國(guó)家重大技術(shù)裝備研制和重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)專項(xiàng)項(xiàng)目資金申請(qǐng)報(bào)告(編輯修改稿)
2025-01-09 13:45 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 加工中的應(yīng)用 （ 1） 退漿 淀粉分解酶之所以為越來(lái)越多的印染工作者所接受 ,并替代傳統(tǒng)的堿退漿、酸退漿以及氧化退漿 ,以去除織物上的淀粉漿料 ,是因?yàn)槊竿藵{不會(huì)造成纖維損傷 ,而且環(huán)境負(fù)荷小。淀粉酶的種類按作用方式分 ,有α 淀粉酶、β 淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、支鏈淀粉酶和異淀粉酶 等。其中 ,α 淀粉酶由于可以快速切斷淀粉分子鏈 ,降低淀粉的粘度 ,是最重要的一類淀粉酶。 （ 2） 酶精練 酶精練較酶退漿而言起步較晚。傳統(tǒng)的棉精練是在熱堿液中進(jìn)行的 ,效果非常顯著 ,缺點(diǎn)是要耗用大量的酸來(lái)中和 ,并用大量的水沖洗。一方面造成纖維損傷 ,強(qiáng)度下降 。另一方面又耗用了大量的化學(xué)品和水資源 ,造成廢液中高ＢＯＤ、ＣＯＤ值和鹽含量高 ,污染環(huán)境 (有人統(tǒng)計(jì)印染廢水 70%來(lái)自前處理中的煮練 )。為了改變這一情況 ,近年來(lái)發(fā)展了操作安全的酶精練 ,可在溫和的溫度和ｐＨ值條件下進(jìn)行 ,且對(duì)纖維的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)力沒(méi)有損傷。生物酶精練代替?zhèn)?統(tǒng)的堿精練成為流行趨勢(shì) ,除了環(huán)保這一因素 ,還有經(jīng)濟(jì)上的因素。從經(jīng)濟(jì)的角度看 ,酶精練的實(shí)際成本并不高于傳統(tǒng)的堿精練 ,考慮到所節(jié)約的能源和水 ,有時(shí)可能更經(jīng)濟(jì)。 棉織物精練的目的是去除果膠質(zhì)、含氮物質(zhì)、蠟質(zhì)等非纖維素類天然雜質(zhì) ,提高棉的吸濕性以利于后道加工。因此 ,棉織物的酶精練可使用果膠酶、脂肪酶、蛋白酶等 ,也有將這些酶制劑配合使用 ,利用其相互協(xié)同作用改善精練效果。果膠質(zhì)位于蠟質(zhì)與纖維之間 ,因此有人 14 將它稱為“膠水” ,其作用相當(dāng)于將蠟質(zhì)粘合在纖維上 ,因此將果膠質(zhì)去除后 ,蠟質(zhì)暴露出來(lái) ,可在隨后的高溫浴中經(jīng)乳化去除。 （ 3） 漂白 棉織物漂白現(xiàn)較常用的方法是過(guò)氧化氫法 ,存在的最大問(wèn)題是對(duì)漂白反應(yīng)起促進(jìn)作用的金屬離子與纖維間的自由基反應(yīng)而引起纖維損傷。生物酶漂白尚處于開發(fā)階段 ,目前較為關(guān)注的是采用氧化還原酶 ,研究最多的有三種 ,即漆酶、過(guò)氧化物酶和葡萄糖氧化酶。 漆酶用于木漿漂白已獲成功。漆酶屬無(wú)基質(zhì)特異性酶 ,能被它氧化的化合物范圍很廣。像漆酶這樣的氧化還原酶需要某種介質(zhì)(mediator)在反應(yīng)中起傳送電子的作用。這種介質(zhì)類似于催化劑 ,但由于在反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)被消耗 ,因而并非真正的催化劑。現(xiàn)在使用的介質(zhì)都存在效能和毒性方面的問(wèn) 題。因此將漆酶用于漂白的關(guān)鍵問(wèn)題是找到合適的介質(zhì) ,而且要積極地開發(fā)研究該酶的實(shí)用化問(wèn)題 ,降低應(yīng)用成本。 過(guò)氧化物酶能促進(jìn)某些氧化劑的水解反應(yīng)?，F(xiàn)研究最多的是過(guò)氧化氫酶 ,利用它來(lái)去除雙氧水漂白后剩余的過(guò)氧化氫 ,這就是所謂的Bleach CleanupＢ (氧漂生物凈化工藝 ,由諾維信公司提出 ),過(guò)氧化氫酶催化雙氧水分解如下式 : 過(guò)氧化氫酶 2Ｈ 2Ｏ 2 2Ｈ 2Ｏ +Ｏ 2↑ 該工藝的優(yōu)點(diǎn)是 :過(guò)氧化氫酶在冷水中作用 ,可節(jié)約大量能源 。無(wú)需還原劑或水漂洗 ,可節(jié)約大量水 。水解產(chǎn)物為水和氧氣 ,可減少環(huán)境負(fù)荷 。同時(shí) ,染色可隨后立即進(jìn)行 ,從而節(jié)省了時(shí)間。過(guò)氧化氫酶只作用于雙氧水 ,對(duì)染色沒(méi)有干擾 ,因而有 些產(chǎn)品 ,如諾維信的 Terminox Ultra 可與染色同浴進(jìn)行。 到目前為止 ,使用過(guò)氧化物酶尚未得到滿意的漂白效果 ,這可能 15 是由于這種酶在漂白過(guò)程中很快便失活的緣故 ,從而導(dǎo)致很快失效。過(guò)氧化氫酶的成功也僅是用在雙氧水漂白之后的雙氧水去除。 葡萄糖氧化酶 (GOD)被認(rèn)為是最有可能被推廣的酶漂白劑。葡萄糖氧化酶的漂白原理是β Ｄ 葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下 ,生成葡萄糖酸內(nèi)酯和雙氧水 ,利用產(chǎn)物雙氧水對(duì)織物進(jìn)行漂白。催化的反應(yīng)式為 : 葡萄糖酸內(nèi)酯水解生成的葡萄糖酸 ,對(duì)金屬離子具很強(qiáng)的螯合能力 ,因此漂白時(shí)無(wú)需加入雙氧水穩(wěn)定劑。在這種情況下 ,為避免酶失活 ,處理浴應(yīng)調(diào)節(jié)至微酸性～中性 ,溫度也應(yīng)較低 ,這樣處理?xiàng)l件下的織物黃度偏高 ,但白度與傳統(tǒng)氧漂基本相同。此外 ,由于天然油脂成分的殘留 ,織物手感柔軟 ,有厚實(shí)感。葡萄糖氧化酶漂白需要的葡萄糖可從酶退漿、酶精練的產(chǎn)物葡萄糖獲得 ,使資源得以再利用。 退漿、精練、漂白一步法生物酶處 理 生物酶漂白時(shí)，葡萄糖氧化酶可將退漿和精練中產(chǎn)生的葡萄糖轉(zhuǎn)化為過(guò)氧化氫，對(duì)織物進(jìn)行漂白 ，前兩步產(chǎn)生的廢水得以有效利用，使得利用生物酶進(jìn)行一步法處理成為可行，這也是本項(xiàng)目研究的重中之重。 一般，退漿可用葡萄糖淀粉酶，以產(chǎn)生對(duì)漂白有作用的葡萄糖產(chǎn)物。但單獨(dú)使用果膠酶效果不夠理想。所以還需加入脂肪酶來(lái)提高織物的吸水性，加入纖維素酶改善織物的柔軟性等。研究表明，由于原棉中的蛋白質(zhì)對(duì)未經(jīng)精練處理織物的影響甚小，所以，不必作為處理對(duì)象。 16 由于復(fù)合酶體系使用量很小，且能在 50～ 60℃甚至更低的溫度下工作，所以對(duì)織物的處 理與傳統(tǒng)工藝相比，更顯節(jié)能特點(diǎn)。與此同時(shí)，處理完畢后只需簡(jiǎn)單地通過(guò)提高溫度或 PH 值就可以使復(fù)合酶體系失活，很容易與以后的工藝連接。 關(guān)鍵技術(shù) 項(xiàng)目利用生物酶復(fù)配技術(shù)，將不同作用的生物酶復(fù)配，制得具有退、煮、漂作用的復(fù)合酶，用于棉織物的退、煮、漂一浴加工。 用所制得到復(fù)合生物酶處理棉織物，處理效果要達(dá)到目前的化學(xué)法處理的效果，但時(shí)間、工序、能耗、污水等指標(biāo)大大降低。 其關(guān)鍵技術(shù)包括： 1） 適合酶處理的生物酶相容性技術(shù)研究； 2） 生物酶的復(fù)配技術(shù)研究； 3） 棉織物的退、煮、漂一浴加工適用生物復(fù)配酶的配套工藝技術(shù)的 研究； 4） 生物酶活性檢測(cè)以及在連續(xù)動(dòng)態(tài)處理工序中生物酶含量和活性的檢測(cè)等技術(shù)的研究。 5） 適用一浴處理設(shè)備或?qū)Ｓ迷O(shè)備的技術(shù)要求的確定。 其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)： 1） 應(yīng)用生物酶處理技術(shù)將棉織物的退、煮、漂三道工序合并，采用一浴加工，大大縮短加工作業(yè)時(shí)間，降低能耗，減少環(huán)境污染； 2） 利用生物酶專一性原理，解決其相容性問(wèn)題，探索在相同工藝條件下，多種生物酶的專一性不受影響等技術(shù)難題； 3） 選擇、復(fù)配具有相容性和具有協(xié)同作用的退漿酶、煮煉酶、漂白酶等生物酶，根據(jù)試驗(yàn)情況，研究改進(jìn)相關(guān)工藝并開發(fā) 17 相關(guān)助劑。 4） 酶在動(dòng)態(tài)連續(xù)處理過(guò)程中的活性監(jiān)控或 檢測(cè)技術(shù)的研究，讓生物酶處理連續(xù)流水線作業(yè)的處理質(zhì) 量得到保證。 技術(shù)路線 項(xiàng)目與東華大學(xué)合作，研制生物酶一步法處理技術(shù)，采用的技術(shù)路線是： 1） 建立不同生物酶活力的測(cè)試方法。 2） 收集目前市場(chǎng)上提供的可以用于棉織物退漿、煮練和漂白加工的所有的生物酶。用它們分別對(duì)棉織物進(jìn)行退漿、煮練和漂白處理，測(cè)試它們的處理效果，并與傳統(tǒng)的化學(xué)法的處理效果進(jìn)行比較，選擇具有較好處理效果的酶。 3） 將效果較好的退漿酶、煮煉酶、漂白酶等混合使用，研究不同酶混合后的效果，選擇具有協(xié)同作用的退漿酶、煮煉酶、漂白酶等復(fù)配。 4） 復(fù)配生物酶的最佳使用溫度在 60℃左右，處理時(shí)間少于 2小時(shí)，處理效果要達(dá)到并超過(guò)目前的化學(xué)法處理效果。 5） 使用復(fù)配的生物酶對(duì)棉織物進(jìn)行退、煮、漂一浴處理，無(wú)需添加其它漂白劑，總體加成本（包括酶制劑、能耗等）與目前化學(xué)法相比，成本降低。 項(xiàng)目進(jìn)度安排 本項(xiàng)目的實(shí)施分為以下階段完成。 18 表 61 項(xiàng)目進(jìn)度安排表 階段 時(shí) 間 任 務(wù) 第一階段 － 項(xiàng)目可行性研究，進(jìn)行市場(chǎng)研究，生物酶處理技術(shù)研究、實(shí)驗(yàn)室完善。 第二階段 － 進(jìn)行項(xiàng)目試驗(yàn)車間、實(shí)驗(yàn)室等改造的設(shè)計(jì)，制定工程實(shí)施方案。進(jìn)行生物酶復(fù)合技術(shù)研究、生物酶培養(yǎng)、選育。 第三階段 － 進(jìn)行試驗(yàn)車間環(huán)境建設(shè)與科研設(shè)備購(gòu)置，輔助設(shè)備購(gòu)置。處理工藝研
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