用于改性、降解或漂白木质素及含木质素材料的多组分系统及其使用方法技术方案

一种改性、降解或漂白木质素、含木质素材料或类似物的多组分系统，包括：ａ．如果适当的话，至少一种氧化催化剂和ｂ．至少一种合适的氧化剂和ｃ．至少一种介体，其中介体选自由Ｎ－芳基－Ｎ－羟基酰胺组成的组。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及改性、降解或漂白木质素及含木质素材料或类似物的多组分系统及其使用方法。硫酸盐法及亚硫酸盐法是目前用于纸浆生产的主要方法。利用这两种方法，可以通过在一定的压力下蒸煮来生产出纸桨。硫酸盐法要加入NaOH和Na2S，而亚硫酸法则要使用Ca(HSO3)2+SO2。所有方法的主要目的都是从所用植物材料、木材或草本植物中除去木质素。木质素与纤维素和半纤维素构成了植物材料(茎和树干)的主要成分，必须除去此木质素，否则，就不可能生产出非黄色且能经受高机械应力的纸张。木浆生产中使用石研磨机(机械木桨)或匀浆机(TMP)，在适当预处理后(化学、热或化学-热)通过研磨使木浆脱纤维化。这些纸浆仍然含有大量的木质素。它们尤其用于生产报纸、插图期刊等。使用酶来降解木质素的可能性的研究已进行了多年。这种木素溶解(lignolytic)系统的作用机理仅在几年前才被人们所认识，在适当生长条件下添加诱导体可以用白腐菌Phanerochaete chrysosporium获得足够量的酶。通过研究已发现了以前不知道的木质素过氧化酶和锰过氧化酶。Phanerochaete chrysosporium是一种十分有效的木质素降解剂，人们试图分离出其酶并以适当的形式用于木质素的降解。但是并未成功，因为发现这种酶导致木质素的再聚合，而不能用于降解。类似的情形也用于其它种类的木质素溶解酶，如漆酶，它借助于氧而不是过氧化氢来氧化降解木质素。人们已发现在所有的情形中都发生类似的过程。事实上，形成了相互反应的自由基，因此导致了聚合。所以，目前仅有一种使用生物系统(真菌系统)的方法。最佳实验的主要特征称为生物成浆或生物漂白。生物成浆应理解为用活性真菌系统来处理切碎的木屑。有两种应用方式1.在匀浆或研磨之前预处理切碎的木屑，以在木浆的生产过程(如TMP或机械木浆)中节约能量。另一个优点是通常改进了纸浆的机械性能，其缺点是最终白度较差。2.在纸浆的蒸煮(硫酸盐法和亚硫酸盐法)之前预处理切碎的木屑(软材/硬材)。目的是减少蒸煮化学药剂，提高蒸煮容量和“加强蒸煮”。与未预处理的蒸煮相比，蒸煮后的优点在于其卡帕值下降。这些方法的缺点是处理时间明显过长(几周)，重要的是如果对切碎的木屑进行灭菌，在处理过程中要避免污染的危险，而这种灭菌是不经济的。生物漂白也使用生物系统(in vivo system)。在漂白前蒸煮的纸浆(软材/硬材)用真菌接种，并处理几天至数周。只有经过这么长时间的处理才能明显降低卡帕值，提高白度，这使得完成通常的漂白过程不经济。使用固定真菌系统的另一种应用是处理制造纸浆的废水，特别是漂白废水、脱色和降低AOX(减少废水中由氯或二氧化氯漂白步骤中产生的氯化了的化合物)。此外还已知使用半纤维素酶、木聚糖酶和甘露聚糖酶作为“漂白促进剂”这些酶主要用来抵抗木聚糖，木聚糖在蒸煮后会再沉淀并部分掩蔽残余的木质素，所以，降解提高了木质素与在后续步骤中使用的漂白化学药剂(主要是指二氧化氯)的可及性。在实验室中的大规模试验证明了漂白化学药剂只能节约到有限的程度，因此，这种酶充其量只能称为漂白助剂。可以假定螯合剂(铁载体，如草酸铵)以及生物表面活性剂与木质素水解酶并列为辅助因子。PCT/EP87/00635描述了一种从含有木质素纤维素材料中除去木质素并同时漂白的系统，它使用从白腐菌得到的木质素溶解酶，辅以还原剂和氧化剂以及作为介体的含酚化合物。在DE 4008893C2中，除氧化还原系统外，还添加一种模拟木质素溶解酶活性中心(修复基团)的“仿制物质”。该物质能获得显著的性能改进。在PCT/EP92/01086中，使用了一连串的氧化还原，并辅以与氧化势“相协调”的含酚或不含酚芳族化合物作为辅助改进。对于这三种方法，在大规模工业应用上的限制是低纸浆密度(最高不超过4％)，此外，对于后两个申请，当使用螯合物时还有“浸出”金属的危险，这样会导致后续过氧化物漂白步骤中过氧化物的分解。通过利用所谓的增强物质来提高过氧化酶活性的方法可从WO 94/12619、WO94/12620和WO 94/12621中得知。在WO 94/12619中，增强物质具有半衰期辅助特征。按照WO 94/12620，增强物质的特征在于具有如下结构A＝N-N＝B，其中A和B各自定义为环状基团。按照WO 94/12620，增强物质是有机化学物质，含有至少两个芳环，在各种定义的基团中，至少一个芳环被取代。这三份申请都涉及“染料转移抑制”并使用特定的增强物质和过氧化酶作为洗涤成分的洗涤添加剂或洗涤组合物。尽管按这些申请描述的方法可以用来处理木质素，但是我们利用在这些申请中完全公开的物质的实验显示，它们在处理含木质素材料时，作为提高过氧化物漂白作用的介体没有任何作用！WO 94/29510公开了一种酶促脱木质素的方法，其中使用了酶和介体。具有NO-、NOH-或HRNOH结构的化合物通常作为介体公开。在WO 94/29510中公开的介体中，1-羟基-1H-苯并三唑(HBT)具有最好的脱木质素作用。但仍然存在各种缺点其价格高而且量不足。它在脱木质素条件下反应得到1H-苯并三唑。这种化合物相对不易降解，其量较大时存在相当大的污染问题。它在一定程度上对酶有损害。其脱木质素速度不高。所以要求提供一种改性、降解或漂白木质素、含木质素材料或类似物的系统，该系统的上述缺点较少或根本没有这些缺点。本专利技术涉及一种改性、降解或漂白木质素、含木质素材料或类似物的多组分系统，包括a.如果适当的话，至少一种氧化催化剂和b.至少一种适合的氧化剂和c.至少一种介体，其中介体是选自由N-芳基-N-羟基酰胺组成的组。令人意外地发现，具有选自N-芳基-N-羟基酰胺组成的组中的介体的新多组分系统没有现有技术中多组分系统的缺点。用于本专利技术多组分系统中的介体优选是通式(I)、(II)或(III)的化合物，或其盐、醚或酯， 其中A是一价同或杂芳族单或二核基团，以及D是二价同或杂芳族单或二核基团，其中，芳基可以被一个或多个相同或不同的选自由卤素、羟基、甲酰基、氰基、氨基甲酰基或羧基、羧基的酯或盐、硫酰基酰基(sulfono radical)、硫酰基酰基的酯或盐、氨基磺酰基、硝基、亚硝基、氨基、苯基、芳基-C1-C5烷基、C1-C12-烷基、C1-C5-烷氧基、C1-C10-羰基、羰基-C1-C6-烷基、二氧磷基、膦酰基、膦酰氧基和膦酰氧基的酯或盐组成的组的R1基团取代，和其中氨基甲酰基、氨基磺酰基、氨基和苯基可以是未取代的或是被R2单取代或多取代，芳基-C1-C5-烷基、C1-C12-烷基、C1-C5-烷氧基、C1-C10-羰基、羰基-C1-C6烷基可以是饱和的或不饱和的，支链的或非支链的，可以是被R2单取代或多取代的，其中R2可相同或不同，是羟基、甲酰基、氰基或羧基、羧基的酯或盐或氨基甲酰基、硫酰基酰基、氨基磺酰基、硝基、亚硝基、氨基、苯基、C1-C5烷基、C1-C5-烷氧基或C1-C5-烷基羰基；以及在每一种情况下，R1和R2可以经桥m成对连接，其中m是0、1、2、3或4，并且R3和R4相同或不同，是羧基、羧基的酯或盐或苯基、C1-C5-烷基、C1-C5-烷氧基或C1-C5-烷基羰基；以及一个或多个非相邻的基团可以由氧、硫或任选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性、降解或漂白木质素、含木质素材料或类似物的多组分系统，包括： ａ．如果适当的话，至少一种氧化催化剂和 ｂ．至少一种合适的氧化剂和 ｃ．至少一种介体，其中介体选自由Ｎ－芳基－Ｎ－羟基酰胺组成的组。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根施托雷尔，汉斯彼得考尔，约翰尼斯弗罗伊登赖希，曼弗雷德阿曼，罗伯特米勒，
申请(专利权)人：电化学工业有限公司国际，
类型：发明
国别省市：DE[德国]