木質(zhì)素生物降解機(jī)理及其在清潔高效制漿過(guò)程中的作用.pdf

1、楊樹(shù)是我國(guó)速生工業(yè)用材林的重要樹(shù)種，在長(zhǎng)江流域及以北地區(qū)廣泛種植。以楊木為主要原料的大型制漿生產(chǎn)線先后建成投產(chǎn)，主要采用的制漿技術(shù)包括BCTMP、APMP和P-RC APMP等。由于P-RC APMP制漿技術(shù)具有工藝流程緊湊，原料適性廣，有效協(xié)調(diào)了松厚度與強(qiáng)度之間的關(guān)系等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在我國(guó)速生闊葉材林漿紙一體化工程建設(shè)中，選用的廠家較多。白腐菌能夠降解植物纖維中的木質(zhì)素，人們?cè)噲D將白腐菌此種特性引入制漿造紙過(guò)程，多年來(lái)，進(jìn)行了較多的探索

2、和努力，取得了令人興奮的成果，但目前還未見(jiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的報(bào)道，實(shí)驗(yàn)室研究工作仍然處于方興未艾的局面，著力解決產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)的前期瓶頸問(wèn)題。本論文選用4株高效白腐菌株（Pycnoporus cinnabarinus，Pycnoporus sanguimeus，Tranetes versicolor和Phanerochaete chryscoporium）對(duì)楊木木片進(jìn)行預(yù)處理，將白腐菌處理和P-RC APMP制漿相結(jié)合，試圖在降低化學(xué)品消耗，

3、降低磨漿能耗，提高紙漿的質(zhì)量，改善廢水污染特征等方面有所進(jìn)步。同時(shí)在此基礎(chǔ)上，揭示白腐菌用于預(yù)處理?xiàng)钅径纳浦茲{性能的機(jī)理，為生物化機(jī)漿的技術(shù)開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。
　　以降解木質(zhì)素效率為考核目標(biāo)，優(yōu)化了所選用的4株白腐菌預(yù)處理?xiàng)钅灸酒倪m宜條件，結(jié)果表明，適宜溫度為29oC，適宜的培養(yǎng)基pH值為3.5。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，在外加碳源充足時(shí)白腐菌幾乎不降解纖維素和半纖維素，而是選擇性的降解木質(zhì)素。有效改善了這4株白腐菌對(duì)木質(zhì)素降解的選擇性。在

4、同樣的預(yù)處理?xiàng)l件下，比較4株白腐菌的作用效果，旨在篩選合適的菌株。研究表明，Ph.c生長(zhǎng)速度快，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，木質(zhì)素的降解效率高且具有良好的選擇性，為縮短處理時(shí)間提供了條件；T.v損失纖維素和半纖維素較少而降解的木質(zhì)素較多，降解木質(zhì)素的選擇性比Py.s和Py.c高。木質(zhì)素降解的選擇性Ph.c>T.v>Py.s>Py.c。
　　利用電子顯微鏡觀察了白腐菌在楊木木片上生長(zhǎng)和對(duì)楊木降解的過(guò)程。在白腐菌處理過(guò)程中，白腐菌在木片表面迅速生長(zhǎng)

5、，覆蓋木片表面。通過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入木片內(nèi)部，并通過(guò)紋孔進(jìn)入周?chē)募?xì)胞。利用SEM/EDXA測(cè)定了處理過(guò)程中楊木各部分木質(zhì)素濃度的變化。開(kāi)始兩周胞間層和細(xì)胞角木質(zhì)素濃度下降較快，細(xì)胞壁S2層由于纖維素的阻礙，木質(zhì)素濃度下降較慢。隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，胞間層木質(zhì)素濃度下降速度基本保持不變，細(xì)胞角木質(zhì)素濃度下降逐漸減慢，而細(xì)胞壁S2層木質(zhì)素由于纖維素和半纖維素的降解量的增加而降解逐漸加快。培養(yǎng)基的加入不但可以保護(hù)纖維素和半纖維素，而且間接保護(hù)了細(xì)胞壁木

6、質(zhì)素，這對(duì)于生物機(jī)械法制漿有重要意義。
　　為了闡明白腐菌降解楊木木質(zhì)素的機(jī)理，利用氣相色譜/質(zhì)譜、核磁共振等手段測(cè)定了白腐菌處理?xiàng)钅镜漠a(chǎn)物和處理后木質(zhì)素中各基團(tuán)含量。白腐菌降解木質(zhì)素主要通過(guò)Cα-Cβ氧化斷裂,其次為β-O-4鍵斷裂。同時(shí)白腐菌還對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行脫甲氧基作用。
　　為了考核白腐菌預(yù)處理對(duì)楊木木片在制漿性能方面的作用，將白腐菌處理后楊木木片和對(duì)照樣采用兩個(gè)不同用藥量工藝進(jìn)行P-RC APMP制漿，結(jié)果表明：白腐菌

7、處理可以大量降低磨漿能耗，磨漿至350CSF時(shí)，工藝1條件下，Ph.c處理降低能耗30％以上，T.v處理降低11％，工藝2條件下，Ph.c處理和T.v處理都降低能耗14.37％。
　　白腐菌預(yù)處理后制P-RC APMP漿可以提高漿的強(qiáng)度，在低用藥量下，白腐菌處理對(duì)撕裂強(qiáng)度改善作用更明顯，在高用藥量下，白腐菌處理對(duì)耐破強(qiáng)度改善作用更明顯。白腐菌處理改善了木片的可漂性。由于白腐菌處理產(chǎn)生的有機(jī)物在后續(xù)磨漿漂白過(guò)程中消耗掉部分藥品，在低

8、用藥量下，白腐菌處理后制P-RC APMP漿白度比對(duì)照低，但在高用藥量下相差不大，T.v處理樣P-RC APMP漿的白度比對(duì)照樣更高。
　　由于白腐菌處理使木片中含有大量的菌絲、有機(jī)酸和酶等，而且白腐菌處理降解了部分木質(zhì)素，也使藥液更容易滲透，有較多的木質(zhì)素溶出進(jìn)入廢水，使廢水的污染負(fù)荷比對(duì)照樣高得多，同時(shí)可生化性也高。
　　白腐菌預(yù)處理降解了部分木質(zhì)素，白腐菌產(chǎn)生的酶和菌絲等也在制漿過(guò)程中進(jìn)入廢水，白腐菌預(yù)處理P-RC A