過氧化氫酶去除漂白殘留過氧化氫工藝的研究
摘要：本文采用過氧化氫酶去除過氧化氫漂白棉針織物時(shí)殘留的過氧化氫，通過單因素實(shí)驗(yàn)分析，確定影響過氧化氫酶去除殘留過氧化氫工藝的最適條件為：pH值7～8，過氧化氫酶用量0.1g/L，溫度20℃，處理15min，浴比1∶15。 關(guān)鍵詞：過氧化氫酶；棉針織物；漂白 中圖分類號(hào)：TS192.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A Study on Removal of Residual Hydrogen Peroxide from Bleaching Process with Catalase Abstract： In this paper， the residual hydrogen peroxide from bleaching process of cotton knitted fabric were removed with catalase. Based on the research of single factor experiments， the optimum conditions for the removal of hydrogen peroxide with catalase were as follows： pH value 7 ～ 8， dosage of catalase 0.1 g/L， temperature 20 ℃， enzyme processing time 15 min， bath ratio 1∶15. Key words： catalase； cotton knitted fabric； bleaching 棉針織物產(chǎn)品穿著舒適，具有吸濕、透氣等良好的服用性能。近年來，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求不斷提高，追求返樸歸真、舒適和休閑。而棉針織類服裝在很大程度上滿足了人們的這一需求。 對(duì)于服飾色澤上，以前的工藝往往只是將鮮艷、淺色的品種做氧漂，而現(xiàn)在染色前都要求做漂底，以得到更加鮮艷和純正的色彩。但是大部分活性染料都對(duì)氧化劑比較敏感，所以為了保證后續(xù)染色工藝的安全性，必須將做前處理氧漂時(shí)殘留的過氧化氫去除干凈。如果采用高溫水洗這種傳統(tǒng)的方法去除殘留的過氧化氫，生產(chǎn)中水、電、蒸汽的消耗勢(shì)必隨著產(chǎn)量增加而大幅增加，并且這也增加了污水處理負(fù)擔(dān)。過氧化氫酶是一種安全、無毒、高效的生物催化劑，近年來在紡織工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用。本文選用過氧化氫酶去除殘留的過氧化氫，對(duì)其去除殘留的過氧化氫工藝研究分析。 1實(shí)驗(yàn)材料及藥品 1.1實(shí)驗(yàn)布料 1.2主要試劑 過氧化氫酶（50000U/mL），武漢市獅子山化工涂料助劑廠；高錳酸鉀（AR），山東宏間化工有限公司；硫酸（AR），煙臺(tái)市雙雙化工有限公司；乙酸（AR），萊陽市雙雙化工有限公司；亞硫酸鈉（AR），宜興市第二化學(xué)試劑廠；硅酸鈉（AR），天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉（AR），煙臺(tái)市雙雙化工有限公司；30%過氧化氫（AR），杭州臨安精欣化工有限公司；高效精練劑，江陰市新康化工有限公司。 1.3實(shí)驗(yàn)儀器 HHS恒溫水浴鍋、101A-3電熱恒溫烘箱、DSBD-1數(shù)字白度儀，南通三思機(jī)電科技有限公司；XY系列電子天平，常州幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司；不銹鋼高溫干燥箱，上海錦意科學(xué)儀器有限公司；YH系列電熱器，江蘇近湖鎮(zhèn)教學(xué)儀器廠；HD026N+電子織物強(qiáng)力儀，南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。 1.4實(shí)驗(yàn)工藝流程 �。�1）常規(guī)水洗工藝 坯布→煮漂（30%過氧化氫20g/L，100%氫氧化鈉8g/L，硅酸鈉6g/L，高效精練劑2～3g/L，時(shí)間40～50min，沸煮，浴比1∶20）→熱水洗2～3次（85～90℃）→溫水洗1～2次（70～80℃）→晾干→測(cè)試。 �。�2）過氧化氫酶處理工藝 坯布→煮漂（同上）→排水→酶處理→晾干→測(cè)試。 1.5性能測(cè)試 （1）過氧化氫含量的測(cè)定 吸10mL過氧化氫水溶液置于500mL容量瓶中，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻待用。準(zhǔn)確吸取稀釋后的雙氧水溶液5mL，放入250mL三角瓶中，加入蒸餾水100mL、3mol/L的硫酸5mL搖勻待測(cè)。用配制后，經(jīng)標(biāo)定過的0.00201mol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，當(dāng)溶液變?yōu)槲⒓t色，且?guī)酌雰?nèi)不消失即為終點(diǎn)。記錄所耗用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液體積V，平行測(cè)試3次，取平均值。用公式C雙氧水=V高錳酸鉀×17.01計(jì)算過氧化氫濃度（g/L）。 �。�2）白度測(cè)定 每塊試樣須在不同部位保持經(jīng)緯方向一致的情況下測(cè)定3次，取平均值。 �。�3）織物拉伸強(qiáng)力的測(cè)定 織物拉伸強(qiáng)力按GB/T3923.1―1997標(biāo)準(zhǔn)，在強(qiáng)力儀上進(jìn)行測(cè)定，測(cè)3次，取平均值。 2結(jié)果與分析 2.1pH值的影響 將過氧化氫煮漂后的棉針織物，在不同pH值，溫度20℃，過氧化氫酶0.1g/L，浴比1∶20的條件下處理15min，測(cè)試過氧化氫的'含量、織物白度和強(qiáng)力，結(jié)果如圖1所示。 由圖1可知，pH值對(duì)白度的影響不大，但是對(duì)過氧化氫第一文庫網(wǎng)去除率、強(qiáng)力影響大。當(dāng)pH值小于7時(shí)，過氧化氫的去除率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)pH值大于7時(shí)過氧化氫的去除率開始呈下降趨勢(shì)。這是由于pH值在7以下和8以上，酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而影響了酶的活性部位催化基團(tuán)和結(jié)合基團(tuán)的解離�？椢锏膹�(qiáng)力在pH值為7時(shí)最大，因?yàn)榭椢镌谒嵝詶l件下會(huì)發(fā)生分解，在堿性條件下會(huì)發(fā)生膨脹，會(huì)對(duì)織物強(qiáng)力有影響。綜合考慮，pH值選擇在7～8。 2.2溫度的影響 調(diào)節(jié)pH值7～8，過氧化氫酶用量0.1g/L，處理15min，浴比1∶20，在不同溫度下處理織物，測(cè)試殘余過氧化氫含量及織物的白度和強(qiáng)力，結(jié)果如圖2所示。 由圖2可知，當(dāng)溫度在20～40℃時(shí)的過氧化氫的去除率都較高，在30℃時(shí)的去除率最大。強(qiáng)力在20～30℃時(shí)過氧化氫強(qiáng)力損失小，但當(dāng)溫度超過50℃時(shí)，過氧化氫的去除率下降明顯，當(dāng)酶處理溫度達(dá)到70℃時(shí)過氧化氫的去除率不到10%。這是由于溫度過高超過了酶的最適溫度，使酶的活力受到抑制或者喪失。因此，選擇20℃為處理溫度。 2.3過氧化氫酶用量的影響 調(diào)節(jié)pH值至7～8，溫度20℃，處理15min，浴比1∶20，在不同的過氧化氫酶用量下處理織物，處理結(jié)果如圖3所示。 由圖3可知，過氧化氫去除率隨著過氧化氫酶用量增加而增加，當(dāng)過氧化氫酶用量超過0.1g/L時(shí)，過氧化氫的去除率變化不大，在0.15g/L時(shí)過氧化氫的去除率最大。而白度影響不大，比較平穩(wěn)。但是當(dāng)過氧化氫酶用量在0.2g/L時(shí)，強(qiáng)力并不高。從實(shí)驗(yàn)效果考慮，選擇過氧化氫酶用量為0.1g/L。 2.4酶處理時(shí)間的影響 調(diào)節(jié)pH值至7～8，過氧化氫酶用量0.1g/L，溫度20℃，處理15min，浴比1∶20，在不同的時(shí)長下處理織物，結(jié)果如圖4所示。 由圖4可知，隨著過氧化氫酶處理時(shí)間延長，過氧化氫的去除率增加，當(dāng)過氧化氫酶處理時(shí)間超過10min，增加明顯，當(dāng)達(dá)到15min，過氧化氫去除率達(dá)到最大，過氧化氫酶處理時(shí)間大于15min后的過氧化氫的去除率增加不明顯。強(qiáng)力在酶處理作用10min以下時(shí)，不高，超過10min，開始明顯增加，15min時(shí)達(dá)到最大。說明酶處理10min以下時(shí)，酶處理沒有完全，殘留過氧化氫會(huì)讓棉織物氧化受損，所以強(qiáng)力不高。而且處理時(shí)間的長短對(duì)織物的白度影響不大，白度在處理前后基本上保持不變。故處理時(shí)間選擇在15min。 2.5浴比的影響 調(diào)節(jié)pH值至7～8，過氧化氫酶用量0.1g/L，溫度20℃，處理15min，在不同的浴比下處理織物，結(jié)果如圖5、圖6所示。 由圖5、圖6可知，當(dāng)浴比小于1∶10時(shí)，過氧化氫的去除率隨著浴比的增大而增大。當(dāng)浴比大于1∶15時(shí)，過氧化氫的去除率隨著浴比的增大有所降低，而且白度也是呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。因?yàn)樵”冗^小，織物酶處理、漂白都不均勻，所以去除率不高。而浴比過大，所需的過氧化氫酶的總量也增加，可是去除過氧化氫去除率變化不大，增加成本。當(dāng)浴比1∶10、1∶15時(shí)，強(qiáng)力大，浴比大于1∶15時(shí)，過氧化氫的強(qiáng)力有所下降。綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本，選擇浴比1∶15。 3結(jié)論 過氧化氫酶去除殘留過氧化氫工藝的最適條件：pH值7～8，過氧化氫酶用量0.1g/L，溫度20℃，處理15min，浴比1∶15。選用過氧化氫酶去除殘留的過氧化氫，和常規(guī)的高溫水洗工藝去除殘留過氧化氫比較，除了有節(jié)約水、電、氣、人工費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)外，還大幅度地降低成本，提高了生產(chǎn)效率，減少了對(duì)環(huán)境的污染，有利于環(huán)保。 參考文獻(xiàn) [1]何照興，袁軍.過氧化氫酶的應(yīng)用與實(shí)踐[J].印染，2001，27（5）：29-30. [2]張坤生，田薈琳.過氧化氫酶的功能及研究[J].食品科技，2007，32（1）：8-11. [3]王嵐，吳建國.過氧化氫酶在紡織工業(yè)的研究應(yīng)用[J].山東紡織科技，2013，54（1）：50-51. [4]蔡蘇英.染整技術(shù)實(shí)驗(yàn)[M].北京：中國紡織出版社，2009：136-137. [5]冷曬祥，錢國坻，華兆哲，等.過氧化氫酶的棉針織物漂染工藝研究[J].印染，2006，32（19）：1-3. 作者簡介：王嵐，女，1980年生，講師。 作者單位：鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕化系。
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