亚麻粗纱的超临界CO 2 煮漂工艺

发布时间：2022-01-19 17:10

　　针对亚麻粗纱传统煮漂工序的高耗水和环境污染问题,利用超临界CO₂代替水介质对亚麻粗纱进行煮漂。系统研究了复配生物酶（木聚糖酶和纤维素酶）质量分数、温度、压力和时间对亚麻粗纱白度的影响,并利用响应面分析法对粗纱煮漂工艺条件进行优化,通过Box-Behnken中心组合实验和响应面法研究了自变量及其交互作用对白度的影响,得到粗纱白度的二次多项式回归方程的预测模型。确定了亚麻粗纱超临界CO₂煮漂最佳工艺条件:复配生物酶质量分数为3%,温度为50℃,压力为13 MPa,时间为60 min。在最优工艺条件下,超临界CO₂煮漂亚麻粗纱与原样相比,白度达到40. 8%、残胶率为16. 68%、断裂强度为17. 12 c N/tex、断裂伸长率为4. 23%、分裂度为1 072 Nm。与传统煮漂效果相比,超临界CO₂煮漂工艺仍存在一定差距,需进一步提高。 

【文章来源】：纺织学报. 2020,41(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

Y=f(x2,x4)的响应面图

在超临界CO2煮漂亚麻粗纱实验过程中，该系统湿度包括:纯度为99.9%CO2中含水量;纤维的回潮率;生物酶溶液。其中:前2部分含水量很少，对生物酶活性的影响可以忽略;第3部分生物酶溶液中含水量对生物酶活性影响较大，从而间接影响了亚麻粗纱白度。图1示出加水量对复配生物酶活性和粗纱白度的影响。可以看出:随着水量的增加，生物酶的活性逐渐增大，粗纱白度逐渐增加;当在亚麻粗纱煮漂系统环境中加水量增加到30 m L时，生物酶的活性值较高，表明此时系统中的湿度适中，能使生物酶的活性中心与纤维的大分子更好地相结合[10]，利于降解纤维中非纤维素等物质，从而提高了亚麻粗纱的白度;若继续增加含水量，会引起生物酶活性中心内部水簇的生成，降低了蛋白质大分子带电性或与极性氨基酸之间的相互作用，改变了生物酶活性中心的结构，降低了生物酶的活性[11]，导致粗纱白度降低。为了保持生物酶的活性，在煮漂剂中加水量为30 m L时，可以使超临界CO2煮漂系统内具有适当的湿度，因此，复配生物酶溶液中溶剂相对用量(加水量)选为30 m L。2.2 回归方程的建立与显著性检验

由图2、5可看出:随着复配生物酶质量分数的增加，亚麻粗纱的白度逐渐增加;当酶质量分数增加到3%时，亚麻粗纱白度可达到41.1%;之后再继续增加复配生物酶质量分数到4%时，粗纱白度值仅增加到41.3%，相对比较而言，其增长幅度较小。这主要是由于在超临界CO2流体中，随着生物酶质量分数的增加，增加了CO2中携带的生物酶分子数量，增大了生物酶分子与纤维表面及杂质的接触。在接触过程中，木聚糖酶主要作用于木聚糖主链的内侧糖苷键，使之降解成低聚木糖和少量的木糖、阿拉伯糖等小分子物质[15];同时，木聚糖酶可以断裂木质素-碳水化合物复合体的部分连接键，使部分大分子木质素被随之小分子化，然而这部分小分子木质素并不能去除，只会被暴露在纤维表面，形成脱木质素或有利于脱木质素的状态，为下一步木质素的去除提供有利条件[16]。通过静电吸附效应，纤维素酶吸附在木质素表面，可以催化β—O—4醚键断裂，使木质素大分子降解为愈创木酚基小分子单体[17]。这些单体物质由超临界CO2的循环运动带入分离釜去除。由于未考察更广的复配生物酶含量范围内的白度变化，所以在实验范围内酶质量分数为3%是最好的，不排除继续增加复配生物酶含量可获得更好的增白效果。2.3.2 煮漂温度对白度的影响

【参考文献】：
期刊论文
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[4]基于响应面分析法的超声波洗涤羽毛纤维工艺条件优化[J]. 赵玉萍,张娟,郭雅琳,赵明.  纺织学报. 2012(07)
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硕士论文
[1]亚麻粗纱生物酶与化学联合煮漂工艺研究[D]. 易春锋.东华大学 2017



本文编号：3597247