專利名稱：一種生物脫除樹脂的方法
技術領域：
本發明涉及一種生物脫除樹脂的方法，具體是涉及一種利用白腐菌和長喙殼菌聯合作用以脫除樹脂的方法。
背景技術：
樹脂是造紙原料的一種組成成份，一般占木材干重的4～6％左右，它主要分為三種類型防御性樹脂、貯藏性樹脂和植物激素。防御性樹脂包括萜類物質、松脂酸和酚類，主要作用是保護植物免受害蟲和病菌的入侵；貯藏性樹脂包括脂肪、脂肪酸和蠟，起植物營養庫的作用；植物激素數量很少，主要是一些甾醇類物質。樹脂的濃度和組分隨地理環境、季節變化和植物位置的不同而變，但含量最多的是松脂酸和脂肪酸，松脂酸以松香酸和脫氫松香酸為主；脂肪酸以亞油酸和油酸為主。脂肪酸存在于植物的表皮組織中，松脂酸主要存在于下表皮組織的脂孔隙中。
樹脂類物質是存在于造紙原料并伴隨整個生產過程中的主要污染物，難降解，不容易處理，這些污染物隨造紙機系統進入廢水中，使得廢水處理后雖能達標排放但無法進一步清潔回用，浪費了豐富的水資源。如以一家年產15萬噸的造紙廠為例，每天產生4.8萬左右M3廢水，年產生廢水總量巨大、近2000萬M3，因為樹脂類物質的存在導致這些廢水難以處理后清潔回用；存在于抄紙系統中的樹脂類物質會引起“樹脂障礙”，即造成紙機斷頭、紙張白度和強度下降并導致機器設備嚴重堵塞等現象。目前，造紙工廠清除樹脂是在一種電解膜上實現的，需消耗大量電能，而且這種方法只是一種轉移樹脂成份的方法，并沒有將樹脂成份清除；還有一種方法是加入一些分散劑如高嶺土，使樹脂類物質分散，不容易在紙張或設備表面上凝結成團。國內造紙工廠的現有脫除方法不但要耗費大量電能，而且也只是一種轉移樹脂的方法，并沒有降解樹脂，大量的樹脂成份仍會進入抄紙和廢水系統中，使廢水難以達標回用。
國外近幾年提出用純培養真菌長喙殼菌(Ophiostomapiliferum)脫除木片表面樹脂的專利技術，具有一定的脫脂效果，脫脂率在10％左右。由于木材結構的復雜性，木素與木材其它成份緊密結合，且脫脂微生物對木材其它成份如木素等很難降解，因而現有的脫脂微生物不能進入木片組織內部，只在木片表面生長，脫脂微生物很難進入木片組織內部，這是造成生物脫脂速度較慢，脫脂效率不高的原因。因此，發展具有自主知識產權的生物脫除樹脂新技術是十分必要的。
發明內容
本發明的目的在于針對已有技術存在的缺點，提供一種生物脫除樹脂的方法，并實現生物制漿過程中實現對樹脂的最大脫除，從而消除樹脂類物質引起的“樹脂障礙”問題，實現機械制漿或化學-機械制漿過程的清潔生產。
為達到上述目的，本發明采取了如下技術方案一種生物脫除樹脂的方法，具體由以下步驟組成(1)、具有降解木素能力的微生物白腐菌從森林中的腐朽木材經過分離和選擇性培養基(孔徑＞60目的木粉培養基)篩選得到，并進一步經過紫外線照射誘變，通過7～10代的遺傳選育，篩選出的新菌株。長喙殼菌具有降解樹脂的能力，從森林中篩選長喙殼菌用Co60幅照1～30min或40Wt紫外線照射1～5min；經10～18代遺傳選育后獲得的不產生藍色代謝產物的新菌株。白腐菌產生的酶的特性為木素過氧化物酶活性范圍100～1500IU/g；錳過氧化物酶活性范圍100～1500IU/g；漆酶活性范圍100～1500IU/g。長喙殼菌產生的酶的特性為脂肪酶活性范圍＞100IU/g。
(2)、以具有木素降解能力的真菌白腐菌和降解樹脂能力的真菌長喙殼菌及其混合菌(1∶0.1～10)為接種源，按干重計，加入占造紙原料干重0.001～1％的孢子或菌絲體，造紙原料為來源不同的木片和切碎的草類原料(長度不等)。不加外源營養，在pH2～6、溫度為室溫～39℃、通風透光條件下進行固體大面積(50～400M2)、薄層(5～30cm厚)培養2～12天。將微生物處理后的造紙原料進行化學機械或機械法制漿；(3)、對微生物處理后的化機漿或機械漿加入能降解脂肪類物質的微生物發酵產生純化的脂肪酶(酶活＞100IU/g)以干重計，加入占紙漿干重0.001～5％的酶量，在攪拌情況下，作用0.5～2.0h。
也可以采取下述方法來代替步驟(3)當采用(1)和(2)步驟所述條件處理后對樹脂類物質脫除率＜60％時，對紙漿進行接種白腐菌培養。以白腐菌和長喙殼菌的混合菌(1∶0.1～10)接種，以干重計，加入占紙漿干重0.001～1％的孢子或菌絲體，不加外源營養，在pH2～6、溫度為室溫～39℃、通風透光條件下進行固體大面積(50～400M2)、薄層(2～10cm厚)培養1～3天。
與已有技術相比，本發明具有如下有益效果與國內外同類發明相比較，其特色之處是在于用白腐菌射脈側菌(Phlebiaradiata)I-5-6+長喙殼菌(Ophiostoma piliferum)-22聯合處理造紙原料，并研制相應的設備進行在線控制，在生物制漿過程中進行生物脫除樹脂，將生物制漿和生物脫脂結合起來，這是國內外尚未報道過的新技術，也即是本研究的創新之處。本發明將脫酯技術與新設備高度結合起來，創新之處有(1)、對原料和紙漿中的樹脂進行有效脫除，樹脂脫除率超過80％，廢水COD污染負荷降低60％，經一級生化處理后可以清潔回用；(2)、節省制漿電能15％以上；(3)、采用本發明的白腐菌射脈側菌(Phlebia radiata)I-5-6+長喙殼菌(Ophiostoma piliferum)-22聯合脫脂技術的廢水污染負荷降低80％以上，廢水處理后可以清潔回用。
具體實施例方式
以下結合具體的實施例來對本發明作進一步的描述實施例1原料馬尾松木片；混合微生物菌株白腐菌射脈側菌I-5-6+長喙殼菌-22；培養方式固體薄層培養；培養條件不加外源營養，在pH3、溫度為室溫、通風透光條件下進行固體大面積(150M2)、薄層(15cm厚)培養5天。將微生物處理后的造紙原料進行化學機械或機械法制漿；樹脂含量測定按苯乙醇抽提法；制漿工藝化學機械法。結果如表1所示表1.經實施例1所述條件處理后的白腐菌脫脂結果
實施例2原料馬尾松木片；混合微生物菌株白腐菌射脈側菌I-5-6+長喙殼菌-22；培養方式固體薄層培養；培養條件不加外源營養，在pH4.5、溫度為37℃、通風透光條件下進行固體大面積(300M2)、薄層(12cm厚)培養7天。樹脂含量測定按苯乙醇抽提法；制漿工藝機械磨漿法。結果如表2所示表2經實施例2所述條件處理后的白腐菌脫脂結果
實施例3原料馬尾松木片；混合微生物菌株白腐菌射脈側菌I-5-6+長喙殼菌-22；培養方式固體薄層培養；培養條件不加外源營養，在pH3、溫度為室溫、通風透光條件下進行固體大面積(250M2)、薄層(25cm厚)培養9天。將微生物處理后的造紙原料進行化學機械或機械法制漿；樹脂含量測定按苯乙醇抽提法；制漿工藝化學機械法。結果如表3所示表3經實施例3所述條件處理后的白腐菌脫脂結果
由上述實施例可知，本發明具有如下優異效果(1)、對原料和紙漿中的樹脂進行有效脫除，樹脂脫除率超過80％，廢水COD污染負荷降低60％，經一級生化處理后可以清潔回用；(2)、節省制漿電能15％以上；(3)、采用本發明的白腐菌射脈側菌(Phlebia radiata)I-5-6+長喙殼菌(Ophiostoma piliferum)-22聯合脫脂技術的廢水污染負荷降低80％以上，廢水處理后可以清潔回用。
權利要求
1.一種生物脫除樹脂的方法，其特征在于由以下步驟組成(1)將白腐菌與長喙殼菌以1∶0.1～10的重量比混合，并作為接種源，按干重計，加入占造紙原料干重0.001～1％的孢子或菌絲體；不加外源營養，在pH2～6、溫度為18～39℃、通風透光條件下進行固體薄層培養2～12天；(2)將上述經微生物處理后的造紙原料制漿；(3)當(1)步驟對樹脂脫除率小于60％時，在(2)步驟所得的紙漿中，以干重計，加入占紙漿干重0.001～5％的脂肪酶，作用0.5～2.0h；上述脂肪酶為能降解脂肪類物質的微生物發酵產生純化的脂肪酶，酶活大于100IU/g。
2.根據權利要求1所述的一種生物脫除樹脂的方法，其特征在于步驟(1)所使用的白腐菌是具有木素降解能力，并進一步經過紫外線照射誘變，通過7～10代的遺傳選育，篩選出的新菌株。
3.根據權利要求2所述利用生物技術脫除木材中樹脂的方法，其特征在于白腐菌產生的酶的特性為木素過氧化物酶活性范圍100～1500IU/g；錳過氧化物酶活性范圍100～1500IU/g；漆酶活性范圍100～1500IU/g。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種生物脫除樹脂的方法，其特征在于(1)步驟所使用的長喙殼菌具有降解樹脂的能力，經過Co60幅照1～30min，40Wt紫外線照射1～5min，并經10～18代遺傳選育后獲得的不產生藍色代謝產物的新菌株。
5.根據權利要求4所述的一種生物脫除樹脂的方法，其特征在于長喙殼菌產生的酶的特性為脂肪酶活性大于100IU/g。
全文摘要
本發明公開了一種生物脫除樹脂的方法。該方法由以下步驟組成(1)、將白腐菌與長喙殼菌混合，并作為接種源，加入造紙原料中培養；(2)、將經微生物處理后的造紙原料制漿；(3)、在紙漿中加入能降解脂肪類物質的微生物發酵產生純化的脂肪酶，作用。本發明能對原料和紙漿中的樹脂進行有效脫除，樹脂脫除率超過80％，廢水COD污染負荷降低60％，經一級生化處理后可以清潔回用，并能節約能量。
文檔編號D21C3/00GK1560355SQ20041001557
公開日2005年1月5日 申請日期2004年3月9日 優先權日2004年3月9日
發明者何北海, 林鹿 申請人:華南理工大學