　作者简介

高洪贵

男

在读硕士生

主要从事植物纤维资源化学的研究。

仿酶

2混凝法处理造纸综合废水

高洪贵　谢益民　孙媛芳

(山东轻工业学院山东省制浆造纸科学与技术重点实验室 ,山东济南 250353)

摘　要

造纸厂综合废水被

仿酶体系处理后的

COD

C r

去除率非常显著

可达

60%

以上。铁与羧酸形成的螯

合物

( Fe - CA )

性能稳定

价格低廉

在功能上能较好的模拟木素过氧化物酶。研究表明

, Fe - CA

仿酶体系处理废

水的最佳条件为

: Fe - CA

仿酶用量为

10m g /L

废水

原水

调至中性

温度

℃

, H

用量是

0. 15g /L ,

硫酸铝的

加入量为

0. 4g /L ,

沉降时间

。

关键词

: Fe - CA

仿酶

;

造纸废水

;

仿酶处理

中图分类号

: X793

　　　　文献标识码

: A

　　　　文章编号

: 1671 - 4571 ( 2008) 03

0010

　　酶催化反应以高效性、

专一性及条件温和而令

人注目 ,但天然酶来源有限、

难于纯制、

敏感易变 ,实

际应用尚有不少困难。开发具有与酶功能相似甚至

更优越的人工酶已成为当代化学与仿生科技领域的

重要课题之一。模拟酶 ,就是分析天然酶中起主导
作用的一些因素 ,如 ;活性中心结构、

疏水微环境、

与

底物的多种非共价键相互作用及其协同效应等 ,设
计合成既能表现酶的优异功能又比酶简单、

稳定得

多的非蛋白质分子或分子集合体 ,模拟酶对底物的
识别、

结合及催化作用。显然 ,仿酶催化不仅兼具酶

催化与化学催化两者的优点 ,而且是实现绿色化学
目标的直接而有效的途径。

木质素降解酶的生物漂白是通过木质素降解酶

直接作用和降解纸浆中的残余木质素 ,以脱除残余
木质素并有利于纸浆进一步漂白。木质素过氧化酶

(L iP) 、

锰过氧化酶 (MnP)和漆酶都属于木质素降

解酶

[ 1 ]

,都能催化多种木质素模型化合物的降解反

应。研究表明 ,酶能有效地促进木质素结构单元的
生物降解 ,能够节省化学漂剂、

改善纸浆的性能以及

减少漂白污染

[ 2 ]

。

仿酶降解制浆造纸中难降解木素是纸浆脱木质

素的一种很有前景的方法。相对于生物酶 ,仿酶化
合物的分子量一般都很小 ,便于到达基质 ,另外这些
化合物能够被设计成具有某种特殊功能的物质

[ 3 ]

。

目前研究的金属配合物仿酶分两大类 : ( 1)金属卟
啉配合物 :铁卟啉配合物、

氯代铁卟啉配合物、

锰卟

啉配合物。(2)非卟啉金属配合物 :金属酞菁、Gif体
系、

希夫碱和铜 - 胺配合物。

铁系仿酶系统有 : 铁卟啉、硫酸铁、Fe - EDTA

和铁 - 血红素 ,人们铁卟啉系统已经做了大量研
究

[ 4 ]

,W alker等人

[ 5 - 6 ]

在 H

存在的情况下对硫

酸铁、Fe - EDTA 和 Fe - 血红素这三种仿过氧化物
酶体系进行脱木素选择性的评价 ,发现这三种仿酶
体系均能在不同程度上模拟木素过氧化物酶 ,能使
木素和多糖发生缩合反应和降解。其中缩合反应是

仿酶絮凝的基础 ,该反应可以使造纸长废水中的水
溶性难降解的多酚类化合物 (主要是木素 )与多糖
一起缩合成为高分子量的疏水性物质而析出或絮凝

沉淀。

Fe - CA 配合物催化木质素氧化降解的机理同

L iP的催化机理相似。L iP的活性中心由血红素组

成 ,在 H

存在下可进行木质素芳香族的单电子

氧化。其反应机理如图 1 所示。静止酶首先被

氧化为 ∏ - 阳离子自由基 (化合物 1) 。化合

物 1经历一个木质素的单电子氧化过程并还原为化
合物 2,化合物 2能够继续氧化木质素 ,而将其本身
还原为静止形式。

　　本研究采用稳定高效的 Fe

2 +

- 羧酸螯合物 ( Fe

- CA ) ,模拟木素过氧化物酶对造纸厂综合废水进

行了仿酶絮凝处理 ,并对 Fe - CA 用量、温度、pH
值、

过氧化氢用量、

絮凝剂用量等条件的影响进行了

探讨 ,得到反应的最佳条件 ,为制定合适的仿酶絮凝

Paper Science & Techno logy　2008 Vo l. 27 No. 3