1、.專選課紡織生物技術(shù)基礎(chǔ)大作業(yè) 姓 名 學(xué) 號(hào) 班 級(jí) 輕化工程 酶工程在染整前處理中的應(yīng)用摘要 本文主要介紹了生物酶的種類和特點(diǎn)，以及其在染整工業(yè)前處理中的應(yīng)用,討論了目前這些生物技術(shù)用于染整工業(yè)的優(yōu)勢(shì)及存在的主要問題 ,展望了生物技術(shù)應(yīng)用于染整工業(yè)的前景。關(guān)鍵字 生物酶；紡織染整；前處理；展望Application of Enzyme Engineering in Dyeing and Finishing PretreatmentAbstract This paper mainly describes the types and characteristics of enzymes, an

2、d elaborate the application in pretreatment of dyeing and finishing industry. The article also discusses advantages and main problems of biotechnology for dyeing and finishing industry , looks to the prospects of biotechnology applied to dyeing and finishing industry.Key words Enzyme; Textile Dyeing

3、 and Finishing; Pretreatment; Future development.隨著世界人口的迅速增長(zhǎng),紡織染整工業(yè)不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的染整工藝需要耗用大量的水和化學(xué)物質(zhì),不僅消耗資源,而且產(chǎn)生嚴(yán)重污染。隨著生物工程技術(shù)的發(fā)展及紡織綠色加工要求的提高，酶工藝已成為紡織加工的重要發(fā)展方向之一。目前，紡織酶加工工藝已涉及了幾乎所有的紡織濕加工領(lǐng)域，酶制劑的種類不斷豐富，出現(xiàn)了一系列的高性能紡織專用酶產(chǎn)品。紡織酶加工理論、酶加工設(shè)備和工藝也有了很大發(fā)展。紡織酶加工作為生化技術(shù)在傳統(tǒng)紡織行業(yè)中的成功應(yīng)用，是紡織加工的新領(lǐng)域，它和傳統(tǒng)的紡織濕加工技術(shù)有很大的不同，紡織加工的特點(diǎn)決定了紡織用

4、酶制劑是一個(gè)富有開拓前景的領(lǐng)域。目前國(guó)際上關(guān)于生物酶在染整工業(yè)中應(yīng)用的研究十分活躍,本文將對(duì)生物酶在紡織染整前處理領(lǐng)域的應(yīng)用作相應(yīng)的介紹。11染整用生物酶制劑的種類及特點(diǎn)酶是一種由生物體產(chǎn)生的高效生物催化劑廣泛地存在于動(dòng)物內(nèi)臟、植物莖葉果實(shí)和微生物體中生物體新陳代謝的生化反應(yīng)。絕大多數(shù)是在酶催化下進(jìn)行的。酶可以引起氧化還原、水解裂解和凝聚等反應(yīng)酶的品種繁多。隨著遺傳學(xué)生物工程學(xué)的發(fā)展酶的生產(chǎn)與應(yīng)用也得到了進(jìn)一步的重視和發(fā)展，在紡織上使用酶對(duì)纖維材料進(jìn)行處理已有多年歷史。最初大多集中在絲麻的脫膠和棉織物的退漿方面，近幾十年來采用酶對(duì)纖維素纖維和羊毛纖維進(jìn)行的減量加工或改性加工。2在歐美和日本得到

5、大力開發(fā)，特別是用纖維素酶處理纖維素纖維使其表面光潔，從而改善織物手感和服用性能，其工業(yè)化應(yīng)用日趨廣泛。進(jìn)入80年代后用蛋白酶對(duì)羊毛纖維進(jìn)行減量加工，即剝鱗片處理從而使其細(xì)度變小光澤更好，加工后的產(chǎn)品手感輕薄柔軟滑爽，且具有防縮性和抗起球性，可作為夏季服裝面料可見酶在紡織加工中有著廣泛的用途。1.1 -淀粉酶 -淀粉酶用在染整前處理的退漿工藝中，主要用來處理以淀粉漿為主的漿料，是應(yīng)用比較成功的酶制劑。我國(guó)有很好的-淀粉酶菌種，尤其適用于原纖化Lyocell產(chǎn)品的退漿，能夠保證處理質(zhì)量的穩(wěn)定。目前已研發(fā)出了淀粉酶制劑的寬域（pH值和溫度）產(chǎn)品，這對(duì)酶退漿工藝的控制十分有利。同時(shí)還研發(fā)了耐高溫的-

6、淀粉酶制劑，這種酶制劑可適應(yīng)連續(xù)化的高溫退漿工藝，有利于縮短工藝時(shí)間，提高退漿效率。1.2纖維素酶纖維素酶是目前應(yīng)用最為成功的紡織酶制劑，可對(duì)纖維素纖維織物進(jìn)行有效處理，即在織物強(qiáng)度損傷可接受的情況下使處理織物獲得需要的效果。纖維素酶主要用在棉織物的拋光整理（光潔整理）和牛仔布的返舊整理，并已成為染整加工的常規(guī)工藝。纖維素酶制劑中最重要的組分是內(nèi)切酶，它在生物拋光、石磨水洗返舊整理中起到了關(guān)鍵作用。3纖維素酶還被作為洗滌劑的添加劑，以加強(qiáng)去污效果。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，纖維素酶與其他酶制劑（如淀粉酶、果膠酶、蛋白酶等）復(fù)合，進(jìn)行棉織物的退漿、精練等處理效果顯著。1.3果膠酶果膠酶主要用于替代棉織物堿精練

7、用的堿劑。棉纖維中的果膠質(zhì)位于蠟質(zhì)與纖維之間，若能把果膠質(zhì)去除，就可降低蠟質(zhì)與纖維的結(jié)合力，從而有利于在隨后的高溫浴中乳化去除蠟質(zhì)。4果膠酶用于棉纖維的精練時(shí)處理速率較慢，在時(shí)間充足的情況下，也能達(dá)到堿精練的減量水平，但處理后織物的親水性相對(duì)較低。從生產(chǎn)實(shí)踐看，僅通過果膠酶處理基本無(wú)法去除棉纖維表面的蠟質(zhì)。有文獻(xiàn)表明，在酶處理時(shí)加入非離子表面活性劑可明顯促進(jìn)去除作用，從而改善了織物的親水性。這主要是因?yàn)楣z酶和表面活性劑配合后對(duì)去除蠟質(zhì)有協(xié)同效應(yīng)。也有文獻(xiàn)介紹，果膠酶和角質(zhì)酶復(fù)配后能產(chǎn)生協(xié)同作用，可顯著提高棉蠟的去除率和織物的親水性。有研究文獻(xiàn)介紹果膠酶和淀粉酶、纖維素酶等具有很好的協(xié)同作用，

8、可實(shí)現(xiàn)退漿精練一浴法和退漿精練生物拋光一浴法處理。1.4蛋白酶蛋白酶是我國(guó)紡織工業(yè)最早應(yīng)用的生物酶制劑之一，蛋白酶用于真絲脫膠砂洗、皮革脫毛、毛皮軟化等已成為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的常規(guī)工藝。蛋白酶對(duì)羊毛的處理，主要是防氈縮，在抗起毛起球、改善光澤及低溫染色等方面也有研究和應(yīng)用。蛋白酶還可用于蛋白上漿材料的退漿處理。也有文獻(xiàn)報(bào)道，蛋白酶可與其它酶制劑（如纖維素酶、果膠酶等）復(fù)配用于棉織物的精練加工。2 酶制劑在染整前處理中的應(yīng)用紡織工業(yè)是最早運(yùn)用生物技術(shù)的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域之一。生物酶可作用于紡織品上天然雜質(zhì)及工藝化學(xué)品的去除，并改善織物的物理性質(zhì)。目前生物酶主要應(yīng)用于紡織品精練、染色及整理等濕法加工過程，以取

9、代傳統(tǒng)操作過程中大量使用的高濃化學(xué)品，如苛性堿等。與傳統(tǒng)工藝相比，生物酶工藝具有以下優(yōu)勢(shì)：(1)工藝步驟減少，縮短工藝時(shí)間，提高設(shè)備產(chǎn)出；(2)降低用水量，降低排污量；(3)操作條件溫和，降低能耗，改善工人工作環(huán)境；(4)改善織物手感，降低強(qiáng)力損失；(5)降低操作成本。酶在棉織物印染前處理中的應(yīng)用已涉及以下領(lǐng)域：2.1生物酶在退漿中的應(yīng)用采用酶法退漿，具有以下特點(diǎn)。 （1）酶退漿廢水pH值低，可生化性好，符合清潔生產(chǎn)和綠色環(huán)保要求。（2）酶退漿作用快，效果好，退漿率高達(dá) 7 級(jí)，而傳統(tǒng)堿退漿只能達(dá)到 4 級(jí)。（3）堿退漿使?jié){料疏松、膨化，未將其分解為小分子物質(zhì)，因此對(duì)水洗要求較高，水量、溫度控

10、制不當(dāng)，會(huì)使?jié){料重新凝結(jié)、聚集，沾污布面，形成漿斑，從而造成大批量半制品回修。而酶退漿則使?jié){料在酶的作用下催化分解為水溶性很高的小分子物質(zhì)，漿液粘稠度低，不會(huì)再次凝結(jié)。（4）酶退漿半制品手感柔軟，強(qiáng)力損傷小。對(duì)強(qiáng)降比較嚴(yán)重的功能性整理（如免燙、阻燃整理等）品種，特別適合采用酶退漿。淀粉酶是紡織工業(yè)中早進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用的酶制劑之一，如采用淀粉酶代替堿去除坯布上的淀粉漿料。5使用淀粉酶退漿能將淀粉分解成可溶性低分子糖的酶（葡聚糖酶），而且用酶處理產(chǎn)生的分解物無(wú)毒性，但這些分解物必須經(jīng)處理后再排放，否則會(huì)提高退漿廢水中的BOD。 2.2 生物酶在精練中的應(yīng)用傳統(tǒng)的棉織物精練是在熱堿液中進(jìn)行的，效果非常

11、顯著，缺點(diǎn)是由于添加潤(rùn)濕或滲透劑、鰲合劑等化學(xué)品造成了印染廢水處理的沉重負(fù)擔(dān)，精練廢水含堿量大，pH值高，要耗用大量的酸中和，并需用大量的水沖洗，且使廢水中COD/BOD的比率增高，污染了環(huán)境。6據(jù)統(tǒng)計(jì)，印染廢水的70% 來自前處理中的精練。而且，如果在堿精練中工藝條件控制不嚴(yán)格，還易造成纖維素的氧化損傷，強(qiáng)力下降。另外，由于在濃堿液中精練，會(huì)致使棉織物的局部堿濃度過高，產(chǎn)生較大的收縮，給后續(xù)加工質(zhì)量帶來很大的影響。近年來人們嘗試用生物酶進(jìn)行棉織物的精練，可在溫和的溫度及pH值條件下有效去除棉的脂蠟，而且對(duì)纖維的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)力沒有損傷。生物酶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的堿精練將具有繼續(xù)研究和擴(kuò)大應(yīng)用的趨勢(shì)，除了環(huán)保

12、這一因素，從經(jīng)濟(jì)的角度來看，酶精練的實(shí)際成本并不高于傳統(tǒng)的堿精練，綜合考慮所節(jié)約的能源和水，有時(shí)可能更經(jīng)濟(jì)。72.3 生物酶在漂白中的應(yīng)用目前棉織物漂白一般采用過氧化氫法，但是漂白時(shí)金屬離子的催化作用會(huì)引起纖維的損傷。生物酶漂白尚處于開發(fā)階段，目前研究較多的是3種氧化還原酶在漂白中的應(yīng)用，即漆酶、過氧化物酶和葡萄糖氧化酶。棉紡織品或其它纖維紡織品經(jīng)過氧化氫漂白后，部分紡織品要進(jìn)行染色或印花，如果殘留有過氧化氫，在染色和印花時(shí)會(huì)破壞染料或使染色不勻，或降低上染率。為了除盡殘留的過氧化氫，在漂白后用過氧化氫酶處理紡織品，將殘留的過氧化氫分解成水和氧而提高水洗效率，改善紡織品的染色性能。因此，過氧化

13、氫酶處理不僅可以去除織物上殘留的過氧化氫，而且可以直接染色，具有高效、節(jié)能、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)，是綠色染整技術(shù)的重要工藝之一。研究表明，采用生物酶法對(duì)黃麻織物進(jìn)行漂白，其白度、亮度、吸濕性、手感及外觀均優(yōu)于傳統(tǒng)化學(xué)漂白。8且酶精練和漂白工藝全過程均在較低溫度下進(jìn)行，且能達(dá)到比較理想的棉籽殼去除率，彌補(bǔ)了酶精練工藝的缺陷。2.4 生物酶在脫膠工藝中的應(yīng)用目前麻纖維脫膠的主要工藝還是以化學(xué)脫膠為主，但會(huì)對(duì)纖維造成一定的損傷，脫膠后的麻纖維成單纖維狀態(tài)，大麻單纖維長(zhǎng)度僅 20 mm左右，很難直接用于紡織；而且化學(xué)脫膠廢水色度深，堿性強(qiáng)（pH值高達(dá) 13）、有機(jī)成分復(fù)雜、水質(zhì)波動(dòng)大，是一種較難處理的有機(jī)廢水

14、。從環(huán)保角度考慮，酶法及微生物法脫膠被認(rèn)為是極有發(fā)展前途的。有研究表明，大麻纖維采用生物酶脫膠作用條件溫和，對(duì)纖維損傷小，易掌握脫膠的程度，有利于提高出麻率，在技術(shù)上是可行的。92.5 生物酶在絲光工藝中的應(yīng)用生物酶可用于織物的絲光“生物拋光”，即用纖維素酶對(duì)棉織物在無(wú)張力狀態(tài)下處理，可以減少織物表面茸毛、小球，提高織物的光潔性，產(chǎn)品不僅與堿絲光效果相近，還賦予其柔軟的特性。生化拋光主要用于棉、麻等天然 纖維以及容易起毛起球的Tencel 等人造纖維織物。此外，還用于去除染色等加工產(chǎn)生的表面茸毛，使纖維和織物表面變得光潔。經(jīng)生物拋光整理后的織物表面光潔，富有光澤，手感柔軟，懸垂系數(shù)下降，具備一

15、般柔軟劑整理達(dá)不到的品質(zhì)。生物拋光整理后的織物強(qiáng)力下降，下降率應(yīng)控制在 20%，失重率在 3%，失重率超過 5% 時(shí)織物的服用性能就明顯受到影響。此外經(jīng)纖維素酶整理后的亞麻織物，布面光潔，手感柔軟，舒適性提高，從而提高了亞麻織物的服用性能及附加值。10纖維素酶對(duì)亞麻織物的生物拋光整理，是一種降解減量處理，但工藝控制不當(dāng)，會(huì)使織物強(qiáng)力損失過大，因此要嚴(yán)格控制工藝條件。拋光處理后，若不馬上染色，必須進(jìn)行失活處理，以免織物損傷。3 結(jié)論及展望生物酶處理工藝節(jié)能節(jié)水，其生產(chǎn)成本低于傳統(tǒng)工藝，并能提升產(chǎn)品質(zhì)量，顯著降低廢水中鹽、染料、AOX等 的含量。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，這種綠色環(huán)保工藝必將取得長(zhǎng)足發(fā)展。目前，雖

16、然有些酶工藝已取得了較好效果，具有良好的發(fā)展前景，但仍存在較大的局限性。11業(yè)界必須認(rèn)識(shí)到目前我國(guó)染整用的酶制劑，大部分還是水解酶及少量的裂解酶，從應(yīng)用角度看，還有很多新的酶制劑值得開發(fā)，在工藝上還需開發(fā)相應(yīng)的酶加工設(shè)備和相應(yīng)的配套助劑等。12酶的開發(fā)應(yīng)用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要完成這項(xiàng)艱巨任務(wù)，需要跨學(xué)科的合作和相關(guān)行業(yè)（如助劑行業(yè)、印染機(jī)械行業(yè)等）的緊密配合，以及政府和全社會(huì)的支持。通過長(zhǎng)時(shí)間的考察和實(shí)踐，要使我國(guó)染整行業(yè)科技水平趕上國(guó)際先進(jìn)水平，科技人員必須通過刻苦研究和多方合作努力拓展酶在紡織染整中的應(yīng)用，這也有利于紡織染整行業(yè)早日實(shí)現(xiàn)全程綠色加工。參考文獻(xiàn)：1 吳贊敏. 紡織品染整清潔加工

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