一 简 介
酶是生物催化剂,具有在化学反应中用量少,且不被消耗的优点。在化学反应中能加速或减缓化学反应的速率。当一次化学反应结束后,酶会被释放出来,进行下一次化学反应。在理论上催化剂可以被无限次的使用,但在实际应用中,大多数催化剂受到稳定性的限制,经过一段时间的使用,它们会失去活性。通常,大多数酶在被用过一次之后就完成了使命,不能再用。
与无机催化剂如酸、碱、金属和金属氧化物相比,酶具有其特殊性,它能分解一些特定化合物。在某些情况下,它的活性受到与之反应的化合物的一些基团限制。与酶发生反应的分子被称作酶作用物,酶与之发生反应之后,酶作用物转化成一种或者多种产物。大型酶分子的一部分与酶作用物发生可逆的结合,结合物具有另一种特殊的结构,然后酶分子中的另一特殊部分会对结合部分进行催化,使之转化成为另一种化合物。酶分子中不同部分发生的反应大体可以分为6大类:水解,氧化,降解,合成,转移,以及分子异构。在工业生产过程中,由于与酶发生反应的化合物范围很广,所以不可避免会有少量副产物生成。
酶在常压,合适的温度及酸性(pH值)条件下发生反应。大多数酶发生反应的温度是30℃-70℃,pH值接近中性(pH=7)。目前,人们也开发了一些特殊的酶,用于特殊高温条件下使用。酶的使用节约了能源,也节省了对抗高温、高压、腐蚀等特殊设备的投资。由于酶具有反应效率高,可发生特定反应、条件温和以及降解率高等优点,它在工业生产过程中应用广泛。
酶存在于所有生物体中。它们来自于自然界,当它们降解为氨基酸后又能被自然界快速吸收。酶只与再生原材料发生反应,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。多数酶化作用产生的可用产品或副产品都是无毒的并可很快降解。工业生产用的酶可以以污泥作为原料通过生态循环方式生产。
酶能加速化学反应,它与特定的基质在温和条件下发生反应,反应安全且易于控制,而且它能代替刺激的化学药品,容易生物降解,因此被广泛应用于纺织业中。
二 酶在纺织前处理过程中的应用概述
1、退浆
棉纤维和棉混纺纤维在织造的时候,为增加强力,在它们表面涂上一层浆料(淀粉或者淀粉衍生物),这样避免纤维在织造过程中断裂。在织造的过程中经线承受机械加工力,因此通常给经线上浆。上浆的材料通常是淀粉或者淀粉衍生物,它的应用非常广泛(约有75%的纺织工来使用淀粉),淀粉通常是从土豆、玉米和水稻中制得。
由于浆料的存在会影响湿处理的均匀性,因此,织物在漂白和染色之前,需要进行退浆,可供选择的退浆方式有很多。如果纤维表面的浆料是水溶性的,则在退浆过程会用到碱、表面活性剂、氧化性化学物质,如过硫酸盐或者碱,也可能用到溴化物,(或者漂白过程也会用到)。
在纺织工业中,淀粉酶用于去除淀粉浆料,以改善湿处理的均匀性。淀粉酶是水解酶,它能促进淀粉的分解,降低其中食糖、糊精、麦芽糖的含量。这种酶的优点是只对淀粉起作用,并且对所附纤维(棉纤维和棉混纺纤维)本身没有损伤。淀粉酶能在低温下退浆,最合适的温度是30-60℃,最合适的pH是5.5-6.5。
2、煮炼
煮炼是去除织物上天然的或者后加工产生的杂物的过程,这些杂质包括脂肪、蜡、沙、尘土、油等。通常煮炼是把织物浸入含有烧碱的溶液中,在70-90℃的温度下进行的。传统使用强碱的煮炼过程会对纤维重量造成损失,且污染环境。使用酶化的方法煮炼则对纤维本身和环境都没有负面影响。由于操作者不再接触强腐蚀性的化学药品,因此这对其健康的影响也降到了最低。
果胶酶对煮炼效果有效并对环境无污染。果胶酶能降解棉中的果胶,它能去除其中的蜡、油和其他杂质。诺维信为煮炼提供了一种作用温和的碱性果胶酶,它能彻底去除棉纤维的果胶和其他杂质,并能在纺织业的机械化湿处理中行以广泛应用。这种酶最合适的煮炼温度是50-60℃,pH值在7.5-9之间。
3、漂白
通常情况下,漂白过程使用双氧水,最合适的pH值是10.5-11,温度为80-100℃,作用时间在45分钟到5、6个小时之间。漂白完成后,漂白液排掉(因为漂白后的织物要进行印染,这样可以防止漂白与染色过程中的化学物质相互反应),此时织物上还有残存的H202,去除的方法有两种。一种是把织物洗涤数次,或者使用弱的还原剂中和纤维上的H202。在洗涤过程中,消耗大量的水(约40L/Kg织物),这也会导致大量废水的生成。
酶在漂白过程中能代替些化学药品(如硫代硫酸盐),从而节约水和能源的消耗量。印度的科学家研制出一种过氧化氢酶,与传统去除织物上的过氧化氢方法相比,它在常温条件下就可以直接把织物上残留的H202分解成水和非反应性的氧气。