非接触性印刷废纸的酶促脱墨

　　非接触性印刷废纸的酶促脱墨王峥，胡惠仁（天津轻工业学院，天津300222）重探讨了办公室废纸如复印纸、激光打印纸的油墨、印刷方法、脱墨难度所在，讲述了利用纤维素酶脱墨的原理、方法、优点。

　　在当今环保呼声日益高涨的形势下，废纸的回收利用率越来越高。1997年，全世界废纸回收利用已达到当年纸和纸板生产量的42.72+.世界上较发达的国家如美国、日本等都建立了较好的废纸回收、利用系统，而美国更是世界上废纸出口量*多的国家。随着造纸和印刷业的发展，废纸种类已经从废旧书刊、报纸、书写纸发展到高级印刷纸和大量的办公自动化用纸，而且后者的比重不断增加。复印纸、激光打印纸可称之为“非接触性印刷纸”这类纸属于适量较好的纸张，很有回收利用价值。而由于油墨种类的不同、油墨与纸张结合方式的不同，这种纸的脱墨方法与以前是完全不同的。本文将主要介绍非接触性印刷所使用的油墨和印刷的方法、酶促脱墨的原理、酶促脱墨的方法和条件。

　　油墨与印刷方法非接触性印刷纸是指现代办公用纸，它的不同之处在于印刷所用的油墨不是真正的“油墨”而是以热塑性树脂为主，再加入烯烃、颜料、电荷控制剂、流动化剂等添加剂。印制时，加热油墨使其熔融或加以压力使油墨固定在纸上，比一般印刷多了熔融、固化这两个程序，可以理解，经过这两个程序后，纸与油墨的结合更加牢固，在废纸离解或碎浆过程中，油墨难于与纤维分离，这是脱墨困难的**个原因。另一个脱墨困难的原因是这些热塑性树脂主要是苯乙烯与丙烯酸之类树脂的共聚物，不溶于水，传统的废纸所用的加碱皂化等方式对它不起作用。因此，用传统的化学试剂、机械作用等方法难以奏效。

　　酶促脱墨的原理随着生物酶在造纸工业上应用的不断扩大，人们发现可以利用纤维素酶来解决废纸脱墨的问题。纤维素酶是一种蛋白质，由微生物经深层发酵而得到。它能催化纤维素及其衍生物的水解反应，将纤维素水解为半纤维素、多糖链和单糖。通常使用的纤维素酶是复合酶系，含有外切酶、内切酶、纤维二糖酶、半纤维素酶、果胶酶。酶具有专一性、高效性，在应用时直接作用于反应点，准确、高效的完成任务，这样就保证了经济效益。而酶本身是一种蛋白质，不存在对环境的污染问题，在实践中人们还发现，加入纤维素酶后，降低了脱墨浆的打浆度，改善了纸浆的滤水性能，提高纸的紧度和结合程度。综合考虑作用效率、经济效益、环境保护这几个方面，可以说用纤维素酶促脱墨是较好的选择。

　　那末，酶促脱墨的机理是什么呢，目前，这个问题还没有定论。Guruagual等人研究认为：纤维素酶首先作用于纤维结构的不规则区域，如扭结345678，使纤维强度减弱。废纸上的油墨和纤维粘接边界附近，由于油墨的作用，使纤维受力不同于无油墨处的纤维，从而导致纤维的这些部位发生变形，类似于结状的结构node=./78成为纤维素没有先进攻的部位。在纤维素酶的作用下，这些部位的纤维结构变得疏松，油墨和纤维的连接减弱，油墨粒子易于从纤维上分离下来，再通过浮选除去。作用后的纤维，经过抄片和干燥。疏松的细胞壁会部会塌陷，使纤维变形，导致透气度下降。而由于纤维水解会破坏纤维长度和结合力，脱墨浆的撕裂指数会有所下降。也有人认为，纤维素酶在脱墨中的主要作用是削弱纤维质材料间的联接键，油墨粒子，特别是大粒度的在纤维团分裂期间浮选在此过程中沉积或在机械作用下破裂为小颗粒，而纤维变得细纤维化。总的来说，纤维素酶的作用是破坏纤维间的连接。但在此过程中，油墨有何变化，油墨与纤维间的连接是怎么变化的，还没有一个较好的解释。

　　与其它脱墨方式相比，酶促脱墨使纸浆的比容增大，比表面积降低。这可能是因为纤维素酶促进了纤维之间的润涨，纤维尺寸变大，这样会有利于纤维表面油墨的脱除。比表面积的降低，又减少了油墨被吸附到纤维上的机会，因此，纸浆的白度提高了。

　　酶促脱墨的方法和条件脱墨的方法是先将废纸撕成25mmx25mm纸片，在打浆机中疏解，浓缩至尽量高的浓度（在低温下储存）。使用时将废纸浆适当稀释，在低速搅拌下打散，用稀硫酸调节pH值至约中性，加热至50G，加入脱墨剂，搅拌一定时间，洗涤，浮选，即得脱墨浆。其中的搅拌速度需要控制好，过高的搅拌速度会将纤维打的过小，用这种纸浆抄出的纸强度指标不理想。而搅拌速度过低，纤维与油墨分离不够充分。

　　影响酶促脱墨的因素有：制浆方法、反应时间、反应温度、pH、搅拌速度、脱墨助剂种类及用量等。

　　制浆方法。碎浆有两种方法：切碎和疏解。用高速搅拌机切碎废纸浆，将纤维切的很碎小，打碎了纤维的扭结、缠绕，油墨从中脱离出来，因此对于脱墨是有好处的。但是，纤维过于细小，会给浮选带来麻烦，油墨粒子与细小纤维同时浮到浮选槽液面*上面，不易分开，纤维损失很多。另外，过细的纤维会使再生纸的强度指标下降。因此，应该使用疏解方法来碎浆。具体方法是先将25mmx25mm废纸片浸入水中，泡一'定时间，然后放到疏解机中进行疏解。疏解的优点是基本不会截断纤维，*大限度的保持了纤维的长度，在浮选后纤维的损失少了，也使再生纸的性质较好。

　　反应时间。根据酶反应的时间曲线确定，一般在30min左右。

　　温度、pH，即酶作用的*佳温度、pH，一般温度在4555G，pH在68.搅拌速度。搅拌速度要适中，快了会使纤维损失加大，过慢则会造成酶作用的不均匀，使脱墨效果打了折扣。

　　脱墨助剂。主要是纤维素酶和表面林纸体化是造纸丁业的某西北轻工业学孔院葆化青系魏系丽陕芬西咸阳本出活性剂。适当提高酶的用量有利于油墨粒子的脱落分离，能提高脱墨浆的白度。但用量过高，白度反而降低，脱墨效果下降。这是由于酶作用过于强烈，油墨粒子过度分散，给浮选脱出带来困难。而且酶用量过大，会促进酶与底物反应后产物的复杂性，导致大量糖的生成，使脱墨浆的强度下降。表面活性剂也会影响脱墨效果，在酶作用的同时加入表面活性剂，可以使油墨更好的与纤维分离。

　　酶脱墨需进一步研究的内容尽管酶脱墨研究在各方面均有不少成果，然而还有许多关键性问题没有解决，酶脱墨的*佳工艺条件还没确定，今后需在以下几方面作进一步研究。

　　通过研究酶和纤维表面的作用机理，以期进一步完善酶脱墨机理理论。

　　研究填料、施胶剂、添加物和浆中各界贸易组织已经成为现实，而我国造纸工业将面临着严峻的挑战。造纸工业是目前轻工业中为数不多的产品供不应求的行业，每年全国要花费近50亿美元进口造纸产品。长期以来，我国造纸工业走了一条以非木材纤维为主要原料的道路，木浆发展十分缓慢，2000年我国造纸工业原料，国产加进口木浆仅占8O，世界造纸工业原料木浆比重平均达到99O，造纸工业发达国家则在95O以上。木浆比重低，大量使用草浆，也是导致我国制浆造纸工业产品档次低、企业规模小、技术落后、污染严重的主要原因之一。同时也制约了我国造纸工业的发展，要彻底改变我国造纸工业的落后局面，就必须发展木浆造纸，实现林纸一体化。种离子杂质对酶脱墨的影响。

　　进一步研究油墨组成类型和印刷工艺对酶脱墨的影响。

　　发现新的更为有效的酶制剂品种。

　　摸索出*佳的酶脱墨条件和工艺。

　　结束语酶作为催化剂用于废纸脱墨，是生物技术在造纸工业上的一次成功应用。随着生物技术的不断发展与应用，将会生产出效能更高、适用条件更宽泛、成本更低廉的脱墨用酶。而在造纸工业的其他领域，生物酶的应用也越来越广，例如聚木糖酶用于漂白等。造纸工业应加强与生物化工领域的合作，使造纸工业向着高效率、低污染、低成本的方向快速发展，更好的为生产、生活服务。

(完)