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过氧化氢酶在纺织工业的研究应用
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2019/11/28
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          过氧化氢酶在纺织工业的研究应用
                                      王 岚,吴建国
                 (盐城纺织职业技术学院,江苏盐城224005)
    摘 要:文章阐述了过氧化氢酶的作用机理,重点分析了过氧化氢酶在纺织上生物除氧和氧漂废水处理方面的研究现状。
    关键词:过氧化氢酶;纺织;研究现状
    中图分类号:TS192.2 3 文献标识码:A 文章编号:1009—3028(2013)01—0050—02
    1·过氧化氢酶
    1.1 过氧化氢酶概述
    过 氧化氢酶(EC1.11.1.6),又称触酶[1],是一种氧化还原酶,以过氧化氢为专一的底物,通过催化一对电子的转移,将过氧化氢催化分解为氧气和 水。它是催化转化能力最高的酶之一,每秒钟一分子的过氧化氢酶能催化八万分子的过氧化氢。它广泛存在于生物组织中,起着避免让细胞遭受体内代谢物破坏的作 用。过氧化氢酶的催化反应如下所示[2]。
        
    1.2 过氧化氢酶的作用机理
    过 氧化氢酶参与活性氧代谢过程是主要的生理功能。过氧化氢酶是生物体内重要的物质。对生物体来说,氧分子是没有毒性的,但是氧分子的电子分布如果发生改变, 就变成了像过氧化氢、羟自由基、单线态氧、超氧自由基等这样的活性氧。过氧化氢和超氧自由基作用能生成羟自由基,羟自由基对机体的损伤作用是最大的,但绝 大多数生物体内是没有针对羟自由基的有效直接淬灭剂。而过氧化氢酶能阻止过氧化氢与超氧化物自由基发生反应生成羟自由基,在活性氧代谢过程中,将过氧化氢 催化分解成水和氧气,这样达到保护机体的作用。另外,对血红蛋白及其它的含巯基蛋白质不被氧化,也会起到保护作用,对减轻活性氧造成的损伤具有一定的意义 [1-2] 。
    2 ·过氧化氢酶的应用现状
    近年来,过氧化氢酶得到广泛应用,在纺织工业主要有以下三个方面。
    2.1 过氧化氢酶除氧工艺上的研究现状
    何 照兴,袁军等[2]对传统高温除氧工艺与生物除氧工艺进行对比试验,并根据实际生产情况作成本核算表明:生物除氧工艺效果良好,生产效率、设备利用率能够 显著提高,同时水、电、汽、生产成本大幅度降低。这样在印染工业用水量大、用水紧张的地区,生物除氧工艺的采用不但现实可行,而且从长远来看,推广生物除 氧工艺,对印染工业的可持续发展具有更深远的意义。
    李文东[3 ]等研究得出:过氧化氢酶的活力会受到温度、pH 值的影响,在pH 值 为7,温度为30℃时,酶的活力最大,温度过高或过低,pH 值过高或过低,都会造成酶活力的下降。通过比较酶洗和水洗,发现酶洗对织物的白度几乎没有影 响。酶存在于染浴中,对染色的影响不大。可以用酶与染料一浴法染色,减少一道水洗工艺,节水、节能和节时。酶水洗的合理工艺为:漂白→水洗→酶处理[pH 值为7~8,温度<50℃,酶用量0.1 0/(o.w.f),处理20 min],同浴染色。
    张瑞萍等[4]指出:过氧化氢酶去除过氧化氢的优化工艺为温度20℃,pH值6~8,酶用量4mL(即0.18 mL/L),处理时间15 min,采用酶除氧代替传统的高温水洗除氧,对织物的强力无损伤,而且能缩短生产周期;从环保意义上说,还更具有应用前景。
    徐刚[5]指出:用过氧化氢酶去除棉纱上残余的双氧水,每生产1 t纱可节约生产成本约127.76元,少排放约10 t废水。每月生产1000 t纱,1年可节约生产成本176.91万元。过氧化氢酶是生物制品,有高度的专一性,不会增加环境负担。
    刘 杰[6]等通过正交试验分析得出的亚麻织物漂染工艺中过氧化氢酶的除氧优化工艺为:酶用量4.5 mL/L,pH 值7,温度35℃ ,处理时间 25min。指出该工艺对织物的漂后白度及染后的摩擦、皂洗及日晒牢度没有不良影响。同时可以减少传统工艺的能源消耗,降低综合生产成本。今后还需优化酶 洗后的染色工艺,降低色差,使产品质量进一步提高。
    2.2 纺织用过氧化氢酶的优化改进
    江南大学冷晒祥[7 ]通过筛选金黄色嗜热子囊菌WSH03—01得到新型的过氧化氢酶,并研究这种过氧化氢酶在处理棉针织物上残留的过氧化氢以及酶解、染色同浴工艺中应用,对指导过氧化氢酶漂染后色光重现性有一定帮助。
    厉 成宣[8]则应用高碘酸钠氧化棉织物作为载体固定过氧化氢酶。棉织物氧化的主要工艺条件为:在pH为6,温度为40℃时,用0.20 mol/L的 NalO4,氧化8 h。然后将过氧化氢酶固定在氧化的棉织物上,固定化的工艺条件为:过氧化氢酶用量0.20mL/g,固定化24 h。过氧化氢酶经固 定化以后,固定化酶的最适温度、热稳定性、贮存稳定性,受金属离子的影响等优于游离酶。
    2.3 过氧化氨酶处理漂白废水用于染色
    过 氧乙酸是冰醋酸和过氧化氢平衡反应的产物。杨文芳等使用过氧化氢酶和硫代硫酸钠对过氧乙酸漂白纯棉针织物的废水进行处理,然后用于染色试验,研究其回用的 可行性。结果表明,废水进行该双重处理,再用于活性染料染色,可以获得较好的K/S值和染色牢度。试验确定的废水处理条件为:在40℃时,过氧化氢酶 2 g/L,硫代硫酸钠1 g/L,分别对织物各处理20 min,即可达到良好效果。
    厉成宣[8]应用固定化过氧化氢酶处理的氧漂废水染色的织物的K/S值,可以达到用新鲜水染色的效果,两者的色差也很小,摩擦牢度测试效果不错。
    3·展望
    过 氧化氢酶作为一种新型酶制剂,在棉织物的前处理工艺中发挥着举足轻重的作用。酶处理工艺相比传统的水洗工艺、化学处理工艺,可以节约水、电、能等生产成 本,减少污染并且方便处理,节省染料并获得良好的染色重现性,使织物的柔软度、强度更好,缩短了工艺流程,提高了生产效率,操作更安全方便。使用过氧化氢 酶是实现纺织工业节能减排和可持续发展的有效方法,因而成为纺织工业清洁生产未来发展方向。
参考文献:
[1] 曹翔宇.过氧化氢酶的工业化生产和应用研究[D].无锡:江南大学环境工程学院,2006.
[2] 何照兴,袁军.过氧化氢酶的应用与实践[J].印染,2001,(5):29— 30.
[3] 李文东,吴婵娟,朱泉,等.过氧化氢酶去除织物上残留过氧化氢的研究[J].印染,2000,26(9):8—10.
[4] 张瑞萍.过氧化氢酶在棉针织物漂染工艺中的应用研究[J].印染,2000,(8):l2—14.
[5] 徐刚.过氧化氢酶在染纱生产中的应用[J].纺织科技进展,2005,(2):29— 30.
[6] 刘杰,等.亚麻织物漂染中酶洗除氧技术[J].齐齐哈尔大学学报,2006,(6):102—104.
[7] 冷晒祥,钱国坻,华兆哲,等.过氧化氢酶的棉针织物漂染工艺研究[J].印染,2006,32(19):1—3.
[8] 厉成宣.固定化过氧化氢酶对H2O2[D].无锡:江南大学纺织工程学院,2008.

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