专家投稿
酶除氧:除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018的试验及应用
卢妍
李剑略
佛山市尤兴纺织材料有限公司
2017/10/28
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酶除氧:除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018的试验及应用

卢  妍

(佛山市尤兴纺织材料有限公司  广东佛山  528041)

       摘要:在纺织工业中,过氧化氢酶最重要的用途是在过氧化氢漂白后去除工作浴中残余的过氧化氢。否则,棉纺织品在进行过氧化氢漂白后,即便充分水洗,仍无法去尽残余的过氧化氢,在后期加工中对染料的上染行为有一定阻碍作用,染色织物容易出现染斑及染花现象。本文根据优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018的性能特点,就酶催化法去除残余过氧化氢的应用及实验简述酶除氧的优点。

       关键词:酶除氧;除氧酶(过氧化氢酶);快速彻底;生物降解


1.前言


       棉布煮练后,杂质明显减少,吸水性有很大改善,但天然色素依然存在,故除少数品种外,一般还要经过漂白,否则会影响印、染的色泽鲜艳度。用于织物的漂白剂主要有次氯酸钠(简称:氯漂),亚氯酸钠(简称:亚漂)、过氧化氢(简称:氧漂)、过醋酸、高锰酸钾,臭氧。

       次氯酸钠漂白作用比较复杂,不同条件下,可能不同成分在起漂白作用(次氯酸钠的主要漂白成分是HOCl和Cl2,而碱性范围内则是HOCl起漂白作用)。在漂白的同时,棉纤维本身以及其他杂质也会发生各类化学反应,如果果胶质、多糖类物质中的醛类被氧化成羧基,含氮物质和蜡状物质的脂肪酸可被氧化成相应的氨基化合物和脂肪酸的氯代衍生物;棉籽壳中的木质素则可被氯化成氯化木质素等。所以,次氯酸钠在不正常的条件会严重损伤纤维,因此其工艺条件(包括漂白的PH值、温度、浓度和时间)也需要严格控制。而且棉纤维经过次氯酸钠漂白后生成氧化纤维素,对纤维存在潜在损伤,强力可能出现大幅度下降的情况。

       亚氯酸钠是一种比较温和的氧化剂,对棉纤维损伤小,去杂效果比次氯酸钠和过氧化氢好,特别是去除棉籽壳能力尤为显著。因此亚氯酸钠漂白对前处理要求较低,对涤纶等合成纤维有较好的漂白作用,其漂白效果“晶莹透亮”,但是亚氯酸钠在酸性条件下会释出比重较大的有害气体二氧化氯,难以去除,且直接侵害人的呼吸道和眼粘膜,严重时还会造成伤亡,因此亚氯酸钠漂白的方法也受到了国家规定的限制。

       目前,工厂最普遍使用的漂白方法为过氧化氢漂白,过氧化氢又称双氧水,是一种优良的氧化性漂白剂。过氧化氢漂白的织物,在白度和白度稳定性方面都比次氯酸钠漂白的织物效果好,且对纤维损伤小。在氧漂过程中没有有害气体产生,有利于对人体的保护。另外,由于过氧化氢漂白是在碱性中进行,温度又高,因此此方法对退浆和煮练要求较低,有利于练漂过程的连续化。除了棉及其混纺织物的初漂与复漂外,蛋白质纤维和合成纤维也可以使用过氧化氢漂白,此方法可以单独使用,也可以联合漂白,如氯-氧漂、亚-氧漂等。

       过醋酸漂白的白度不是很高,对棉籽壳的去除不如过氧化氢和亚氯酸钠,其优点是手感柔软,对纤维损伤小,在弱酸和中性范围漂白,可适用于色织漂白;但是过醋酸是易爆的危险性化合物,对皮肤有刺激,所以此方法工厂极少采用。

       高锰酸钾漂白的应用范围很窄,只在柞蚕丝上有应用,其与纺织品接触放出活性氧,生成的水合过氧化锰使纤维变成褐色,所以此方法漂白后要用二氧化硫处理,故也极少使用。

       臭氧漂白多为实验室研究应用,在工业生产中尚未使用。臭氧为浅蓝色、有刺激性臭味的气体,且不稳定,在常温下缓慢分解为氧,其氧化能力比氧强很多,是最强的氧化剂之一。臭氧在漂白过程中可分裂出活性氧,可使色素消色,也可以应用在工业废水处理中,将酚、苯、醇等氧化为无害物质,可使染色废水褪色。

2.残余过氧化氢的去除方法

       棉纺织品在染色前进行过氧化氢漂白处理,由于过氧化氢的分解产物为水和氧气,因此使用过氧化氢作为漂白剂为业界最普遍的工艺。而漂白处理后的织物上残余的过氧化氢需要在染色前去除,因为某些染料,尤其是活性染料对氧化剂非常敏感,若氧漂后织物上残余的过氧化氢不去除,溶液中过氧化氢的存在将使活性染料的基因发生化学改变,改变染色色光,导致一种不规则的染色效果,影响染色质量。

       因而,在染色前对氧漂织物的残余过氧化氢去除是必要的,传统的过氧化氢去除有两种方法,一种是简单的惰性工艺,采用淋洗,即使用大量的水连续清洗,不仅时间长,而且耗水量非常大。另一种是化学还原法,虽然可以快速去除残余过氧化氢,但是还原剂的用量很难控制,过少达不到要求,过多会影响染色性能。

详细见下反应式:

正常用量:

4H2O2 + Na2S2O33H2O + 2NaHSO4

加量过少:

5H2O2 + Na2S2O3    3H2O + 2NaHSO4  +  H2O2(将染料氧化)

加量过大:

4H2O2 + 2Na2S2O33H2O + 2NaHSO4  +  Na2S2O3(将染料还原)


       过氧化氢酶具有快速彻底分解过氧化氢为水和二氧化碳的效能,并且对纤维和活性染料毫无影响,使用安全,是生物净化的理想环保解决残余过氧化氢的方法——酶催化法,此方法对比传统化学还原法具有明显的优势,详细见表1(残余过氧化氢的去除方法对照)。 

       由表1(残余过氧化氢的去除方法对照)可以明显看出,在棉纺织品的过氧化氢漂白工艺中,使用过氧化氢酶去除工作液中残余的过氧化氢不需要或者仅需要一次水洗,能在同一处理浴中进行染色,既能节省时间又能省水,缩短工艺流程,提高生产效率,保障安全染色,提高染色质量,减少能耗。

3.除氧酶(过氧化氢酶)的性能

       酶是一种具有特殊专一催化能力的蛋白质物质。如过氧化氢酶只对过氧化氢起作用,从而达到去除残余过氧化氢的的目,详细见下反应式。

 

       优乐酶 除氧酶Y-9018是高浓度的工业级的宽温过氧化氢液体酶,是由经基因改性的、自我克隆的黑曲霉菌的浸泡发酵而生产来的。在广域的PH值和温度范围内能有效地发挥其功能,对高浓度过氧化氢具有有效性,并可应用于喷射染色机、绞盘、卷染机、绳状染色机和染纱等设备上,其工艺可减少染色准备时间,对染色色光无影响,低水耗,有完全的生物降解性。

4.除氧酶(过氧化氢酶)的应用试验

       4.1 试验材料与试验步骤

       4.1.1 材料、染化料药剂和仪器

       4.1.1.1 材料:默克双氧水试纸

       4.1.1.2 染化料药剂:优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018

       H2O2(50%):300ppm

       4.1.1.3 仪器设备:电子台秤,色牢度测试仪,振荡型水浴槽,搅拌磁转子,电加热器,烧杯(250ml,500ml),量筒(100ml),温度计(100℃),刻度吸管(10ml),吸球,角匙,玻璃棒等。

       4.1.2 试验步骤

       4.1.2.1 准备300ppm 的H2O2(50%)溶液, 调整PH范围3~10。

       4.1.2.2 将4.1.2.1中溶液取300ml至钢杯/锥形瓶/500ml烧杯中。

       4.1.2.3 加入适量(详细见3.2实验方案中数据)的优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018至4.1.2.2 中溶液的钢杯/锥形瓶/500ml烧杯中。

       4.1.2.4 将4.1.2.3中溶液的钢杯/锥形瓶/500ml烧杯立刻放入色牢度测试仪或振荡水浴槽中。

       4.1.2.5 处理温度为25℃~70℃(详细见4.2实验方案中数据)。

       注意:确保所有的处理都是相同的温度和搅拌条件下进行。

       4.1.2.6 按照规定时间(详细见4.2实验方案中数据),使用默克双氧水试纸测试溶液中残余过氧化氢浓度,并记录。

       4.2 试验方案及试验数据

       4.2.1 优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018及市场过氧化氢酶产品YP041404效能对比

       4.2.1.1 当过氧化氢酶用量为0.1g/L,PH=6.5~7.0,温度在40℃、50℃、60℃时的除氧效能对比:表2是优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018;表3是市场过氧化氢酶产品YP041404。

       4.2.1.2 当过氧化氢酶用量为0.1 g/L,PH=9.0,温度在40℃、50℃、60℃时的除氧效能对比:表4是优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018;表5是市场过氧化氢酶产品YP041404。

       4.2.2 优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018及市场过氧化氢酶产品LY130122效能对比

       4.2.2.1 当过氧化氢酶用量为0.1g/L、0.7g/L,PH=6.5~7.0,温度在40℃、50℃、60℃时的除氧效能对比 :表6是优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018(用量:0.1 g/L);表7是市场过氧化氢酶产品LY130122(用量:0.1 g/L);表8是市场过氧化氢酶产品LY130122(用量:0.7g/L)。

       4.2.3 当过氧化氢酶用量为0.1g/L、0.7g/L,PH=9.0,温度在40℃、50℃、60℃时的除氧效能对比:表9是优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018用量:0.1 g/L);表10是市场过氧化氢酶产品LY130122(用量:0.1 g/L);表11是市场过氧化氢酶产品LY130122(用量:0.7g/L)。

5.结论

       相同用量0.1g/L,不同温度(40℃~60℃)及PH值(6.5~7.0、9.0)条件下,优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018比市场过氧化氢酶产品YP041404除氧效率略好2~3分钟,而市场过氧化氢酶产品LY130122均比前两者除氧效果差,约为前两者的1/7。随着温度的提升,优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018的除氧效果均变化不大,从中表明,50℃是优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018最佳的除氧温度,而PH=6.5~7.0或PH=9.0也对优乐酶 除氧酶(过氧化氢酶)Y-9018的除氧效果没有明显影响,可以在广域的PH值和温度范围内,稳定的发挥其去除残余过氧化氢的功能。

 

参考文献:

[1]蔡苏英.染整技术实验[M].中国纺织出版社.

[2]张红霞.纺织品检测实务[M].中国纺织出版社.

[3]陶乃杰.染整工程[M].中国纺织出版社.

[4]姜怀.纺织材料学[M].中国纺织出版社.

[5]张国文.生物化学品生产技术[M].江西科学技术出版社.

[6]段毅力.酶制剂应用技术问答[M].中国轻工业出版社.

[7]阎克路.染整工艺与原理[M].中国纺织出版社.

[8]索尔维公司.漂白手册[M].中国纺织出版社.

[9]何瑾鑫.染料化学[M].中国纺织出版社.

 

作者简介:

卢妍,2006年毕业于广东纺织职业技术学院,2016年毕业于西安工程大学。从事纺织品检测及纺织染整助剂工作10年,擅长体系认证,项目申报,致力于纺织染整助剂的开发应用,专利撰写及贯标认证,展会策划。

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李剑略,2007年毕业于广东纺织职业技术学院染整工程系,从事印染、洗水后整工作9年,拥有两项发明专利,目前主要负责纺织染整助剂应用及市场开发,擅长产品推广,市场营销。

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