树脂沉淀的生物控制
木材纤维原料或纸浆中(尤其是高得率浆)的树脂不溶于水而溶于中性有机溶剂。在制浆过程中,纸浆中的树脂会以多种方式沉积在设备的表面,影响正常生产,导致产品质量下降。其危害主要体现在以下几个方面。
(1)在纸浆的洗选漂工段,纸浆中的树脂沉积大大降低筛选和净化效率。脱落下来的树脂沉积物,在成纸中形成斑点和尘埃,从而降低纸的质量。
(2)在造纸工段,树脂沉积可降低脱水效率,影响纸页的匀度和强度,还可能形成树脂斑点和孔洞,从而形成疵病。此外,树脂的沉积可引起纸幅的断头,增加设备的清洗和维修时间,导致产量下降。
(3)废水中的树脂,尤其是树脂酸是除漂白废水外,造纸废水毒性有机物的主要来源。
(4)纸浆中树脂的存在能够降低纤维间的结合力,从而降低纸浆的强度,影响纸浆的吸水性能。
树脂中的化学成分主要有:萜烯及其相关化合物、脂肪酸(包括游离的脂肪酸与甘油三酸酯)、不皂化物、碳水化合物、多元醇、含氮化合物、芳香族化合物、无机组分等。一般来讲,针叶木的树脂可分为四类:游离的脂肪酸、游离的树脂酸、甘油三酸酯及非皂化物。阔叶树脂含有较多的不皂化物,而不含有或几乎不含有树脂酸。
树脂的化学组成,例如脂肪酸和树脂酸、甘油三酸酯等酯类物质和不皂化物等对纸浆造纸过程中产生树脂障碍的影响是不同的,每种物质在树脂沉积过程中所引起的作用各不相同。树脂中的甘油三酸酯(triglycerides,简称TG)是使树脂发生沉积的关键物质,TG是由脂肪酸和甘油形成的酯。
树脂中的TG是一系列甘油酯的混合物,甘油的三个羟基,都无选择性地与脂肪酸成酯。目前对树脂障碍的控制方法主要有化学控制法、机械控制法、非化学控制法及生物控制法等。其中生物控制法是利用菌种或酶分别处理木片或纸浆,使其与系统中的树脂发生作用,从而防止树脂沉积。该方法主要包括两种:一是利用脂肪酶处理纸浆,分解树脂中的甘油三酯,从而达到减少树脂沉积的目的;二是利用某种真菌处理木片,它可以显著地降低木片表面、树脂道中和薄壁细胞中的树脂,而又不降低木片的白度。