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酶在废纸回用生产中的应用研究及进展

- ORCID：
吕文志 ¹
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曹双封 ²
- ORCID：
李晓凤 ¹
- ORCID：
王润平 ¹
- ORCID：
王芳 ¹
- ORCID：
吴啟银 ¹
- ORCID：
龙柱 ³
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1. 黔南民族师范学院化学化工学院，贵州都匀，558000； 2. 都匀市民族中学，贵州都匀，558000； 3. 江南大学纺织科学与工程学院造纸研究室，江苏无锡，214122

中图分类号： TS724； Q55

最近更新：2021-09-14

DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2021.03.09

摘要

随着我国经济从高速发展过渡到高质量发展阶段，以及国家对洋垃圾进口限令的颁布实施，导致废纸价格节节攀升，废纸的高效集约利用显得尤为重要。本文介绍了各种生物酶在废纸回用生产中的相关应用研究及进展，重点对其在废纸脱墨、胶黏物控制、浆料漂白、打浆及废水处理等方面的应用研究进展作了阐述，并就其在废纸回用领域应用时存在的主要问题和应用前景进行了讨论和展望。

关键词

废纸; 回用; 酶; 应用

虽然我国纸和纸板产量已多年稳居世界第一，但困扰我国造纸工业发展的原料问题依然突出。为此，我国造纸企业曾不得不长期依靠大量进口废纸，来解决原料短缺的矛盾。以2017年为例，我国进口废纸量约3000万t，约占全国废纸造纸原料总量的40%^［

1］。但随着我国经济从高速发展过渡到高质量发展阶段，绿色低碳成为新的发展趋势和要求，我国的废纸利用政策也相应发生根本转变^{［参考文献 2

百度学术}2］。2018年6月，国务院发布《全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》，提出将全面禁止洋垃圾入境，废纸作为洋垃圾的一种将逐渐被禁止进口。2020年1—9月，我国累计进口各类废纸448万t，比2019年同期减少364万t，同比下降45%，2021年废纸原料“零进口”已成定局^{［参考文献 3

百度学术}3］。而国内回收废纸受可回收总量制约，在未来提高有限，因此不可避免地导致废纸价格攀升。在此背景下，对废纸进行更好的集约利用，成为影响我国造纸行业可持续发展的一个关键。

废纸回用除不可避免会造成纤维强度损伤外，油墨脱除和胶黏物控制是其面临的最主要障碍，为此，废纸回用生产中需要添加大量各类造纸化学品，以用于再生纤维浆脱墨、漂白、纸张增强及胶黏物控制等。但过度使用造纸化学品也会带来一系列生产和质量问题，如损伤纤维强度、产生大量阴离子垃圾及增加废水处理厂负荷等。而生物酶可替代部分造纸化学品且更好地用于造纸生产，一方面酶有极高的催化效率，通常酶的催化效率比非酶催化剂高10⁷～10¹³倍^［

4］；另一方面酶催化反应具有专一性，只对特定底物起作用，不影响其他原料的使用。此外，酶作为一种蛋白质，很容易被生物降解，因此更加绿色环保。笔者拟对废纸回用生产中所用主要酶的种类及基本特性加以概述，并结合废纸回用的不同具体工段，分别对生物酶在废纸脱墨、胶黏物控制、打浆、浆料漂白及废水处理中的研究应用进展进行阐述。

1 废纸回用中主要用酶种类及基本特性

相比以原生木浆、草浆等为原料的造纸生产，再生纤维造纸生产过程更为复杂，不但要面对纤维强度降低带来的困难，还要解决废纸原料脱墨及生产过程中的浆料滤水性能差、胶黏物难控制等问题。当然，这些问题的存在也为生物酶的应用提供了更多的可能。根据作用对象及应用原理，可将废纸回用生产中所用的生物酶归为三大类：一是纤维素酶、半纤维素酶及木质素分解酶等，它们直接作用于植物纤维的纤维素、半纤维素及木质素，可通过对纤维表面的修饰及改性，实现降低打浆能耗、增强纸张机械性能、改善浆料滤水性能、提高废纸脱墨及漂白效果等；二是脂肪酶或酯酶，可使各类脂肪、树脂中的酯键断裂，被用于废纸脱墨、胶黏物控制等方面；三是淀粉酶、果胶酶及蛋白酶等，可在纸机清洗、辅助脱墨等方面发挥作用。当然，实际应用中往往是以一种酶为主，辅以一种或多种其他类型酶组成复合酶，发挥其协同效应。关于废纸循环回用生产中主要用酶的种类、作用及其应用如表1所示。

表1 废纸循环回用中酶的作用及主要应用

Table 1 Function and main application of enzymes in waste paper recycling

种类	作用	主要应用
淀粉酶	分解淀粉	淀粉糊化、纸机清洗、脱墨
纤维素酶	分解纤维素	打浆、漂白、柔软剂、脱墨
半纤维素酶	分解半纤维素	漂白、打浆、脱墨
漆酶	分解木质素	脱墨、打浆、漂白、废水处理
脂肪酶/酯酶	分解脂肪、酯类物质	胶黏物控制、脱墨

2 酶在废纸回用生产中的应用

目前，以废纸为原料的纸种主要是新闻纸、箱纸板两大类，纸板的芯层及有些文化用纸、生活用纸也会以废纸为原料。尽管这些纸种生产工艺不尽相同，但基本都涉及脱墨、胶黏物控制及打浆处理等，此外，新闻纸、文化用纸及卫生纸等纸种还需要对再生纤维浆进行漂白。图1是新闻纸厂脱墨工段的工艺流程图，是废纸回用制浆的典型工艺。以下将从脱墨、胶黏物控制、浆料漂白、打浆及废水处理5个方面，对目前酶在造纸中的应用研究进展分别加以阐述。

图1 新闻纸厂脱墨工段工艺流程

Fig. 1 Process flow of deinking section in newsprint mill

2.1 脱墨

脱墨是实现废纸高效利用非常关键的步骤，它是将附着于纤维表面的油墨剥落，再通过洗涤或浮选将其与纤维分离，获得符合要求的再生纤维的过程。根据油墨和废纸种类，选择合适的脱墨剂，并辅以一定的机械作用或加热处理等，可破坏纤维与油墨粒子之间的黏结力，使油墨脱落并乳化分散在水中，从而实现废纸脱墨。传统脱墨剂通常由各类非离子、阴离子表面活性剂构成，综合利用表面活性剂的渗透、乳化、分散及起泡等作用，对油墨产生脱除效果。传统脱墨工艺还需要借助烧碱、氧化剂及其他助剂，长时间的高温、高碱作用会对纤维造成损伤。酶脱墨是利用生物酶破坏油墨或者纤维表面的某些化学键，削弱油墨和纤维之间的黏结力，从而达到促进脱墨的目的。

2.1.1 纤维素酶、半纤维素酶

纤维素酶能够水解纤维素链中的1，4-β-D-葡萄糖苷键，根据催化机理，可将纤维素酶分为1，4-β-D-内切聚葡萄糖酶、1，4-β-D-外切聚葡萄糖酶和β-葡萄糖苷酶3类^［

5］。它们可以单独或联合作用，其中内切聚葡萄糖酶主要攻击纤维素链上无定形区的糖苷键，可随机切断纤维素链，使其平均聚合度降低，在造纸工业应用较为广泛。作为半纤维素的主要成分，聚木糖是一种结构复杂的异质多糖。聚木糖酶，主要是1，4-β-D-内切聚木糖酶，能催化水解聚木糖中的1，4-β-D-木糖苷键使其转化为小寡糖、木二糖等低聚木糖^{［参考文献 6-7}6-7］。

Ibarra等^［

8］研究对比了纤维素酶、半纤维素酶、漆酶/介体3类酶配合化学脱墨用于新闻纸、杂志纸及印刷纸板脱墨的效果，发现2种碳水化合物水解酶在用于新闻纸和杂志纸脱墨时效果更好，其中Ultraflo内切聚木糖酶用于新闻纸脱墨时，可使油墨脱除率相比单一化学脱墨提高20%，浆料亮度提高3% ISO~4% ISO，而Viscozyme内切纤维素酶用于杂志纸脱墨时，可使油墨脱除率较单一化学脱墨提高9%，亮度增加2.5% ISO；漆酶/介体体系用于新闻纸、杂志纸脱墨时的效果不佳，所得浆料亮度和油墨脱除率都较差，但用于印刷纸板脱墨时则脱墨效果较好，可使浆料亮度增加3％ ISO。姚华等^{［参考文献 9

百度学术}9］研究评估了实验室培养的高产聚木糖酶用于旧报纸脱墨时的环境适应性，研究首先对该聚木糖酶在适宜脱墨条件下的应用效果进行了探讨，发现在适宜条件下，与未经酶处理浆料相比，该聚木糖酶脱墨可使浆料白度提高2.04% ISO，残余油墨面积降低11.4%；考虑到实际生产应用时的温度、pH值等会偏离最佳应用工艺，为了补偿该偏离可能对酶活造成的损失，实验以增加酶用量的方式进行了补偿，进一步研究表明，在脱墨温度20℃、pH值7.0条件下，酶用量增加至45.87 U/g时，脱墨浆白度相比对照组仍可提高1.94% ISO，残余油墨面积降低11.5%。刘晓丽等^{［参考文献 10

百度学术}10］将纤维素酶Novozyme 476用于办公废纸脱墨，首先通过研究得出最佳脱墨工艺条件为：浆浓6%（质量分数）、pH值8.5、处理温度55℃、处理时间60 min、酶用量2 U/g；然后研究了表面活性剂配合纤维素酶用于脱墨的效果，发现在3种表面活性剂中，平平加OS-15协同纤维素酶脱墨效果最显著，其最佳用量为0.75%（相对绝干纸浆）。

2.1.2 漆酶

漆酶主要来源于真菌和细菌，但在植物及高等动物体内也均有发现。相比细菌漆酶，真菌漆酶具有更好的热稳定性和更宽的pH值适用范围^［

11-12］。漆酶是一种铜蛋白，由蛋白质、配糖基和Cu²⁺组成（见图2），其活性部位的分子结构一般含有4个Cu²⁺，通过肽链与蛋白质结合，铜元素在漆酶的催化活性中起着重要的作用^{［参考文献 4

百度学术}4，13-14］。作为一种苯二酚氧化还原酶，漆酶具有催化降解多种芳香环有机物的功能，因此具有直接攻击木质素结构单元、降低木质素分子质量的能力。但漆酶的氧化还原电势较低，只能氧化降解木质素中的酚型结构单元，而不能氧化占木质素90%的非酚型结构单元；但如果有低分子质量的化合物作为氧化还原介体存在，则漆酶能氧化非酚型木质素结构单元，此类介体包括诸如1-羟基苯并三唑（HBT）、2，2′-连氮-双（3-乙基苯并噻唑-6-磺酸）（ABTS）、丁香酸甲酯、紫脲酸（VLO）等^{［参考文献 15-17}15-17］。

图2 漆酶的组成

Fig. 2 Composition of laccase

Cys：半胱氨酸；Met：蛋氨酸；His：组氨酸。

利用漆酶/介体体系进行废纸脱墨，主要是利用了该体系可以氧化降解木质素非酚型结构单元的特性，进而引发纤维的剥皮作用，使其表面变得光滑，从而削弱了纤维间、纤维与油墨间的结合力，达到促进脱墨的效果^［

18-19］。徐清华等^{［参考文献 20

百度学术}20］将漆酶/介体体系应用于旧报纸脱墨；研究发现，与未经酶处理脱墨浆相比，漆酶/介体体系脱墨后的浆料白度降低，且漆酶用量越多，白度越低，但随着漆酶用量的增加，漆酶/介体体系脱墨后浆料的可漂性显著提高，经H₂O₂漂白后白度可达52.4% ISO，相比对照浆提高了4.2% ISO，且相比对照浆成纸，所得浆料成纸的裂断长、撕裂指数分别提高了20%和13%。虽然采用水性油墨可使柔版印刷更加环保，但此类废纸在进行常规浮选法脱墨时的脱墨效率很低，对其正常回用造成困扰。Fillat等^{［参考文献 21

百度学术}21］研究了漆酶/介体体系在漂白桉木浆、再生纤维脱墨浆、涂布和未涂布办公废纸再生纤维浆等不同浆料中，对蓝色、品红、红色3种颜色油墨的脱色效果；研究发现，该体系对无任何添加剂的漂白桉木浆脱墨效果最好；而对于3种油墨，其对品红和蓝色油墨的脱色效果更好；此外，研究还发现，纸张添加剂会影响漆酶的脱墨效果，特别是添加碳酸钙，其用量超过2 g/L时会使漆酶脱墨效果降低40%以上。

2.1.3 脂肪酶、角质酶

油墨中的连接料大多是各种油类及树脂。脂肪酶用于脱墨的机理是通过使连接料发生水解，将油墨粒子分解细化，然后在水力碎浆机等外力协助下将油墨从纤维上脱离，最后通过浮选或洗涤等后续操作除去^［

8］。关于脂肪酶用于混合办公废纸脱墨已有较多应用研究^{［参考文献 22-23}22-23］。陈鹏等^{［参考文献 22

百度学术}22］对脂肪酶用于混合办公废纸脱墨进行了研究；研究发现，最佳脱墨工艺条件下，脂肪酶CR.L的脱墨效率为86%，成纸白度为80.2% ISO，而脂肪酶PP.L的脱墨效率为91.1%，成纸白度为83.1% ISO。万金泉课题组^{［参考文献 1

百度学术}1］经过深入研究，开发了采用脂肪酶（0.6～0.8 U/g）与表面活性剂（0.5%～1.0%）复配进行浮选脱墨的工艺，与常规碱性脱墨工艺相比，该工艺可使纤维素结晶度降低2.5%，纸浆得率提高2.1%，脱墨浆成纸白度提高4.6%，撕裂指数提高3.5%，裂断长提高27.6%。

角质酶是一种能破坏角质多聚物分子酯键，使其水解为单体和小分子寡聚体的胞外诱导水解酶，其脱墨机理与脂肪酶相似，也是通过水解油墨中的树脂类连接料，促使油墨和纤维分离。角质酶具有和脂肪酶类似的催化活性，但对以聚合形式存在的底物具有更高活性，且相比脂肪酶，角质酶的稳定性也更好，不易受其他酶干扰^［

24-25］。Hong等^{［参考文献 26

百度学术}26］首次评估了来自Thermobifida fusca和Solus solani pisi的角质酶在新闻纸脱墨中的应用效果；研究发现，将新闻纸打浆后，用8 U/g Thermobifida fusca角质酶在pH值8和60℃条件下处理30 min，纸张白度能达到42.0% ISO，而用8 U/g Solus solani pisi角质酶在pH值8.5和35℃条件下处理30 min，纸张白度能达到41.6% ISO，相比化学脱墨工艺，纸张白度分别提高5.1%和4.4%。王凤等^{［参考文献 27

百度学术}27］将角质酶和腰果酚表面活性剂结合用于混合办公废纸脱墨；研究发现，在角质酶用量10 U/g及表面活性剂用量为0.2%的最佳工艺下，可使油墨去除率和脱墨浆成纸白度分别达到90.8% 和91.6% ISO，脱墨效果优于脂肪酶/表面活性剂，且纤维强度保留率更高。

2.1.4 复合酶

酶具有专一、选择性强的特点，这也一定程度上造成其应用的局限，因此，实际应用中一般将2种或2种以上的酶复配，发挥其协同作用，从而更加有效地应用。尤纪雪等^［

28］探讨了漆酶、淀粉酶用于混合办公废纸脱墨时的最佳配比，研究了碱抽提对混合酶脱墨效果的影响，并对酶脱墨与化学法脱墨的效果进行了对比；研究结果表明，漆酶与淀粉酶混合脱墨的最佳配比为40∶60；混合酶脱墨后再进行碱抽提，可使脱墨浆白度、油墨脱除率分别达91.6% ISO、92.1%；与化学法脱墨相比，混合酶脱墨浆的白度和油墨脱除率分别提高7.1%、14.2%，裂断长和撕裂指数分别提高14.7%、11.3%，滤水性能也有明显提高，且二者浆料得率相近。王燕蓬等^{［参考文献 29

百度学术}29］利用纤维素酶、漆酶协同对旧报纸脱墨；研究发现，协同脱墨所得浆料白度比单独用纤维素酶、漆酶的脱墨浆分别提高1.7%和2.3%；与单独使用纤维素酶相比，纤维素酶、漆酶协同脱墨可使成纸裂断长提高15%左右，相比单独使用漆酶，该成纸裂断长、撕裂指数也略有提高；而且协同脱墨浆的有效残余油墨浓度和尘埃度相比单独使用纤维素酶和漆酶均有一定程度的降低。Virk等^{［参考文献 30

百度学术}30］研究了聚木糖酶/漆酶联合用于旧报纸脱墨的效果，发现相比单独使用聚木糖酶或漆酶，二者复合用于旧报纸脱墨时更加经济高效，可使脱墨浆有效残余油墨浓度降低65.8%，卡伯值降低22％，成纸白度和裂断长分别提高21.6%、16.5%，脱墨化学品消耗量降低50%。可见，依靠多种酶复配及其协同作用，可有效弥补单一酶的局限，显著改善脱墨效果。

2.2 胶黏物控制

胶黏物问题是再生纤维利用过程中普遍存在且非常突出的一个问题，传统处理胶黏物的方法主要有机械法和化学法。机械法是通过筛分、除渣、洗涤、浮选等工艺将胶黏物从浆料中除去，或者通过揉搓、热分散等工艺降低胶黏物的尺寸，减轻其在造纸生产中累积的危害。而化学法控制胶黏物的原理和方式主要有3种，包括：①应用分散剂使胶黏物分散；②以滑石粉或具有亲水基团的高聚物将胶黏物包裹，使其彼此隔离，降低其聚集倾向；③使用阳离子固着剂，将胶黏物固着到纤维上，随湿纸幅带走^［

31-32］。实际生产中通常是综合运用机械和化学等方法解决胶黏物问题。

随着生物技术的不断进步，生物酶处理胶黏物成为一种环保、有效的手段。俞霁川等^［

33］分别选用脂肪酶和酯酶处理再生纤维浆，然后通过浮选法脱墨，考察不同酶处理再生纤维浆中胶黏物的去除效果；研究发现，在最佳用量下，脂肪酶a和酯酶c对再生纤维浆中胶黏物的去除率分别达到46%、59%，而且酶处理还有助于油墨粒子的脱除；经酯酶c处理后，相比空白样，再生纤维浆有效残余油墨浓度降低64.2%，白度提高7.3%。除了处理浆料中的胶黏物，酶也可用于处理白水体系中的微细胶黏物。唐亚男等^{［参考文献 34

百度学术}34］采用激光、流式技术结合荧光示踪剂示踪法，对经纤维素酶处理后办公废纸造纸白水中微细胶黏物的失稳特性进行了研究；发现经纤维素酶处理后的微细胶黏物，随时间延长可能聚集也可能分散，具体与纤维素酶用量有关：经40 U/L用量的纤维素酶处理后的微细胶黏物分散效果明显；而经80 U/L用量的纤维素酶处理后，微细胶黏物在剪切作用弱时分散，在剪切作用强时聚集。

为了发挥各种生物酶的协同作用，克服单一用酶在处理废纸胶黏物方面的不足，将各种酶复配组成复合酶体系是一个应用趋势。曾细玲等^［

31］比较了几种生物酶对脱墨浆和化学热磨机械浆（CTMP）中胶黏物的降解效果；实验结果表明，分别以脂肪酶为主和以酯酶为主的复合酶对脱墨浆中胶黏物的降解效果较优，胶黏物减少率高于30％；而以脂肪酶和纤维素酶为主的复合酶对CTMP浆中胶黏物的降解效果较优，胶黏物减少率高于75％，而且研究还证明，生物酶处理不会对浆料的物理性能产生不利影响。周楫等^{［参考文献 35

百度学术}35］将漆酶/聚木糖酶复合酶体系（LXS）用于旧报纸脱墨；发现该复合酶体系不但能有效去除再生纤维中的胶黏物，处理后胶黏物含量降低51.9%，而且还能显著改善浆料滤水性能，相比未处理浆料，打浆度降低15.2%，另外，如果在酶处理后增加一段碱抽提处理，浆料中胶黏物去除率可进一步提高至68.4%。

2.3 浆料漂白

生物漂白是指利用微生物或其产生的酶处理浆料，通过直接或辅助脱除木质素，起到改善浆料可漂性、提高浆料白度的目的。可用于浆料漂白的酶主要有半纤维素酶、木质素降解酶两类，其中半纤维素酶主要有聚甘露糖酶和聚木糖酶，而木质素降解酶包括木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶等。其中，漆酶作为一种氧化酶，可直接用于浆料漂白，是被研究最多和最有前景的一类酶^［

36］。半纤维素酶用于浆料漂白效果也很显著，它主要通过分解沉积在纤维表面的半纤维素，起到促进漂白剂渗透和增加木质素溶出的作用。此外，半纤维素酶也可能通过切断半纤维素与木质素间的化学键，将木质素-半纤维素结合体（LCC）分解，从而将木质素除去^{［参考文献 37

百度学术}37］。

与浆料的化学法漂白相比，采用生物漂白工艺可显著降低废水中有机氯的含量，因而更符合环保要求。阮蒙等^［

38］将内切半纤维素酶用于脱墨再生纤维浆的预处理，考察了其对双氧水漂白活性的影响；研究表明，半纤维素酶预处理能显著改善双氧水的漂白活性，酶用量为14～16 U/g时，所得漂白浆的白度、成纸抗张指数相比未经酶处理时分别提高了21.7%、36.4%。Gupta等^{［参考文献 39

百度学术}39］用2种相容性良好的芽孢杆菌联合生产聚木糖酶、漆酶，组成复合酶，并将其用于桉木硫酸盐浆生物漂白，获得了很好的效果；研究表明，相比对照组，该复合酶应用后可使漂白浆亮度、白度分别提高13%和106.2%，成纸裂断长、耐破度及撕裂度分别提高49%、6.9%和23%，浆料黏度增加11.7%，在进一步经过碱抽提、双氧水漂白后，浆料卡伯值降低15%。Ozer等^{［参考文献 40

百度学术}40］通过体外培养重组枯草芽孢杆菌，生产出谷胱甘肽-S-转移酶（GST）、漆酶和木质素过氧化物酶，并用于浆料漂白；研究发现，将该复合酶分别用于松树硫酸盐浆和再生纤维浆时，木质素脱除率分别从未经酶处理时的69.8%、60.9%提高到79.2%、74.6%，并且2种浆料的白度分别达到66.4% ISO和64.7% ISO。

2.4 打浆改善纸张强度

再生纤维多次重复利用后，纤维品质会逐渐降低，尤其是在成纸强度方面，相比原生纤维降低显著，这是由回用造成的纤维长度损失、角质化及细小纤维增多等多种因素造成的^［

41-42］，因此，成纸强度问题是制约再生纤维有效利用的重要因素。传统改善纸张强度的方法主要有机械法和化学法2种，前者即通过优化打浆以增加纤维的分丝帚化，进而增加纤维间的结合点数量来改善纸张强度，后者则是通过在生产过程添加各类干、湿强剂等来强化纤维间的结合力^{［参考文献 43-44}43-44］。依靠打浆虽然可在一定程度上改善纸张强度，但同时也会产生更多细小纤维而影响浆料的滤水性能，进而降低生产效率，这二者必须兼顾。

相比传统方法，生物酶用于打浆处理时，可通过对纤维表面进行修饰来改变纤维表面结构，从而达到增大纤维间结合力，改善纸张强度的效果^［

45］。孔凡娇等^{［参考文献 46

百度学术}46］采用L-苯丙氨酸甲酯盐酸盐对漆酶氨基酸残基末端的羧基进行改性，研究改性漆酶-谷氨酸体系对废旧箱纸板（OCC）浆纤维微观结构及性能的影响；研究发现，相比漆酶-谷氨酸体系，经改性漆酶-谷氨酸体系处理后，OCC浆纤维表面呈层叠状紧密黏连，细纤维化程度更高。改性漆酶通过催化氧化木质素使纤维微孔结构瓦解，并逐渐扩大为中孔，导致纤维BET比表面积和平均孔径增大，该改性处理显著降低了打浆能耗，对成纸的增强作用更加显著。刘姗姗等^{［参考文献 47

百度学术}47］对聚木糖酶用于废旧箱纸板的打浆处理进行了研究；结果表明，在最佳处理工艺条件下，酶处理后浆料成纸的耐破度、耐折度及环压强度等相比未处理浆料成纸分别提高了17.8%、27.8%和17.7%；研究还对酶处理前后纤维的微观结构进行了表征和分析，发现酶处理后纤维表面细纤维化和孔洞化程度加强，纤维的羟基含量增加，但纤维结晶结构未发生显著变化。马超等^{［参考文献 48

百度学术}48］将纤维素酶用于漂白阔叶木浆的预处理，研究了酶预处理工艺对纤维形态和打浆能耗的影响，并分析了浆料在PFI磨打浆后的纤维形态变化；研究发现，虽然酶预处理没有明显改变纤维形态，但使其在PFI磨打浆后更易被切断和分丝帚化，提高了纤维的润胀程度；当酶用量为8 U/g，浆料打浆度分别控制在50和68°SR时，浆料中扭结纤维含量相比对照样分别减少17.2%和16.2%，而打浆能耗相比对照样分别降低了50%和33.3%。酶解作用主要发生在纤维表面，对纤维主体损伤较小，而且酶一般也不会影响其他化学品的使用，因此更加环保。

2.5 废水处理

传统生物法在深度处理造纸废水中的难降解有机物方面有一定的局限性，为此已有诸多研究力求通过生物酶技术来解决这一难题，其中漆酶因其酶解机理，在处理酚型难降解物质方面具有天然优势。吴香波等^［

49］通过在有氧条件下，采用漆酶/ABTS介体体系处理造纸废水处理厂二沉池出水水样，考察了白腐菌采绒革盖菌漆酶对木质素聚合的影响；研究发现，漆酶/ABTS介体体系处理2 h后，分离出木质素的分子质量从31251增大到58610，而处理6 h后，废水中木质素浓度从93.1 mg/L下降到17.2 mg/L，从而证实了漆酶对造纸废水中木质素的催化聚合作用。赵文娟等^{［参考文献 50

百度学术}50］对裂褶菌漆酶用于深度处理造纸废水及其最佳工艺条件进行了研究；结果表明，裂褶菌漆酶能对造纸废水进行有效处理，在温度50℃和pH值5.5条件下，漆酶和介体HBT用量分别为40 U/mL、6 mg/L时，处理4 h后，废水中木质素、色度与COD可分别降低77.5%、81.1%和61.1%。利用生物酶技术处理造纸废水具有条件温和、成本低及二次污染小等优点，将来有望在造纸废水的深度处理方面发挥重要作用。

3 结　语

目前，国内外关于酶在废纸回用中的应用研究已有很多，取得了不少成果，但尚存在两点不足：一是很多应用研究仅停留在实验室阶段，还没有从根本上解决酶的成本高、应用条件苛刻、作用时间长等问题，因此无法在实际生产中应用；二是关于酶在造纸行业的应用研究理论上属于交叉学科，研究者需要同时具备微生物学、化学及制浆造纸工程等多方面研究素养和背景，或者依靠相关领域专业人士的密切合作，但实际研究中还很难做到，导致很多关于酶应用机理方面的研究不够深入和系统。

总体而言，废纸回用生产过程中，酶在废纸脱墨、胶黏物控制、浆料漂白及废水处理等各工段，都起到日益重要的作用。相比传统化学品应用，酶在降低能耗、改善纤维强度及减轻对环境影响等方面都呈现出巨大的优势。当然，生物酶在废纸循环回用中的应用依然面临不少问题，如酶处理工艺不成熟、酶降解机理复杂、生物酶处理环境苛刻以及酶处理成本高等，这些都是实现生物酶大规模应用需要解决的主要问题。为此，除进一步提高酶的品质和自身生产效率外，还可以考虑通过多种酶复配、酶与造纸化学品的密切配合来改善其使用效果，通过结合实际生产情况定制使用专用酶来提高生产效率，通过促进酶在体系中的循环利用降低应用成本等方式加以解决。相信随着这些问题的逐步研究解决，绿色高效的酶技术将会在废纸回用生产实践中发挥更大的作用。

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