过氧化氢酶去除漂白残留过氧化氢工艺的研究

　　摘要：本文采用过氧化氢酶去除过氧化氢漂白棉针织物时残留的过氧化氢，通过单因素实验分析，确定影响过氧化氢酶去除残留过氧化氢工艺的最适条件为：pH值7～8，过氧化氢酶用量0.1g/L，温度20℃，处理15min，浴比1∶15。 　　关键词：过氧化氢酶；棉针织物；漂白 　　中图分类号：TS192.6 　　文献标志码：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 　　棉针织物产品穿着舒适，具有吸湿、透气等良好的服用性能。近年来，人们对生活质量的要求不断提高，追求返朴归真、舒适和休闲。而棉针织类服装在很大程度上满足了人们的这一需求。 　　对于服饰色泽上，以前的工艺往往只是将鲜艳、浅色的品种做氧漂，而现在染色前都要求做漂底，以得到更加鲜艳和纯正的色彩。但是大部分活性染料都对氧化剂比较敏感，所以为了保证后续染色工艺的安全性，必须将做前处理氧漂时残留的过氧化氢去除干净。如果采用高温水洗这种传统的方法去除残留的过氧化氢，生产中水、电、蒸汽的消耗势必随着产量增加而大幅增加，并且这也增加了污水处理负担。过氧化氢酶是一种安全、无毒、高效的生物催化剂，近年来在纺织工业上得到广泛应用。本文选用过氧化氢酶去除残留的过氧化氢，对其去除残留的过氧化氢工艺研究分析。 　　1实验材料及药品 　　1.1实验布料 　　1.2主要试剂 　　过氧化氢酶（50000U/mL），武汉市狮子山化工涂料助剂厂；高锰酸钾（AR），山东宏间化工有限公司；硫酸（AR），烟台市双双化工有限公司；乙酸（AR），莱阳市双双化工有限公司；亚硫酸钠（AR），宜兴市第二化学试剂厂；硅酸钠（AR），天津市科密欧化学试剂有限公司；氢氧化钠（AR），烟台市双双化工有限公司；30%过氧化氢（AR），杭州临安精欣化工有限公司；高效精练剂，江阴市新康化工有限公司。 　　1.3实验仪器 　　HHS恒温水浴锅、101A-3电热恒温烘箱、DSBD-1数字白度仪，南通三思机电科技有限公司；XY系列电子天平，常州幸运电子设备有限公司；不锈钢高温干燥箱，上海锦意科学仪器有限公司；YH系列电热器，江苏近湖镇教学仪器厂；HD026N+电子织物强力仪，南通宏大实验仪器有限公司。 　　1.4实验工艺流程 　　（1）常规水洗工艺 　　坯布→煮漂（30%过氧化氢20g/L，100%氢氧化钠8g/L，硅酸钠6g/L，高效精练剂2～3g/L，时间40～50min，沸煮，浴比1∶20）→热水洗2～3次（85～90℃）→温水洗1～2次（70～80℃）→晾干→测试。 　　（2）过氧化氢酶处理工艺 　　坯布→煮漂（同上）→排水→酶处理→晾干→测试。 　　1.5性能测试 　　（1）过氧化氢含量的测定 　　吸10mL过氧化氢水溶液置于500mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀待用。准确吸取稀释后的双氧水溶液5mL，放入250mL三角瓶中，加入蒸馏水100mL、3mol/L的硫酸5mL摇匀待测。用配制后，经标定过的0.00201mol/L高锰酸钾标准溶液滴定，当溶液变为微红色，且几秒内不消失即为终点。记录所耗用高锰酸钾标准溶液体积V，平行测试3次，取平均值。用公式C双氧水=V高锰酸钾×17.01计算过氧化氢浓度（g/L）。 　　（2）白度测定 　　每块试样须在不同部位保持经纬方向一致的情况下测定3次，取平均值。 　　（3）织物拉伸强力的测定 　　织物拉伸强力按GB/T3923.1―1997标准，在强力仪上进行测定，测3次，取平均值。 　　2结果与分析 　　2.1pH值的影响 　　将过氧化氢煮漂后的棉针织物，在不同pH值，温度20℃，过氧化氢酶0.1g/L，浴比1∶20的条件下处理15min，测试过氧化氢的含量、织物白度和强力，结果如图1所示。 　　由图1可知，pH值对白度的影响不大，但是对过氧化氢去除率、强力影响大。当pH值小于7时，过氧化氢的去除率呈上升趋势，当pH值大于7时过氧化氢的去除率开始呈下降趋势。这是由于pH值在7以下和8以上，酶的空间结构发生改变，从而影响了酶的活性部位催化基团和结合基团的解离。织物的强力在pH值为7时最大，因为织物在酸性条件下会发生分解，在碱性条件下会发生膨胀，会对织物强力有影响。综合考虑，pH值选择在7～8。 　　2.2温度的影响 　　调节pH值7～8，过氧化氢酶用量0.1g/L，处理15min，浴比1∶20，在不同温度下处理织物，测试残余过氧化氢含量及织物的白度和强力，结果如图2所示。 　　由图2可知，当温度在20～40℃时的过氧化氢的去除率都较高，在30℃时的去除率最大。强力在20～30℃时过氧化氢强力损失小，但当温度超过50℃时，过氧化氢的去除率下降明显，当酶处理温度达到70℃时过氧化氢的去除率不到10%。这是由于温度过高超过了酶的最适温度，使酶的活力受到抑制或者丧失。因此，选择20℃为处理温度。 　　2.3过氧化氢酶用量的影响 　　调节pH值至7～8，温度20℃，处理15min，浴比1∶20，在不同的过氧化氢酶用量下处理织物，处理结果如图3所示。 　　由图3可知，过氧化氢去除率随着过氧化氢酶用量增加而增加，当过氧化氢酶用量超过0.1g/L时，过氧化氢的去除率变化不大，在0.15g/L时过氧化氢的去除率最大。而白度影响不大，比较平稳。但是当过氧化氢酶用量在0.2g/L时，强力并不高。从实验效果考虑，选择过氧化氢酶用量为0.1g/L。 　　2.4酶处理时间的影响 　　调节pH值至7～8，过氧化氢酶用量0.1g/L，温度20℃，处理15min，浴比1∶20，在不同的时长下处理织物，结果如图4所示。 　　由图4可知，随着过氧化氢酶处理时间延长，过氧化氢的去除率增加，当过氧化氢酶处理时间超过10min，增加明显，当达到15min，过氧化氢去除率达到最大，过氧化氢酶处理时间大于15min后的过氧化氢的去除率增加不明显。强力在酶处理作用10min以下时，不高，超过10min，开始明显增加，15min时达到最大。说明酶处理10min以下时，酶处理没有完全，残留过氧化氢会让棉织物氧化受损，所以强力不高。而且处理时间的长短对织物的白度影响不大，白度在处理前后基本上保持不变。故处理时间选择在15min。 　　2.5浴比的影响 　　调节pH值至7～8，过氧化氢酶用量0.1g/L，温度20℃，处理15min，在不同的浴比下处理织物，结果如图5、图6所示。 　　由图5、图6可知，当浴比小于1∶10时，过氧化氢的去除率随着浴比的增大而增大。当浴比大于1∶15时，过氧化氢的去除率随着浴比的增大有所降低，而且白度也是呈现下降趋势。因为浴比过小，织物酶处理、漂白都不均匀，所以去除率不高。而浴比过大，所需的过氧化氢酶的总量也增加，可是去除过氧化氢去除率变化不大，增加成本。当浴比1∶10、1∶15时，强力大，浴比大于1∶15时，过氧化氢的强力有所下降。综合考虑经济成本，选择浴比1∶15。 　　3结论 　　过氧化氢酶去除残留过氧化氢工艺的最适条件：pH值7～8，过氧化氢酶用量0.1g/L，温度20℃，处理15min，浴比1∶15。选用过氧化氢酶去除残留的过氧化氢，和常规的高温水洗工艺去除残留过氧化氢比较，除了有节约水、电、气、人工费用等优点外，还大幅度地降低成本，提高了生产效率，减少了对环境的污染，有利于环保。 　　参考文献 　　[1]何照兴，袁军.过氧化氢酶的应用与实践[J].印染，2001，27（5）：29-30. 　　[2]张坤生，田荟琳.过氧化氢酶的功能及研究[J].食品科技，2007，32（1）：8-11. 　　[3]王岚，吴建国.过氧化氢酶在纺织工业的研究应用[J].山东纺织科技，2013，54（1）：50-51. 　　[4]蔡苏英.染整技术实验[M].北京：中国纺织出版社，2009：136-137. 　　[5]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. 　　作者简介：王岚，女，1980年生，讲师。 　　作者单位：盐城工业职业技术学院轻化系。