目前，國內(nèi)制漿造紙企業(yè)的綜合廢水處理大多采用一級沉降、二級生化處理的方法進行處理。實踐證明這種方法在一定程度上可大幅度降低制漿造紙廢水的污染負荷，是處理制漿造紙廢水較為成熟的技術[1]。但是隨著人們的環(huán)保意識的不斷增強，以及國家相關法律法規(guī)的不斷健全，排放廢水的污染指標也變得不斷嚴格。因此進行制漿造紙廢水深度處理方面的研究，對于解決制漿造紙企業(yè)的污染，保護生態(tài)環(huán)境，具有重要的現(xiàn)實意義[2]。
本文用固定化漆酶將經(jīng)二級生化處理的草漿造紙廢水進行深度處理，進一步降低造紙廢水的COD和色度，使造紙廢水處理實現(xiàn)全程生物化處理，減少污染。
1 試驗材料與方法
1.1 試劑
漆酶（武漢遠成共創(chuàng)科技有限公司）；海藻酸鈉（化學純，天津市東麗區(qū)天大化學試劑廠）；明膠（生化試劑，天津市東麗區(qū)天大化學試劑廠）；氯化鈣（分析純，西安三浦生物化學品廠）；戊二醛（分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司）；鄰聯(lián)甲苯胺（分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司）。
1.2 儀器
DR2010 分光光度計（美國哈希公司）；722 紫外—可見分光光度計（上海精密科學儀器有限公司）；pH 計(上海雷磁儀器廠)。
1.3 固定化漆酶的制備方法
將漆酶溶液20mL 與5%的海藻酸鈉溶液200mL混合攪拌，然后加入5%的明膠溶液200mL 均勻混合約20min，調(diào)節(jié)pH 為4，慢速攪拌100min 后，將混合液降溫至5～10℃。通過六號注射器的針頭將冷卻后的混合液以5～10cm 的高度注進3%的氯化鈣溶液中，立刻形成光滑微球，然后保持溫度為4℃，球在氯化鈣溶液中被硬化8h 后，將球取出置入30℃ 5%戊二醛溶液中進一步硬化1h。再用生理鹽水洗滌后，固定化漆酶被貯存在溫度約為4℃的冰箱中準備在實驗中使用[3-5]。
1.4 漆酶酶活的測定
將漆酶酶液，pH3.6 的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液和3.36mmol/L 的鄰聯(lián)甲苯胺溶液按體積比0.5∶3.5∶0.5混合均勻，立即放入紫外分光光度計中，用蒸餾水代替酶液做參比溶液，在600nm 處測吸光度值的變化，將每分鐘使1μmoL 底物吸光度升高0.001 所需的酶量定義為1 個酶活力單位(U)，游離酶比活力(U/mg)用每毫克漆酶酶液的活力表示[6]。
固定化漆酶活力的測定：稱取0.5g固定化酶(濕重)，加入5mL pH=4.0 的醋酸-醋酸鈉緩沖液，1mL3.36 mmol/L 鄰聯(lián)甲苯胺溶液，反應5min，以5000r/min 離心，取上清液在600nm 處測上清液的吸光度值。固定化漆酶酶活保持率=(固定化后漆酶的活力/固定化時加入的漆酶的活力)×100%。固定化漆酶比活力(U/mg) = 固定化漆酶活力/固定化漆酶酶干重[7]。
1.5 廢水的測定分析方法
廢水COD 的測定采用快速消解分光光度法（HJ/T399-2007）；廢水色度的檢測方法按CPPA 標準法測定[8]。
廢水脫色率的測定[9]采用紫外分光光度法，將處理過的造紙廢水進行過濾，用蒸餾水作對照，測定造紙廢水在波長465nm 下的吸光度值。在低濃度時，廢水的色度與其最大吸收波長的吸光度值成正比，可用廢水該處的吸光度變化來反映廢水色度的變化。造紙廢水脫色率(F)的計算公式：
F(％)=(A0 -A)/A0×100％
式中：A0、A 分別表示初始時刻和t 時刻廢水在特征波長處的吸光度值。
1.6 正交試驗優(yōu)化固定化漆酶處理造紙廢水條件
根據(jù)單因素試驗結果，pH 值、溫度、反應時間和搖床轉(zhuǎn)速等都會對處理效果有影響。所以選取這四個影響因素，每個因素選取三個水平值，設計一個L9(34)正交試驗[10]，測定在各條件下固定化漆酶對造紙廢水的脫色率。根據(jù)正交試驗結果和方差分析結果得出各因素最佳水平，從而確定出最佳反應條件。
2 結果與討論
2.1 單因素試驗研究對處理效果的影響
2.1.1 pH 的影響
分別用氫氧化鈉和鹽酸溶液將廢水初始pH 調(diào)節(jié)到所需要的數(shù)值，其他條件相同，實驗結果見表1。
由表1 可知，廢水的pH 對處理效果有較大的影響，pH 在4～5 的范圍內(nèi)，處理效果最好。
表1 pH 對固定化漆酶處理廢水效果的影響
2.1.2溫度的影響
在其他條件均相同的情況下，將固定化酶處理廢水的溫度分別設定為25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃，反應一段時間后，測定廢水色度，結果如表2 所示。由圖1 可看出，隨溫度升高，廢水處理效果逐漸變好。當溫度超過45℃時，處理效果變差，這是因為溫度越高酶反應速率越大，但高溫會導致酶蛋白變性失活。該固定化漆酶處理造紙廢水的適宜溫度范圍在35℃～45℃之間。
表2 溫度對固定化漆酶處理廢水效果的影響
2.1.3處理時間的影響
稱取1g固定化漆酶，分別加入裝有100mL 廢水的錐形瓶中，啟動反應，隔一段時間取樣一次，測定去除效果，結果見表3。
由表3 可見，在相同反應條件下，反應時間越長，處理效果越好。但是達到一定反應時間后處理效果變化緩慢。因此，在實際的工程應用中，需要綜合考慮去除效果和經(jīng)濟性。
表3 時間對固定化漆酶處理效果的影響
2.1.4搖床轉(zhuǎn)速的影響
由于漆酶是一種多酚氧化酶，氧氣的供應情況對廢水的處理效果也可能有一定影響，基于這種考慮，對廢水處理時搖床轉(zhuǎn)速對處理效果的影響進行了研究。將固定化漆酶投入廢水中后，分別在靜止、50r/min、80r/min、100r/min、120r/min、160r/min 轉(zhuǎn)速條件下進行實驗，結果見表4。
表4 搖床轉(zhuǎn)速對固定化漆酶處理效果的影響
2.1.4搖床轉(zhuǎn)速的影響
由于漆酶是一種多酚氧化酶，氧氣的供應情況對廢水的處理效果也可能有一定影響，基于這種考慮，對廢水處理時搖床轉(zhuǎn)速對處理效果的影響進行了研究。將固定化漆酶投入廢水中后，分別在靜止、50r/min、80r/min、100r/min、120r/min、160r/min 轉(zhuǎn)速條件下進行實驗，結果見表4。
由表4 可知，增加轉(zhuǎn)速，即增加溶液中的氧氣的供應量，對最終的處理效果是有利的，可以更好地降低廢水的COD 和色度。但在實際應用中，要綜合考慮氧氣供應所需的動力消耗和處理效果之間的關系，在兩者之間尋求一個平衡。
2.2 正交試驗優(yōu)化固定化漆酶處理廢水反應條件
影響固定化漆酶處理廢水效果的主要因素有pH、反應時間、反應溫度及搖床轉(zhuǎn)速等。本實驗主要用固定化漆酶處理草漿造紙廢水經(jīng)生化后的二沉池出水進行深度處理，以造紙廢水的脫色率為評價指標，依據(jù)表5 所列的正交實驗進行廢水處理實驗研究。
表5 正交實驗因素與水平
由表6 和圖1 的實驗結果可以看出，pH 對漆酶處理廢水影響最大，其次是溫度，搖床轉(zhuǎn)速和反應時間，較佳的反應條件是A2B3C3D2，即pH 為4，反應時間為24h，搖床轉(zhuǎn)速為160r/min，反應溫度為40℃，此時廢水脫色率可達70%。
表6 正交試驗設計及實驗結果結果
3 結論
（1）利用固定化漆酶深度處理造紙廢水，使廢水的處理實現(xiàn)了全程生物化處理，減少了污染。采用單因素試驗方法確定了影響該實驗的主要因素有：pH、溫度、反應時間和搖床轉(zhuǎn)速。具體參見http://szhmdq.com更多相關技術文檔。
（2）通過正交試驗設計方法優(yōu)化了固定化漆酶處理造紙廢水的反應條件。最佳反應條件是：pH 為4，反應時間為24h，搖床轉(zhuǎn)速為160r/min，反應溫度為40℃，此時廢水脫色率可達70%。
（3）固定化漆酶可以有效地降低造紙廢水的COD 含量和廢水的色度，工藝條件如處理時間和溫度、pH 等對最終處理效果將產(chǎn)生一定的影響，因此，在應用時需要在處理成本和處理效果之間進行綜合考慮。
