【集萃網(wǎng)觀察】一 簡 介 酶是生物催化劑,具有在化學反應中用量少,且不被消耗的優(yōu)點。在化學反應中能加速或減緩化學反應的速率。當一次化學反應結束后,酶會被釋放出來,進行下一次化學反應。在理論上催化劑可以被無限次的使用,但在實際應用中,大多數(shù)催化劑受到穩(wěn)定性的限制,經(jīng)過一段時間的使用,它們會失去活性。通常,大多數(shù)酶在被用過一次之后就完成了使命,不能再用。 與無機催化劑如酸、堿、金屬和金屬氧化物相比,酶具有其特殊性,它能分解一些特定化合物。在某些情況下,它的活性受到與之反應的化合物的一些基團限制。與酶發(fā)生反應的分子被稱作酶作用物,酶與之發(fā)生反應之后,酶作用物轉化成一種或者多種產(chǎn)物。大型酶分子的一部分與酶作用物發(fā)生可逆的結合,結合物具有另一種特殊的結構,然后酶分子中的另一特殊部分會對結合部分進行催化,使之轉化成為另一種化合物。酶分子中不同部分發(fā)生的反應大體可以分為6大類:水解,氧化,降解,合成,轉移,以及分子異構。在工業(yè)生產(chǎn)過程中,由于與酶發(fā)生反應的化合物范圍很廣,所以不可避免會有少量副產(chǎn)物生成。 酶在常壓,合適的溫度及酸性(pH值)條件下發(fā)生反應。大多數(shù)酶發(fā)生反應的溫度是30℃-70℃,pH值接近中性(pH=7)。目前,人們也開發(fā)了一些特殊的酶,用于特殊高溫條件下使用。酶的使用節(jié)約了能源,也節(jié)省了對抗高溫、高壓、腐蝕等特殊設備的投資。由于酶具有反應效率高,可發(fā)生特定反應、條件溫和以及降解率高等優(yōu)點,它在工業(yè)生產(chǎn)過程中應用廣泛。 酶存在于所有生物體中。它們來自于自然界,當它們降解為氨基酸后又能被自然界快速吸收。酶只與再生原材料發(fā)生反應,水果,谷物,牛奶,脂肪,肉,棉花,皮革,木材等都是生成酶的典型原料。多數(shù)酶化作用產(chǎn)生的可用產(chǎn)品或副產(chǎn)品都是無毒的并可很快降解。工業(yè)生產(chǎn)用的酶可以以污泥作為原料通過生態(tài)循環(huán)方式生產(chǎn)。 酶能加速化學反應,它與特定的基質(zhì)在溫和條件下發(fā)生反應,反應安全且易于控制,而且它能代替刺激的化學藥品,容易生物降解,因此被廣泛應用于紡織業(yè)中。
二 酶在紡織前處理過程中的應用概述 1、退漿 棉纖維和棉混紡纖維在織造的時候,為增加強力,在它們表面涂上一層漿料(淀粉或者淀粉衍生物),這樣避免纖維在織造過程中斷裂。在織造的過程中經(jīng)線承受機械加工力,因此通常給經(jīng)線上漿。上漿的材料通常是淀粉或者淀粉衍生物,它的應用非常廣泛(約有75%的紡織工來使用淀粉),淀粉通常是從土豆、玉米和水稻中制得。 由于漿料的存在會影響濕處理的均勻性,因此,織物在漂白和染色之前,需要進行退漿,可供選擇的退漿方式有很多。如果纖維表面的漿料是水溶性的,則在退漿過程會用到堿、表面活性劑、氧化性化學物質(zhì),如過硫酸鹽或者堿,也可能用到溴化物,(或者漂白過程也會用到)。 在紡織工業(yè)中,淀粉酶用于去除淀粉漿料,以改善濕處理的均勻性。淀粉酶是水解酶,它能促進淀粉的分解,降低其中食糖、糊精、麥芽糖的含量。這種酶的優(yōu)點是只對淀粉起作用,并且對所附纖維(棉纖維和棉混紡纖維)本身沒有損傷。淀粉酶能在低溫下退漿,最合適的溫度是30-60℃,最合適的pH是5.5-6.5。 2、煮煉 煮煉是去除織物上天然的或者后加工產(chǎn)生的雜物的過程,這些雜質(zhì)包括脂肪、蠟、沙、塵土、油等。通常煮煉是把織物浸入含有燒堿的溶液中,在70-90℃的溫度下進行的。傳統(tǒng)使用強堿的煮煉過程會對纖維重量造成損失,且污染環(huán)境。使用酶化的方法煮煉則對纖維本身和環(huán)境都沒有負面影響。由于操作者不再接觸強腐蝕性的化學藥品,因此這對其健康的影響也降到了最低。 果膠酶對煮煉效果有效并對環(huán)境無污染。果膠酶能降解棉中的果膠,它能去除其中的蠟、油和其他雜質(zhì)。諾維信為煮煉提供了一種作用溫和的堿性果膠酶,它能徹底去除棉纖維的果膠和其他雜質(zhì),并能在紡織業(yè)的機械化濕處理中行以廣泛應用。這種酶最合適的煮煉溫度是50-60℃,pH值在7.5-9之間。 3、漂白 通常情況下,漂白過程使用雙氧水,最合適的pH值是10.5-11,溫度為80-100℃,作用時間在45分鐘到5、6個小時之間。漂白完成后,漂白液排掉(因為漂白后的織物要進行印染,這樣可以防止漂白與染色過程中的化學物質(zhì)相互反應),此時織物上還有殘存的H202,去除的方法有兩種。一種是把織物洗滌數(shù)次,或者使用弱的還原劑中和纖維上的H202。在洗滌過程中,消耗大量的水(約40L/Kg織物),這也會導致大量廢水的生成。 酶在漂白過程中能代替些化學藥品(如硫代硫酸鹽),從而節(jié)約水和能源的消耗量。印度的科學家研制出一種過氧化氫酶,與傳統(tǒng)去除織物上的過氧化氫方法相比,它在常溫條件下就可以直接把織物上殘留的H202分解成水和非反應性的氧氣。 3.1 過氧化氫酶在漂白后織物水洗過程中的應用 2H202→02+2H20 這個酶化過程可以減少水和能源的浪費。在漂白過后可以直接使用這種酶。下面這個流程圖是以溢流染紗為例設計的過程: 使用過氧化氫酶就可以省略漂白后洗滌織物的步驟,因為織物上的漂白劑可以被染浴中的酶分解,且殘余的酶對織物和染料沒有影響。 過氧化氫酶被應用在紡織工業(yè)的漂白清洗,它能完全清除掉織物上殘存的H202,因而不用任何額外水洗。這種酶適用的工藝條件是溫度小于50℃,pH值在4.0-10.0之間。 3.2 過氧化氫酶在活性染料染色后洗滌過程中的應用 過氧化氫酶不僅可以應用在漂白過后的洗滌中,還可以應用在活性染料染色后的洗滌過程中,盡管過氧化氫已經(jīng)被過氧化氫酶完全分解,染浴中由于含有了酶會使得染色織物變色,但是這種變色程度可以通過改變?nèi)旧^程中的參數(shù)來降低,如鹽、堿、酶的濃度以及染色溫度,然而所有對顏色的影響參數(shù)是非常復雜的。因此選擇一個各參數(shù)間的理想的比例是染色成功的關鍵所在。 4、退煮漂同浴 有兩種酶,淀粉葡糖甘酶和葡糖氧化酶,可用于煮煉和漂白同浴兩步法。 第一步,淀粉葡糖苷酶也叫做葡萄糖淀粉酶,它也是一種酵素酶,可水解。它可以逐步的使淀粉聚合物轉化為葡萄糖后再去除。它可以使葡萄糖a-1,4 a-1,6鍵水解,盡管a-1,6水解的速度很慢,但是淀粉葡糖甘酶還是可以明顯降低葡萄糖殘留物麥芽糖和異麥芽糖的濃度降低。葡萄糖淀粉酶對溫度很敏(下轉第52頁)(上接第41頁)感,當溫度高于60℃它就會失去反應活性,它的使用最合理的pH值是4.0-4.5,商業(yè)用葡萄糖淀粉酶可以用曲霉菌制得。 第二步,使用葡糖氧化酶的漂白 在煮煉浴中必須加入葡糖氧化酶。由于氧分子的存在,葡萄糖被葡萄糖氧化酶氧化成葡萄糖酸和雙氧水: D-葡萄糖酸在漂白過程中是不起作用的,為了制得漂白過程中需要的足量過氧化氫,在煮煉浴中必須加入足量的淀粉葡萄糖酶,這樣溶液中葡萄糖酸的濃度至少也要達到250mg/L。 結 論 隨著人們對環(huán)境的日益重視,科學家和技術人員對紡織加工有了新的想法。生物技術已經(jīng)不是新名詞,傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),包括面包,啤酒,奶酪,白酒,以及酸乳酪,都應用酶技術。但是在紡織領域人們的意識還比較淡薄,因此,應該給紡織行業(yè)提供更多應用生物技術的機會。在紡織品前處理如退漿,煮煉,漂白過程中,酶的應用已經(jīng)取得較大成功。酶處理與傳統(tǒng)的處理方法取得的結果是相同的,但是酶處理可以降低水,能源的消耗量,可以節(jié)約時間,減少污染,并且可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此在現(xiàn)代紡織工業(yè)中,應該加大推廣力度。
該文章暫時沒有評論!
歡迎您: |
評價: 中立 好評 差評 |
表情: |
請自覺遵守互聯(lián)網(wǎng)的相關政策法規(guī),嚴禁發(fā)布色情、暴力、互動的言論. |
最新技術文章
點擊排行