杀菌剂解决造纸过程中的微生物污染

技术 ! 《中国造纸》!""! 年第 ! 期 随着再生纤维的大量回 用、纸机白水“零”排放的要 求以及对纸机湿部化学品的 重视，纸浆流体中含有丰富 的碳源、氮源及矿物质，加上适宜的温度，为微生物的 生长创造了理想的滋生环境。当微生物多聚体基质沉 积在纸机或管壁时，它就会捕获各种有机物和无机物 颗粒，甚至也钩连纤维。这些微生物污染源能降低纸浆 物理性能，可使各种添加剂失效。当这些沉积物松脱而 混于纸浆中时，将引起纸病，如洞眼、色斑、针眼等，严 重时会持续在纸机上造成脏料断纸［#］。国外有研究表明 这些类似于沥青的沉淀物大部分是由微生物引起的［!］， 此外微生物对纸机性能的负面影响还有［$%&］：堵塞毛 毯，降低毛毯的使用寿命；增加纸张表面的针孔（主要 是由酵母引起）；产生脏的浆料等。 有资料介绍了如何解决造纸过程中由微生物造成 的污染难题［#，’］，其中也包括用杀菌剂的方法。但对于 杀菌剂的杀菌机理及杀菌剂的应用效果的报道则较 少［(］。本文描述了杀菌剂的防腐原理，并进行了杀菌剂 的生产应用试验，同时对造纸过程中的微生物控制提 出一些建议。 ! 造纸过程中常见微生物种类和性质 造纸过程中常见的微生物种类有细菌、真菌和酵 母菌（如表 #）。从表 #可以看出，各种微生物生长的共 性是要有充足的碳源、氮源和矿物质，其次是适宜的温 度，最好为室温。有区别的地方是各种微生物在不同的 )* 值下生长，污染产物各异，其次对氧的需求也不一 样。因此，对于碱性造纸，微生物的种类以细菌种属为 主；而对于酸性造纸，则以真菌和酵母菌为主。因而在 选择杀菌剂防腐时必须分别对待。从腐浆团中分离出 的典型细菌和真菌种类见文献［+］。 浆料中的微生物以两种方式存在，一种是浮游的， 一种是固着的。生物膜是由固着的各种微生物相互作 用形成的，主要是利用其周边环境中的营养物质以及 代谢产物生长和繁殖（如图 #）［,］。这些微生物通过吸收 多聚糖物质而依附在固体表面上，从而形成粘性的凝 胶状沉淀物，并不断捕获浆料中其他物质，其结果是影 响管道输送，造成浆泵及筛选设备堵塞。当生物膜脱落 时，就形成由微生物及固体悬浮物组成的腐浆团，从而 干扰纸机的生产。这些腐浆团中的微生物因有外层的 保护，普通的杀菌剂难以发挥作用。此外，生物膜也使 应用杀菌剂解决造纸过程中的微生物污染 杨仁党# 陈克复# 陈学志! 赵 艳$ （#- 华南理工大学制浆造纸国家重点实验室，广州，&#"’."；!- 广东省潮州展鹏纸业；$- 广州威达高造纸有限公司） 摘 要：造纸过程中常见的微生物有细菌、真菌和酵母。浆料中主要微生物种类与生产用水、原料种类 及 )*值等有关。定期清洗中的管道和纸机，可较好地防止浆料中的微生物滋生。选用合适的高 效、广谱抗菌、低毒的“绿色”杀菌剂如：异噻唑啉酮类能更有效地抑制微生物生长，使细菌数降低 $%. 个数量级，使纸机提高正常运转率。 关键词：微生物；杀菌剂；污染；浆料；腐浆 中图分类号：/0(! 文献标识码：1 文章编号："!&.2&"+3（!""!）"!2"".,2"$ 作者简介：杨仁党先生， 在职博士生；主要研究方 向：无（少）污染中高浓纸 浆漂白方法与装置。 收稿日期4 !""#2##2#,（修改稿） !杀菌防腐! 表 ! 纸机运转过程中常见微生物的种类和性质 真 菌 细 菌 酵 母 适宜繁殖的 温度 5 6 !&%$" !&%$" !&%$" 良好的培养基 植物性食品、 淀粉质 动物性食品、 蛋白质 植物性食品、 糖质 繁殖 )*值 酸性强 碱性强 酸性强 对空气的需 要性 需氧性 需氧性一般， 厌氧性好 需、厌氧性好 主要产物 酸类 胺、氨、酸、 78!气体 醇、78!气体 代表性菌类 青霉、曲霉、 毛霉、木霉菌 杆状、球状、棒 状、假单胞菌 酵母菌 .,· · !"#$% &’() * &%)+, !"# $% $&&$ 技术报告 ! 浮游微生物难以生存，由生物酶的反应形成的物质降 解如变色、挥发性的脂肪酸与硫化氢和臭气的产生等， 而由生物膜产生的酸性产物导致浆料酸碱性波动，同 时腐蚀生物膜下面的固体表面，使固体表面出现疤痕 和凹凸不平。 ! 杀菌剂的种类与杀菌防腐机理 在造纸过程中，通常选用杀菌剂来抑制和消灭细 菌、霉菌、藻类及由微生物形成的生物膜，从而实现纸 机的清洁生产。杀菌剂可分为氧化型和非氧化型。次 氯酸盐、双氧水、氯气、溴、二氧化氯以及氯胺等是氧化 型杀菌剂。氧化型杀菌剂杀菌效果好，对所有微生物都 起作用，但它是非选择性的。也就是说氧化型杀菌剂不 仅能杀死有生命的微生物，也能与非活性的物质如金 属管道、容器、纤维、添加剂等起反应，从而影响生产。 非氧化型杀菌剂包括异噻唑啉酮及其衍生物、有机溴 类化合物、胺类化合物、酚类化合物等，其选择性好，如 名为卡松的杀菌剂其主要成分是异噻唑啉酮。目前市 场上大量销售的高效广谱的杀菌剂通常是非氧化型的 杀菌剂，其杀菌机理是增加细胞膜的渗透，切断细胞营 养物质的供应，破坏细胞内部新陈代谢，或者改变细胞 蛋白质结构，阻止细胞内部能量产生和限制酶的合成。 所以此类杀菌剂对浮游微生物和生物膜作用非常好， 它不仅能限制生物膜的形成和消除现存的生物膜，而 且还能渗透到生物膜内部与存留在生物膜内部的厌氧 微生物起反应。对某种非氧化型杀菌剂来说，它仅局限 于对某些微生物起作用，这与氧化型杀菌剂是不相同 的。所以在生产中，要求同时混合使用几种非氧化型杀 菌剂，作用远远超过单一非氧化型杀菌剂的效果。再则 非氧化型杀菌剂受生产条件（如 !" 值、温度等）的约 束较小，而许多氧化型杀菌剂，如次氯酸盐、溴等，对 !"值、温度的变化相当敏感。 " 杀菌剂的应用试验 为解决造纸过程中浆料因微生物引起的腐败以及 涂布加工中涂料的污染问题，在造纸机和涂料涂布生 产中进行杀菌剂的应用试验，并讨论杀菌剂的防腐作 用。 "#$ 选用天擎 #$系列异噻唑啉酮与氯胺进行纸机清 洁生产试验，相关内容见文献［%］。加入这 &种杀菌剂 可使网下白水和流浆箱浆流中的细菌总数下降 ’() 个数量级，但异噻唑啉酮类杀菌剂比氯胺的作用要明 显，且操作和安全性要好。最重要的是在纸机系统中添 加异噻唑啉酮类非氧化型杀菌剂后，纸机断头显著减 少，由腐浆引起的浆粑、洞眼、大个针眼等纸病基本消 失，提高了产品质量；产量增幅达 *+,，且成品率由 -.,上升到 /-,，而吨纸成本只增加 0(%元，经济效益 可观。 "#! 涂布过程中的白料防腐同样选用异噻唑啉酮类 杀菌剂，其结构为 .1氯1&1甲基1) 异噻唑啉1’1酮和 &1甲 基1) 异噻唑啉1’ 异噻唑啉1’1酮衍生物加增效剂、助溶 剂等组成。该类型杀菌剂用于解决造纸涂料短期（)- 2） 贮存中的保质问题。表 &为工厂涂料样品中有害微生 物的种类，涂料样品中的微生物为经 )- 2培养基 培养，并经相差显微镜分析［*+］所得结果。经过最低抑菌 浓度试验，在涂料中加入 .+(*.+34 5 6杀菌剂，&)2 后 取样检测颜料中的菌落数，并与未加杀菌剂前颜料中 的菌落数进行对比（如表 ’），发现总的细菌数下降了 ) 个数量级，并降低到 *+)789 536 左右（7:;:<= 8:>3?<4 9>97 ?，@AB>6 CD EA =95 0 &，%=5A>497>97 %?D F95H<5)67G9 D III，P6..A，#+22，,M（!）：##2 ［-］ /65QR:;9674J F STT4T797 FD F6.95A FRR，#+M-，,：!-2 ［2］ U6><7U/，3=R)65B03，&K9)A78 ;ND P6..A >9G4A<7，F6.95 P56B9 ;D ?65G= !M，#+-"，,"：#M" ［$］ 王雄波1腐浆障碍的防治1中华纸业，!"""（,）：-! ［L］ 杨仁党，陈克复，等1腐浆的成因及异噻唑啉酮类杀菌剂的生产应 用试验1 造纸科学与技术V !""#（,）：,, ［M］ /R8=9>:W67 X598497?%D 3KA)9 &K<56 ，[..A: 46 #+MM，-#（$）：-L" ［+］ /6897 %，O=A49\944K9 XD %<>4:9HH9G4AW9 %<745 N9KAW95 %<: >A>4674 O6495 ]R6KA4JD FRK. ^ F6.95，#++M，L：L2 ［#"］ 0<_954><7*0D P=9’>9 9:G<7456>4?AG5<>G<.J 4<[>>9>> 67BNAHH95: 974A649 4=9 ?AG5<_A6K F<.RK64A<7 0OD杀菌剂的现代化·FFI（中文版） ［#,］ 36H6B9 P *D P6G\A78 4=9 3KA)9 F5<_K9 A7 6 F6.95 ?AKKD F6.D P9G=7456G4：34 G6R>9B )6A7KJ _J )AG5<<5867A>)> A7 .6.95 )6G=A79 >J>49)D E6G495A6，HR78A，67B J96>4 659 G<))<7KJ H>D P=9 .59B<)A7649B )AG5<<5867A>)> Y=AG= 65A>9 A7 4=9 >4 67B ./ W6KR9D %K967A78 4=9 .A.9> 67B )6G=A79 64 A7495W6K> A> 6 8<4A78 85997 _A YA4= YAB9 >.9G: 45R) 67B K 4=9 )<>4 9HH9G4AW9 Y6J 4< .59W974 4=9 >J>49) H5<) )AG5<_A6K G<746)A764A<7，4=9 6) A87AHAG674KJD X9J Y<5B>：)AG5<_9；_A44