废纸清洁制浆造纸技术（普通高等教育专业教材）_万金泉，王艳_9787518456451

造纸工业是国民经济的重要支柱产业，在资源与环保的双重压力下，废纸已经成为我国造纸工业最主要的原料。现有的废纸制浆造纸工艺往往伴随着高能耗、高污染等问题。随着科技的不断进步，近年废纸清洁制浆造纸技术应运而生，采用现代化的工程技术，对废纸进行全过程清洁制浆和造纸处理，可以实现废纸资源的高效循环利用。

《废纸清洁制浆造纸技术（普通高等教育专业教材）》旨在为读者提供关于清洁制浆造纸技术在废纸打浆、脱墨、漂白以及纤维改性等方面的指导，书中融入了废纸制浆造纸方面最新的科研成果和技术创新，例如木聚糖酶协同纤维素酶/谷氨酸体系促打浆、纤维素酶复合天冬氨酸脱墨、木聚糖酶复合果胶酶协同脱墨、改性漆酶/谷氨酸体系促漂白等绿色低碳技术，以应对造纸工业环境保护和资源循环利用的要求和挑战。

《废纸清洁制浆造纸技术（普通高等教育专业教材）》可以为轻工专业、造纸专业的高等院校学生以及从事造纸工业的工程师、技术人员、研究人员和管理人员提供参考。同时也适合对制浆造纸技术感兴趣的读者阅读，以了解废纸清洁制浆造纸技术的基本原理和应用前景。

前言
废纸是制浆造纸主要的原料之一，已占我国造纸工业原料的70%以上。对废纸进行回用可以降低对原生植物资源的需求，减少污染和环境压力，实现造纸工业的可持续发展。但是废纸纤维与原生植物纤维相比，纤维会因多次回用发生衰变导致成纸性能下降，同时，废纸浆的成分更为复杂，含有许多杂质如油墨、胶黏剂、填料等，对制浆造纸过程造成影响。本书围绕清洁生产技术在造纸主业的应用进行研究，包括酶促脱墨、酶促打浆、酶促漂白以及酶促纤维改性等，并详细介绍了与上述技术相关的工艺参数、影响因素、纤维质量、纸浆性能及涉及的一些机制问题。
本书结构和内容安排大致如下：
第1章绪论。本章主要介绍了我国造纸工业的背景、造纸植物纤维原料、废纸造纸、制浆造纸清洁生产的提出以及其重要意义，说明了造纸工业清洁生产的现状并提出了废纸造纸的技术问题。
第2章废纸纤维的结构特性及对清洁生产的影响。目前已有对再生纸浆纤维结构和强度方面的研究，但从纤维形态和纸张性能方面与高得率浆进行对比的相关研究则较少。本章主要说明了国产废纸、进口废纸浆和高得率浆在纤维形态和纸张性能的差异，为造纸企业在面对废纸零进口新局势下，为选择合适的造纸原料以期实现清洁生产提供一定参考。
第3章废纸绿色环保脱墨。生产脱墨浆是废纸纤维回收利用的一个重要途径。目前，国内大多采用的是碱性脱墨技术，而其中的添加剂往往会引起脱墨废水污染负荷的增加，对于含较多机械浆的废纸在碱法脱墨过程中易发生碱变黑现象，大大影响成纸质量。与传统的化学法脱墨相比，中性脱墨和H2O2脱墨具有成本低、污染小、油墨去除率高等优点，生物酶法脱墨浆具有游离度高、白度高和残余油墨量低的优点。本章介绍中性脱墨、H2O2脱墨以及不同酶法脱墨方式对纤维性能的影响，从而为提升废纸纤维的使用品质提供基础理论依据。
第4章废纸浆的低碳酶促打浆技术。打浆是制浆造纸过程中非常重要的一个环节，通过打浆机与纤维之间的摩擦实现纤维的分离、散开，以便于后续的制浆和造纸操作，是通过物理作用改变纤维的形态来改善纤维成纸的物理强度，其中直纤维含量高的纸浆会有更高的拉伸强度。本章选取纤维素酶、木聚糖酶对OCC浆料进行预处理打浆，探究了不同生物酶对旧瓦楞箱板纸（OCC）浆料的打浆性能的影响。
第5章清洁少污染的酶促废纸浆漂白技术。漂白是废纸制浆过程中重要工艺之一，其目的是去除颜色，提高纸浆的白度和白度稳定性以适应不同纸张的要求。传统的含氯漂白由于废水中含有大量有毒和强致癌性物质，对环境和人类造成巨大的危害，因此逐渐被各种 ECF 和 TCF 漂白技术所取代。近年来随着生物技术的迅速发展，多种酶逐渐被引入到漂白流程中，并且成为目前应用最为广泛的漂白方法之一。本章主要介绍了漆酶、木聚糖酶等对漂白的促进效果。
第6章酶改性提升废纸纤维性能技术。物理方法和化学方法虽然能够在一定程度上改善废纸浆的回用性能，但会对废纸纤维本身的强度带来损伤，且物理方法一般需要投加新设备，加大生产成本，化学方法需要添加大量化学药品造成环境污染，增加污染处理成本。生物技术作为一种前沿科学技术，因其对纤维损伤非常小且反应?件温和，不会给环境带来二次污染，能显著改善纤维性能而广泛运用于造纸行业。本章主要探究了漆酶、漆酶与不同酶协同、改性的漆酶对废纸纤维的改性促进作用，还初步探究了漆酶改性作用的机制。
本书由国际木材科学院院士、华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室教授、博士生导师万金泉教授、王艳副教授著，其中第1、3、4、5章由万金泉教授执笔，第2、6章由王艳副教授执笔，全书由万金泉教授统稿。本书的撰写还得到了华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室、中国造纸学会、中国造纸协会、中国造纸研究院、广州造纸集团有限公司、山东泉林纸业有限公司等单位大力支持和帮助。书中的相关研究工作也先后得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、JYB博士点基金等科研项目的资助，华南理工大学马邕文教授、李擘副教授、李佳豪硕士研究生等也为本书的资料收集和编辑做了大量的工作。在此，作者向他们表示衷心的感谢。
同时，由于废纸清洁制浆造纸技术涉及多个学科领域，书中难免存在不足之处或纰漏，恳请广大读者批评指正。
最后，希望本书能为推动我国废纸清洁制浆造纸新技术的应用，促进造纸行业的可持续发展贡献一份绵薄之力。

作者2025.1

目录
1 绪论 14
1.1 造纸工业技术的发展 14
1.2 造纸工业清洁生产 34
1.3 废纸造纸的意义 37
1.4 废纸造纸的技术现状和发展 41
1.4.1 废纸纤维回用 41
1.4.2 废纸脱墨 49
1.4.3废纸浆打浆 54
1.4.4 废纸浆漂白 58
1.4.5 废纸纤维改性 65
参考文献 70
2 废纸纤维的结构特性及对清洁生产的影响 73
2.1 废纸纤维的微观形态 73
2.2 废纸纤维强度分析 75
2.2.1 不同纤维的抗张强度的对比 75
2.2.2 纤维的晶体结构分析 76
2.3 废纸纤维成纸性能分析 78
2.3.1 不同浆料的成纸性能 78
2.3.2 纤维回用次数对成纸性能的影响 78
4 小结 80
参考文献 80
3 废纸绿色环保脱墨技术 82
3.1 废纸的中性脱墨 83
3.1.1 单一组分脱墨剂脱墨 83
3.1.2 双组分脱墨剂脱墨 85
3.1.3 三组分脱墨剂脱墨 87
3.1.4 不同配比条件下脱墨剂脱墨 87
3.1.5 中性脱墨最佳应用条件 88
3.1.6 中性脱墨处理对废纸纤维性能的影响 92
3.2 优化的废纸碱法脱墨 93
3.2.1 NaOH用量对纤维及成纸性能的影响 94
3.2.2 脱墨剂用量对纤维及成纸性能的影响 95
3.2.3 Na2SiO3用量对纤维及成纸性能的影响 97
3.2.4 H2O2用量对纤维及成纸性能的影响 98
3.2.5 脱墨温度对纤维及成纸性能的影响 100
3.2.6 优化的碱法脱墨处理对纤维及成纸性能的影响 101
3.3 废纸的脂肪酶法脱墨 103
3.3.1 脂肪酶 103
3.3.2 酶用量对脂肪酶法脱墨的影响 105
3.3.3 浆浓对脂肪酶法脱墨的影响 106
3.3.4 脱墨温度对脂肪酶法脱墨的影响 107
3.3.5 脱墨时间对脂肪酶法脱墨的影响 109
3.3.6 pH值对脂肪酶法脱墨的影响 110
3.3.7 脂肪酶法脱墨对废纸浆性能的影响 111
3.4 废纸的纤维素酶复合天冬氨酸脱墨 112
3.4.1 纤维素酶 113
3.4.2 纤维素酶用量对脱墨的影响 118
3.4.3 天冬氨酸用量对脱墨的影响 119
3.4.4 反应温度对纤维素酶法脱墨的影响 120
3.4.5 反应时间对纤维素酶法脱墨的影响 122
3.4.6 浆浓对纤维素酶法脱墨的影响 123
3.4.7 纤维素酶法脱墨对废纸浆表面的影响 124
3.5 废纸的木聚糖酶复合果胶酶协同脱墨 125
3.5.1 木聚糖酶 125
3.5.2 果胶酶 127
3.5.3 复合生物酶最佳工艺条件的探究 129
3.5.4 生物酶法与化学法脱墨对比 132
3.6 废纸的木聚糖酶复合果胶酶协同脱墨作用机理 134
3.6.1 不同处理方式后纸浆抽出物分析 134
3.6.2 纤维特征峰结构分析 135
3.6.3 纤维氢键和含量的变化 137
3.6.4 纤维结晶结构分析 138
3.6.5 纤维孔径分析 139
3.6.6 纤维形态分析 140
3.6.7 纤维表面形貌分析 141
3.7 不同脱墨方式对废纸性能影响 143
3.7.1 不同脱墨方式对纤维质量的影响 144
3.7.2 不?脱墨方式对纤维润胀性能和成纸物理性能的影响 145
3.7.3 不同脱墨方式对纤维聚集态结构的影响 147
3.7.4 不同脱墨方式作用下纤维表面化学基团特征 148
3.7.5 不同脱墨方式作用下的纤维晶体结构特征 150
3.7.6 不同脱墨方式作用下的纤维形态 152
3.7.7 不同脱墨方式作用下纤维孔结构特征 154
3.8 废纸脱墨工艺的优化 157
3.8.1 脱墨工艺优化的原理 157
3.8.2 优化脱墨工艺对 ONP 浆的脱墨效果 159
3.8.3 优化脱墨工艺对 MOW 浆的脱墨效果 160
3.9 小结 161
参考文献 162
4 废纸浆的低碳酶促打浆技术 164
4.1 打浆对废纸纤维的影响 164
4.1.1 打浆对纤维质量的影响 165
4.1.2 打浆对纤维强度的影响 166
4.1.3 打浆对成纸强度的影响 166
4.2 废纸的不同生物酶及化学助剂促打浆 167
4.2.1 纤维素酶对打浆性能和物理性能的影响 168
4.2.2 木聚糖酶对打浆性能和物理性能的影响 172
4.2.3 氢氧化钠对打浆性能和物理性能的影响 174
4.2.4 CMC对打浆性能和物理性能的影响 176
4.2.5 不同方式处理的纸浆打浆性能和纸张物理性能分析 177
4.2.6 不同方式处理的纤维性能分析 178
4.2.7 不同方式处理的纤维形貌分析 179
4.2.8 不同方式处理的纤维特征峰分析 180
4.3 木聚糖酶协同纤维素酶/谷氨酸体系提升废纸纤维打浆性能 182
4.3.1 复合生物酶体系提升OCC物理性能最佳工艺条件探究 182
4.3.2 复合生物酶体系提升OCC打浆工艺条件探究 187
4.3.3 不同生物酶处理的对比 189
4.3.4 纤维保水值分析 190
4.4 木聚糖酶协同纤维素酶/谷氨酸体系提升废纸纤维打浆性能机理 191
4.4.1 纤维质量分析 191
4.4.2 纤维分子结构分析 192
4.4.3 纤维结晶结构分析 194
4.4.4 羧基含量分析 195
4.4.5 纤维孔径分析 196
4.4.6 纤维表面形貌分析 196
4.5 氨基酸种类对复合酶协同体系提升废纸浆打浆性能的影响 198
4.5.1 不同氨基酸用量对废纸浆抗张强度的影响 199
4.5.2 不同氨基酸用量对废纸浆撕裂强度的影响 200
4.5.3 不同氨基酸用量对废纸浆环压强度的影响 201
4.5.4 不同氨基酸用量对废纸浆耐破强度的影响 201
4.5.5 不同酶促体系对废纸浆打浆能耗的影响 202
4.5.6 氨基酸种类对废纸纤维形态的影响 203
4.5.7 保水值及羧基含量分析 204
4.5.8 纤维结晶结构分析 205
4.6 小结 206
参考文献 207
5 清洁少污染的酶促废纸浆漂白技术 209
5.1 漆酶/介体体系促废纸浆漂白 210
5.1.1 酶用量对废纸漂白性能的影响 213
5.1.2 介体用量对废纸漂白性能的影响 214
5.1.3 漆酶体系对废纸漂白性能的影响 215
5.1.4 漂白温度对废纸漂白性能的影响 220
5.1.5 漂白时间对废纸漂白性能的影响 221
5.1.6 漆酶促漂白机理 222
5.2 改性漆酶/谷氨酸体系促废纸浆漂白 229
5.2.1 改性漆酶 231
5.2.2 漆酶用量对改性漆酶/谷氨酸体系促漂白的影响 244
5.2.3 谷氨酸用量对改性漆酶/谷氨酸体系促漂白的影响 246
5.2.4 pH值对改性漆酶/谷氨酸体系促漂白的影响 247
5.2.5 反应温度对改性漆酶/谷氨酸体系促漂白的影响 249
5.2.6 反应时间对改性漆酶/谷氨酸体系促漂白的影响 250
5.2.7 改性漆酶/谷氨酸体系预处理前后纤维形态的变化 252
5.2.8 改性漆酶/谷氨酸体系预处理前后羧基含量和保水值的变化 252
5.2.9 改性漆酶/谷氨酸体系预处理前后纤维平均孔径和比表面积的变化 253
5.2.10 改性漆酶/谷氨酸体系预处理前后纤维微观形貌的变化 254
5.3 木聚糖酶和改性漆酶协同促废纸浆漂白 255
5.3.1 复合酶体系对废纸漂白性能的影响 256
5.3.2 复合酶体系促漂白对废纸浆强度的影响 259
5.3.3 漂白温度对废纸漂白性能的影响 261
5.3.4 漂白时间对废纸漂白性能的影响 262
5.3.5 复合酶配比对酶促漂白的影响 263
5.3.6 不同酶处理方式纸浆及纤影响的对比 265
5.3.7 不同漂白方式作用下纸浆的元素分析 266
5.3.8 纤维表面形貌分析 268
5.4 介体种类对复合酶漂白后废纸浆成纸性能的影响 269
5.4.1 不同介体用量对ONP浆抗张指数的影响 269
5.4.2 不同介体用量对ONP浆耐破指数的影响 270
5.4.3 不同介体用量对ONP浆撕裂指数的影响 271
5.4.4 不同介体用量对ONP浆过氧化氢漂白效果的影响 272
5.4.5 纤维质量分析 272
5.4.6 保水值及羧基含量分析 273
5.4.7 氨基酸结构分析 274
5.4.8 纤维结晶度分析 275
5.5 复合酶促废纸浆漂白作用机制 276
5.5.1 酶促漂白对过氧化氢漂白废液的影响 276
5.5.2 酶促漂白对纤维质量的影响 276
5.5.3 酶促漂白对纤维形态的影响 277
5.5.4 酶促漂白对纤维性能衰变的影响 279
5.5.5 酶促漂白对纤维化学结构的影响 280
5.5.6 酶促漂白对纤维氢键类型和含量的影响 283
5.5.7 酶促漂白对纤维润胀性能的影响 285
5.6 小结 286
参考文献 287
6 酶改性提升废纸纤维性能技术 290
6.1 不同造纸助剂提升废纸物理强度性能 291
6.1.1 生物酶改性对废纸纤维物理强度的影响 291
6.1.2 阳离子聚丙烯酰胺对废纸纤维物理强度的影响 292
6.1.3 阳离子淀粉对废纸纤维物理强度的影响 293
6.1.4 不同处理方式对废纸纤维性能影响的对比 294
6.1.5 生物酶改性影?废纸纤维性能 296
6.2 纤维素酶的废纸纤维改性 298
6.2.1 酶用量对废纸纤维强度的影响 299
6.2.2 与不同处理方式的对比 301
6.2.3 反应条件对成纸抗张强度的影响 301
6.2.4 介体种类和用量对废纸纤维强度的影响 303
6.3 改性漆酶/介体体系的废纸纤维改性 306
6.3.1 漆酶/介体体系对纤维改性的影响 306
6.3.2 酶用量对纤维强度的影响 318
6.3.3 介体用量对纤维强度的影响 325
6.3.4 介体种类对纤维强度的影响 329
6.3.5 体系pH值对纤维强度的影响 331
6.3.6 反应时间对纤维强度的影响 335
6.3.7 反应温度对纤维强度的影响 339
6.3.8 改性漆酶荧光光谱分析 340
6.4 漆酶与不同酶协同的废纸纤维改性 341
6.4.1 漆酶与果胶酶协同改性废纸纤维 342
6.4.2 果胶酶协同漆酶/谷氨酸改性纤维 361
6.4.3 漆酶与木聚糖酶协同改性废纸纤维 370
6.5 酶改性废纸纤维的作用机制 377
6.5.1 酶改性对纤维结构的影响 377
6.5.2 酶改性对纤维氢键的影响 378
6.5.3 酶改性对纤维保水值的影响 388
6.5.4 酶改性对纤维质量的影响 389
6.5.5 酶改性对纤维晶面尺寸的影响 391
6.5.6 酶改性对纤维羧基含量的影响 394
6.5.7 酶改性对纤维表面元素的影响 396
6.5.8 酶改性对纤维中木素、抽出物的影响 400
6.5.9 酶改性对纤维孔径结构的影响 404
6.5.10 酶改性对纤维形貌的影响 405
6.6 小结
参考文献
附录本书所涉及的主要检测与分析方法
1. 酶活力的测定
2. 纤维抽出物的多功能光电子能谱分析
3. 纤维形貌的扫描电子显微镜分析
4. 纤维形貌的原子力显微镜分析
5. 细胞壁孔的低温氮吸附分析法
6. 电导滴定法测定羧基含量 417
7. 顶空气相色谱技术分析羧基含量
8. 纤维氢键的傅里叶红外光谱分析
9. 纤维结晶结构的X-射线衍射分析 420
10. 纤维结构的固体核磁共振CP/MAS 13C-NMR 技术 422

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