[00632921]造纸纤维及其组分的选择性生物降解技术与应用

以植物纤维作为原料的制浆造纸工业是中国国民经济的重要基础原材料工业，但也是中国节能减排和污染治理的重点行业。该项目利用生物技术对植物纤维及其相关组分的选择性降解原理，对传统造纸工业节能减排的关键环节进行了技术改造。解决了酶处理过程中纤维组分的降解与纸浆强度提高这一关键性技术难题。项目获得了多项原创性的理论成果和具有自主知识产权的应用成果，主要包括：(1)揭示了纤维素酶和半纤维素酶对化学浆的酶促打浆机理，及其对湿部化学特性的影响，发明了一种既降低植物纤维打浆能耗又能够提高纸浆强度的酶促打浆技术；(2)揭示了废纸酶法脱墨的作用机制，合成了系列高效中性脱墨剂，发明了一种废纸酶法脱墨和纤维性能改善的技术；(3)首次提出了废新闻纸漆酶-介体脱墨概念，揭示了废新闻纸漆酶-介体脱墨机理，发现了漆酶和纤酶在脱墨过程中的协同作用，发明了一种能够获得较高白度和强度的漆酶-介体和漆酶-纤酶废新闻纸脱墨技术；(4)首次提出了树脂在浆水体系中的双层结构模型理论，揭示了溶解与胶体物质(DCS)尤其是阴离子杂质的释放机理及其在碱性过氧化氢漂白中的作用机制，发明了一种能够显著降低阴离子杂质阳电荷需要量的生物处理技术及降低树脂沉积的生物处理技术；(5)揭示了纤酶和漆酶对机械浆纤维的改性机理，明确了纤酶、漆酶及微生物对植物纤维原料制浆前进行预处理的作用机制，发明了一种植物纤维原料制浆前生物处理技术和机械浆纤维性能改善的生物处理技术。针叶木浆的酶促打浆可使能耗降低10%-20%，阔叶木浆能耗降低40%左右，芦苇浆能耗降低约55%，同时纸浆强度有不同程度的提高；废纸酶法脱墨废水的COD降低约48%，碎浆能耗降低约28%，同时纸浆白度和强度进一步提高；利用果胶酶处理可使浆水体系中阴离子杂质的阳电荷需要量降低20%-50%，树脂沉积量减少10%-40%；利用纤酶或漆酶处理植物纤维原料，可以大幅度提高后续纸浆的强度和白度，机械浆酶法改性后裂断长提高7%-58%。以上性能指标，均超过国内外相关技术指标。研究成果在华泰集团有限公司、山东太阳纸业股份有限公司、山东恒联纸业集团、山东世纪阳光纸业集团等大型企业的具有国际水平的现代化生产线上获得了应用，具有良好的示范性。仅2007-2009三年，为造纸企业增收节支7亿多元。项目培养研究生24人，培训企业基层技术人员890人。项目实施多年来，取得了显著的生态、经济和社会效益。据预测，到2020年中国的纸和纸板的产量将要翻一番，因此中国造纸工业具有巨大的节能减排的压力和空间，该技术的应用必将为中国造纸工业的技术水平提高和可持续发展做出了更大的贡献。