机湿部操作和最终产品质量。
造纸原料中的果胶大部分是由甲基化的D-半乳糖醛酸单元组成的聚半乳糖醛酸酯，生产过程中产生果胶类物质，尤其是碱性过氧化氢漂白后产生大量的脱甲基的聚半乳糖醛酸类物质，是阴离子垃圾的主要来源。聚半乳糖醛酸的阳离子需求量与其分子聚合度有关。利用果胶酶处理H2O2漂白机械浆悬浮液或滤液，能够分解其中的带负电的果胶和果胶酸，使其降解成单体半乳糖醛酸，从而有效地降低阳离子需求量。
虽然游离酶具有许多优点，但同时存在许多缺点：对环境十分敏感，价格通常较昂贵且很难从催化反应体系中回收和重复利用；并且反应完成后难以与产物分离造成产物污染等。而造纸白水的成分复杂，封闭时白水的温度一般较高(55～60℃)，酶容易失活，这些条件都限制了酶在造纸工业中的推广和应用。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法，使酶催化反应能够像化学催化剂一样在多相反应过程中进行操作，提高酶的稳定性，使固定化酶有效降低白水阳离子需求量的同时，能够回收和反复使用。
为实现本发明的目的，所采用的技术方案是：
一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法，包括如下步骤：
⑴将阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)溶解到水中，制成溶液；
⑵将浆料纤维加入到步骤⑴所制得的阳离子聚丙烯酰胺溶液中，使浆料浓度为0.1-0.8％。搅拌30-60min，然后用布氏漏斗过滤，洗涤；
⑶将步骤⑵制得的纤维载体放入浓度为0.1-0.25％的果胶酶溶液中，使浆料纤维浓度为0.1-0.8％，搅拌30-60min，用布氏漏斗过滤，洗涤；
为进一步实现本发明目的，所述CPAM水溶液的浓度优选为0.1-1g/L。
本发明的有益效果如下：
利用本发明所提供的方法制得的固定化酶，酶活力达989U/g，重复使用六次后能保持10％的初始酶活力，能够将白水阳离子需求量下降20％左右。
本发明利用造纸过程中的主要原料-浆料纤维为载体，通过造纸中常用的化学品CPAM来固定果胶酶。浆料纤维为造纸***中主要原料，CPAM为造纸常用造纸品，以其为载体固定化果胶酶定向处理造纸白水时，当其效果下降至一定值后，可将其直接排放于白水中，不会对造纸白水***造成干扰或外源性污染，省去回收工序。
现有技术尚未报道利用浆料纤维通过CPAM固定化酶处理造纸白水。果胶酶可以催化水解白水中的聚半乳糖醛酸类物质，从而去除白水中的阴离子垃圾。通过对果胶酶进行固定化处理后，提高生物酶的操作稳定性，用其降解白水中的聚半乳糖醛酸类物质，从而降低白水阳离子需求量，减轻阴离子垃圾对造纸***的危害，降低处理白水成本。
附图说明
图1为本发明不同用量的固定酶对白水的处理效果。
具体实施方式：
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。以下实施例用于说明本发明，本发明的保护范围应当包括但不限于本实施例所公开的技术内容。
一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法，包括如下步骤：
⑴将阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)溶解到水中，制成溶液；
⑵将浆料纤维加入到步骤⑴所制得的阳离子聚丙烯酰胺溶液中，使浆料浓度为0.1-0.8％。搅拌30-60min，然后用布氏漏斗过滤，洗涤；
⑶将步骤⑵制得的纤维载体放入浓度为0.1-0.25％的果胶酶溶液中，使浆料纤维浓度为0.1-0.8％，搅拌30-60min，用布氏漏斗过滤，洗涤；
为进一步实现本发明目的，所述CPAM水溶液的浓度优选为0.1-1g/L。
采用以下具体的制备实例来说明具体的操作方法以及效果。本发明中没有特殊的说明的均为重量百分比。
实施例1
一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法，步骤如下：
⑴将0.5g阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)溶解到100mL水中，制成浓度为5g/L的溶液。
⑵将0.5g浆料纤维加入到100mL步骤⑴所制得的阳离子聚丙烯酰胺溶液中，使浆料浓度为0.5％，搅拌30min，然后用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤。
⑶将步骤⑵制得的纤维载体放入100mL浓度为0.25wt％的果胶酶溶液中，使浆料纤维浓度为0.5wt％，搅拌30min，用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤，冷藏备用，制得处理造纸白水用纤维状载体固定化酶。
实施例2
一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法，步骤如下：
⑴将0.6g阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)溶解到100mL水中，制成浓度为6g/L的溶液。
⑵将0.5g浆料纤维加入到100mL步骤⑴所制得的阳离子聚丙烯酰胺溶液中，使浆料浓度为0.5％，搅拌30min，然后用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤。
⑶将步骤⑵制得的纤维载体放入100mL浓度为0.25％的果胶酶溶液中，使浆料纤维浓度为0.5％，搅拌60min，用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤，冷藏备用，制得处理造纸白水用纤维状载体固定化酶。
实施例3
一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法，步骤如下：
⑴将0.5g阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)溶解到100mL水中，制成浓度为5g/L的溶液。
⑵将0.4g浆料纤维加入到100mL步骤⑴所制得的阳离子聚丙烯酰胺溶液中，使浆料浓度为0.4％，搅拌30min，然后用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤。
⑶将步骤⑵制得的纤维载体放入100mL浓度为0.1％的果胶酶溶液中，使浆料纤维浓度为0.4％，搅拌30min，用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤，冷藏备用。制得处理造纸白水用纤维状载体固定化酶。
性能检测:
⑴酶活力检测
为说明本发明固定化酶的酶活情况，以实施例1制备的固定化双酶为例，使用DNS试剂法测定固定化果胶酶的酶活力，达到989U/g。
⑵降低白水阳离子需求量性能检测
利用本发明实施例1制备的固定化酶处理白水，白水的阳离子需求量(CD)的变化如图1所示。白水的初始阳离子需求量为684μmol/L，在反应5分钟时白水的阳离子需求量下降到了600μmol/L左右，下降了14％，在反应10分钟时白水的阳离子需求量最多下降到了580μmol/L，下降了17.3％。

Claims (3)

1.一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
⑴将0.5g阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)溶解到100mL水中，制成浓度为5g/L的溶液;
⑵将0.5g浆料纤维加入到100mL步骤⑴所制得的阳离子聚丙烯酰胺溶液中，使浆料浓度为0.5％，搅拌30min，然后用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤;
⑶将步骤⑵制得的纤维载体放入100mL浓度为0.25wt％的果胶酶溶液中，使浆料纤维浓度为0.5wt％，搅拌30min，用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤，冷藏备用，制得处理造纸白水用纤维状载体固定化酶。
2.一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法，其特征在于：步骤如下：
⑴将0.6g阳离子聚丙烯酰胺溶解到100mL水中，制成浓度为6g/L的溶液;
⑵将0.5g浆料纤维加入到100mL步骤⑴所制得的阳离子聚丙烯酰胺溶液中，使浆料浓度为0.5％，搅拌30min，然后用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤;
⑶将步骤⑵制得的纤维载体放入100mL浓度为0.25％的果胶酶溶液中，使浆料纤维浓度为0.5％，搅拌60min，用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤，冷藏备用，制得处理造纸白水用纤维状载体固定化酶。
3.一种用于处理造纸白水的固定化酶的制备方法，其特征在于：步骤如下：
⑴将0.5g阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)溶解到100mL水中，制成浓度为5g/L的溶液;
⑵将0.4g浆料纤维加入到100mL步骤⑴所制得的阳离子聚丙烯酰胺溶液中，使浆料浓度为0.4％，搅拌30min，然后用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤;
⑶将步骤⑵制得的纤维载体放入100mL浓度为0.1％的果胶酶溶液中，使浆料纤维浓度为0.4％，搅拌30min，用布氏漏斗过滤，用去离子水洗涤，冷藏备用, 制得处理造纸白水用纤维状载体固定化酶。
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