亞麻粗紗超臨界二氧化碳無水煮漂技術研究進展

張 娟， 高世會， 施楣梧， 鄭來久1,， 熊小慶1,， 閆 俊1,(1. 大連工業大學 紡織與材料工程學院， 遼寧 大連 11604； . 遼寧省清潔化紡織重點實驗室，遼寧 大連 11604； . 中央軍委后勤 保障部軍需裝備研究所， 北京 10008)

亞麻粗紗超臨界二氧化碳無水煮漂技術研究進展

張 娟1，2， 高世會2， 施楣梧3， 鄭來久1,2， 熊小慶1,2， 閆 俊1,2
(1. 大連工業大學 紡織與材料工程學院， 遼寧 大連 116034； 2. 遼寧省清潔化紡織重點實驗室，遼寧 大連 116034； 3. 中央軍委后勤 保障部軍需裝備研究所， 北京 100082)

針對現有亞麻煮漂工藝流程長，耗水耗能高，環境污染嚴重等難題,總結了傳統亞麻粗紗化學煮漂法、化學生物煮漂法和生物酶煮漂法工藝過程，并提出了亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂工藝技術。分析了超臨界二氧化碳流體特性及酶在超臨界二氧化碳流體中的應用現狀；結合亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂裝置，闡述了超臨界狀態下，在各異溫度場、壓力場和流體場態下，利用復配的木聚糖酶、纖維素酶夾帶劑，在反應釜體中對亞麻粗紗進行無水煮漂，并針對超臨界二氧化碳煮漂方法的特點，提出了亞麻粗紗煮漂研究中亟需開展的研究工作。

亞麻； 粗紗； 煮漂； 生物酶； 超臨界二氧化碳

亞麻粗紗煮漂是亞麻纖維加工過程中最為基礎、關鍵的加工工序，煮漂效果的好壞直接影響到亞麻細紗成紗質量。為了實現亞麻纖維在依靠果膠、半纖維素和木質素等復雜膠質成分軸向搭接或側向轉接而形成的纖維束內的分離[1-3]，工業化生產中主要采用化學法[4-6]、化學生物法[7-8]和生物酶法[9-10]對亞麻粗紗進行煮漂加工。

本文論述了亞麻粗紗煮漂工藝流程；同時，針對傳統煮漂方法存在的工藝流程長，耗水耗能高、環境污染嚴重等缺陷，提出了亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂工藝技術，全過程無污染、零排放，實現了煮漂工序的清潔化生產。

1 亞麻粗紗水介質煮漂技術

在亞麻生產中，由于粗紗中纖維的分離程度較差，為了提高其可紡性，在生產中往往對粗紗進行化學煮漂[1]。化學煮漂主要采用煮練、氯漂和氧漂結合的方式，可使纖維束分裂成較細的纖維，以降低纖維損傷，增加纖維白度，提高生產效率，其工藝流程為：亞麻粗紗→堿煮→亞氯酸鈉漂白→水洗→雙氧水漂白→水冼→酸冼→水冼[11-12]。亞麻粗紗在堿以及一些含氯或含氧助劑的作用下，通過高溫高壓煮漂過程中使用適量的柔軟劑[3]、螯合分散劑[4]和精練劑[13]，可有效地控制原子狀態氧[O]的生成速度，減少對纖維素的破壞，提高亞麻紗線的柔軟性和可紡性，進而使其強力得到提高；當采用非離子表面活性劑C6H12N4和NaClO2，在浴比為1∶50、溫度為90 ℃的條件下對亞麻粗紗進行脫膠、漂白處理3 h，可改善亞麻纖維的白度和強力[14]。在化學煮漂過程中，采用高溫堿煮、氯漂和氧漂等工藝，主要使用H2SO4、NaClO2、Na2CO3、NaSiO3、H2O2等助劑，具有強力損失小、白度高、毛效好等特點[13]。但煮漂條件復雜，工藝流程長，產生ClO2氣體為劇毒，且煮漂過程中產生大量堿煮廢液，對環境造成了污染[14-15]。

為解決傳統化學煮漂工藝中大量化學助劑帶來的嚴重環境污染問題，國內外學者從篩選微生物入手，積極開展了亞麻微生物處理方法研究。首先使用微生物對亞麻進行處理，使得分子間產生一定的空隙，再采用化學處理提高纖維煮漂效果。其一般工藝流程為：亞麻扎把→生物脫膠→洗麻→酸漂洗→脫水→抖麻→漬油→脫油水→烘干[16]。研究人員以腐爛海草為源，利用篩選出的含有果膠酶和木聚糖酶的纖維單胞菌DA8對亞麻粗紗進行生物煮練，提高了纖維細度和表面光潔度[1]。以黑曲霉TZL2為菌種進行固體發酵，采用生產的果膠酶和纖維素酶復合酶液對亞麻粗紗進行煮練，改善了亞麻粗紗的紡紗性能[17]；亞麻粗紗先經過C10H16N2O8預處理，以去除果膠和半纖維素，再采用果膠酶、木質素酶和漆酶的復配酶進行煮練，可提高亞麻粗紗煮漂的均勻性[18]。此外，紫外線處理黑曲霉(Aspergillus niger)HY4[19]、生地衣芽孢桿菌(Bcilluslicheniformis)[1]、熒光假單胞菌[1]和纖維單胞菌[2]等都已用于煮漂研究。與化學煮漂工藝相比，化學生物煮漂具有專一性強、對纖維損傷小、綠色環保等優勢[17-18]，但化學生物法需要特殊的實驗條件，對菌種生存環境要求較高，只對特定的底物產生催化降解作用，且應用時穩定性差、易失活，不能重復利用，顯著增加了亞麻粗紗煮漂的經濟成本，限制了其廣泛應用[19-20]。

利用生物酶的催化作用，可以降解亞麻纖維中半纖維素、果膠和木質素等，進一步提高纖維的分離程度。生物酶煮漂工藝流程一般為：亞麻扎把→酶液浸泡→洗麻→拷麻→漂洗→給油→脫水→烘干[16]。1987年，Novo.Nordisk公司和比利時的Cheat大學合作開發了一種亞麻脫膠用混合酶制劑Flaxzyme，其來自Aspergillusjaponicus或A.aculeatus菌株，主要成分為果膠酶、木聚糖酶、纖維素酶、甘露聚糖酶等[20-21]。研究人員借鑒生物酶脫膠方法，將研制的酶制劑應用于亞麻粗紗煮漂工藝中，采用表面活性劑、溫性螯合劑與多種酶聯合處理。研究發現，果膠酶的煮漂效果最佳，其次是木聚糖酶，漆酶最差[22]。將纖維素酶和果膠酶復配(2∶1)，在40 ℃和pH值為8.0的條件下對亞麻粗紗煮漂1.5 h后，亞麻粗紗各項性能指標下降，但仍可滿足中低檔產品的需求[24]。采用果膠酶和木聚糖酶復合酶(1∶4)，在浴比為1∶10、pH值為8.0、溫度為60 ℃、酶質量濃度為3 g/L、滲透劑質量濃度為2 g/L的條件下，對亞麻粗紗煮漂3 h，果膠和木質素去除效果較好，但纖維表面光滑度下降，尚不能滿足亞麻紗線的質量要求，無法應用于亞麻紡織行業[25]。生物酶法煮漂亞麻粗紗無需高溫高壓、強酸強堿等條件，具有快速高效，無污染，易于生產化的優勢[21-23]；同時，生物酶煮漂后，亞麻纖維損傷小，手感柔軟，光澤好[24-25]。但是生物酶的價格比較高，增加了煮漂工序的生產成本，從而使其實際應用和推廣受到限制[26-27]。

2 亞麻粗紗超臨界二氧化碳煮漂技術

2.1 超臨界二氧化碳流體技術

與水介質過程相比，超臨界二氧化碳流體技術無水消耗，二氧化碳無毒、不易燃燒、價格低廉；同時，具有處理速度快、零排放、無污染的顯著優勢[28-30]。二氧化碳流體相圖可由升華線、沸點線和熔點線分成4個區域，即固相區域、氣相區域、液相區域和超臨界相區域[31-33]。

超臨界狀態下，二氧化碳流體具有液氣兩相性能。表1示出氣體、液體與超臨界流體的性能對比。由表可知，超臨界流體的擴散系數比液體的擴散系數高1個數量級；而其黏度與氣體的黏度相當[34-36]，因此，與液-液萃取系統相比，超臨界二氧化碳流體具有更快的質量傳遞和萃取速度，能夠有效地穿透固相樣品的空隙中進行萃取分離[37-38]。在較低的密度下，超臨界二氧化碳流體的溶解度參數與己烷近似；在較高的密度下，其溶解度參數與氯仿接近[32]。通過控制超臨界二氧化碳流體的密度變化，可獲得所需要的溶劑強度，從而使超臨界二氧化碳流體可任意改變溶劑強度而適用于不同的溶質[39]，因此，超臨界二氧化碳流體既能有效地溶解非極性固體，也能按溶質的極性進行選擇性地萃取，從而滿足了物料萃取的需要。

表1 氣體、液體與超臨界流體的性能對比Tab.1 Performance of gas, liquid and supercritical fluid

研究發現，在超臨界二氧化碳流體中，以乙醇和水混合溶液為夾帶劑，在24 MPa、40 ℃條件下處理羅布麻纖維40 min，羅布麻纖維發生溶脹，從而加速了其脫膠速度[40]。以超臨界二氧化碳流體為溶劑，還可實現極性酚類化合物的萃取，但相對水介質萃取過程，其萃取產量相對較低[41]。此外，在不同的萃取溫度、壓力和時間下，利用超臨界二氧化碳流體可以在麻纖維中萃取獲得其他天然化合物，如麻子油、黃酮等，并可通過條件的改變從而收集得到不同的萃取物質[37]。

2.2 酶在超臨界二氧化碳流體中的應用

超臨界二氧化碳流體的臨界溫度低于大多數生物酶的最適溫度，有利于生物酶催化反應的進行；同時，超臨界二氧化碳流體具有擴散系數大、黏度小和表面張力低等特點，有利于物質擴散和向固體基質的滲透[42]；此外，超臨界二氧化碳流體溶解性能受壓力影響較大，壓力的微小改變就可改變底物和產物的溶解度，利于產物的分離和回收[43-44]，因此，超臨界二氧化碳流體作為一種非水性溶劑，在生物酶的催化反應中具有許多優勢[45-47]。

在溫度為60 ℃和壓力為16 MPa的條件下，將粒徑為0.25～0.42 mm的纖維素粒子置于靜態超臨界二氧化碳流體設備內處理5～60 min，可以提高72%的水解葡萄糖產率；加入燒堿后，相較無堿狀態下，水解葡萄糖的產率增加了20%[48]。高壓狀態下，長時間的超臨界二氧化碳流體處理過程導致纖維素酶活力降低，但是剩余的纖維素酶活力仍可滿足再次處理時的催化需要[49]。在35 ℃和20 MPa的超臨界條件下，α-淀粉酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶等9種酶具有穩定的活性，超臨界條件對酶的活力損失不大[43]。酶在超臨界流體中一般不會失活，但仍需尋求適宜的溫度、壓力和含水量，以利于酶催化反應的進行。將生物酶脫膠技術[49-50]和超臨界二氧化碳流體萃取技術[41-43]相結合，可以加快生物酶脫膠催化反應進程，實現苧麻脫膠酶(果膠酶和木聚糖酶)催化反應與產物分離一體化，增加了纖維的光澤度，使纖維成束斷裂堅韌度的降低率小于5.0%，纖維強力和纖維長度分別提高28%和20%，苧麻脫膠效果提高60%～100%。與化學脫膠方法相比，脫膠時間縮短了70%以上，每噸苧麻脫膠投入降低45%～50%，其中原輔材料降低55%～60%，動力消耗降低30%～35%，有機污染程度減少80%以上，生化需氧量和懸浮物排放總量分別減少33%和89%以上，排水量減少20 t，污水處理費用可節約70%以上，有效地解決了傳統脫膠方法產生的環境污染問題[42]。

2.3 亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂

在超臨界狀態下，壓力和溫度的微小改變均會導致二氧化碳流體密度的顯著差異，并表現為二氧化碳流體溶解度的變化，從而可使底物更容易溶解，酶促反應速率加快，并在生物酶催化作用下，麻類果膠、木質素等去除率較高，達到紡紗工藝的要求[12,23]。上述特性保證了亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂技術的可行性。

亞麻纖維超臨界流體二氧化碳流體煮漂裝置主要由二氧化碳存貯系統、制冷系統、加壓系統、加熱系統、共溶劑系統、煮漂系統、分離回收系統、自動控制系統和安全保護系統組成[51]。利用超臨界二氧化碳流體代替水介質進行亞麻粗紗煮漂時，亞麻粗紗筒子放置在煮漂專用筒子架上，并置于煮漂釜內。生物酶夾帶劑置于共溶劑系統，通過動態混合器后與二氧化碳流體充分混合，以進行煮漂生產。

煮漂過程中，經過制冷系統液化的液態二氧化碳首先經由高壓泵加壓注入煮漂系統內部，并在加熱系統的作用下達到超臨界狀態。待煮漂系統達到設定的煮漂條件時，大流量循環泵開啟以實現超臨界二氧化碳流體對亞麻粗紗的循環煮漂。煮漂結束后，通入干凈的二氧化碳流體，以完成對亞麻粗紗的無水清洗工序。煮漂完成后，二氧化碳流體和煮漂產物在分離回收系統內進行氣固兩相分離，從而實現二氧化碳氣體的回收再循環。研究結果顯示，在110 ℃、24 MPa、30 g/min的條件下，處理亞麻粗紗90 min，纖維殘膠率可達到15%～17%；同時纖維白度得到一定程度的提高[51]。

圖1示出亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂機制。如圖所示，利用生物酶為夾帶劑，經由共溶劑系統加入到煮漂系統內部進行亞麻粗紗的超臨界二氧化碳流體煮漂后發現，超臨界流體中木聚糖酶和纖維素酶等生物酶的加入，可以催化半纖維素、果膠、木質素為阿拉伯糖、1，6-脫水吡喃葡萄糖、醛、酮等小分子化合物(生物酶催化水解作用機制如圖2所示)，進一步降低亞麻纖維的殘膠率，并改善纖維的白度。

圖1 亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂機制Fig.1 Scouring and bleaching mechanism of flax rove in supercritical carbon dioxide fluid

圖2 超臨界二氧化碳流體生物酶催化作用機制Fig.2 Catalysis mechanism of biological enzyme in supercritical carbon dioxide fluid

3 結 語

亞麻粗紗煮漂是亞麻纖維加工過程中最為基礎、關鍵的加工工序，煮漂效果的好壞直接影響到亞麻細紗成紗質量。然而，目前亞麻粗紗工業化生產中的水介質煮漂方法耗水量大，環境污染嚴重，進行清潔化煮漂工藝探索已成為麻紡產業的迫切需要[8-10]。針對亞麻粗紗煮漂工序的高耗水與重污染難題，以超臨界二氧化碳流體為介質，以復合生物酶為夾帶劑，對亞麻粗紗進行無水煮漂加工，可實現亞麻粗紗煮漂工序的清潔化生產，為亞麻粗紗傳統煮漂工序提供了新方法和新思路。未來亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂技術還應在以下2個方面展開系統探索。

1)亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂機制研究。在超臨界二氧化碳流體煮漂過程中，二氧化碳流體自身通過對纖維的溶脹作用滲透進入纖維內部，溶解部分天然高分子化合物；同時，多種生物酶協同作用于纖維，可以破壞纖維中膠質與纖維素的共價聯系，改變纖維的空間構象，從而達到煮漂效果。開展煮漂過程中超臨界二氧化碳流體對纖維作用機制和酶在超臨界二氧化碳流體中的協同催化機制研究，以揭示超臨界二氧化碳流體煮漂機制是該項技術從實驗室研發到產業化放大應用的基礎。

2)亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂染一浴工藝研究。麻紡行業中，纖維染色過程是另一個高耗水和高耗能的加工工序。在超臨界二氧化碳流體煮漂技術基礎上，積極開展亞麻粗紗超臨界二氧化碳流體煮漂染一浴工藝研究，實現煮、漂、染過程的一步完成，不但能完成亞麻完整加工體系的清潔化生產，還可顯著縮短生產工序，有效降低加工成本。

FZXB

[1] 董政娥. 亞麻粗紗生物煮練及其纖維結構和性能演變特征研究[D]. 上海: 東華大學, 2013: 10-15. DONG Zhenge. Research on biological scouring of flax rove and evolution of fiber structural and properties[D]. Shanghai: Donghua University, 2013: 10-15.

[2] 喻紅芹. 亞麻的品質及生物處理的研究[D]. 上海: 東華大學, 2009: 3-5. YU Hongqin. Study on quality and microbe retting of flax[D]. Shanghai: Donghua University, 2009: 3-5.

[3] 李崇麗. 柔軟劑在亞麻粗紗煮漂中的應用[J]. 化學工程師, 2004, 18(5): 53-55. LI Chongli. Application of soft agent to the boiling and bleaching linen carded[J]. Chemical Engineer, 2004, 18(5): 53-55.

[4] 李素英. 螯合分散劑在亞麻粗紗煮練中的作用[J]. 西安工程大學學報, 2007, 21 (1): 33-36. LI Suying. The function of chelate disperse agent in flax roving scouring[J]. Journal of Xi′an Polytechnic University, 2007, 21(1): 33-36.

[5] LIPP SYMONOWICZ B, TANSKA B, SAPIEJA A. Ecological aspect of preliminary treatments of flax fiber[J]. Fibers and Textiles in Eastern Europe, 2004(2): 63-66.

[6] ABOU OKEIL A, EL SHAFIE A, EL ZAWAHRY M M. Ecofriendly laccase-hydrogen peroxide/ultrasound-assisted bleaching of linen fabrics and its influence on dyeing efficiency[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2010, 17: 383-390.

[7] ABDEL-HALIM E S, FAHMY H M, FOUDA M M G. Bioscouring of linen fabric in comparison with conventional chemical treatment[J]. Carbohydrate Polymers, 2008, 74: 707-711.

[8] 趙宇. 亞麻粗紗的生物化學聯合煮練工藝研究[D]. 上海: 東華大學, 2013: 8-15. ZHAO Yu. Study on technology of flax roves with chemical and biological scouring[D]. Shanghai: Donghua University, 2013: 8-15.

[9] OSSOLA M, GALANTE Y M. Scouring of flax rove with the aid of enzymes[J]. Enzyme and Microbial Technology, 2004, 34: 177-186.

[10] SOJKA LEDAKOWICZ J, LICHAWSKA OLCZYK J, LEDAKOWICZ S, et al. Bio-scouring of linen fabrics with laccase complex from cerrena unicolor[J]. Fibers & Textiles in Eastern Europe, 2007(15): 86-89.

[11] 于翠英, 夏敬義. 亞麻紡紗工藝學[M]. 哈爾濱: 黑龍江科學技術出版社, 1997: 92-95. YU Cuiying, XIA Jingyi. Flax Spinning Techno-logy[M]. Harbin: Heilongjiang Science and Technology Press, 1997: 92-95.

[12] 張寧. 基于亞麻粗紗酶解與漂白工藝技術研究[D]. 大連: 大連工業大學, 2004: 4-9. ZHANG Ning. Based on the digestion and flax roving bleaching technology research[D]. Dalian: Dalian Polytechnic University, 2004: 4-9.

[13] 沈加加. 亞麻織物退煮漂一步法工藝[J]. 印染, 2006, 32(24): 20-23. SHEN Jiajia. One step process of desizing and scouring and bleaching for linen fabric[J]. China Dyeing & Finishing, 2006, 32(24): 20-23.

[14] ZAHRAN M K, REHAN M H, EL RAFIE M H. Single bath full bleaching of flax fibers using an active sodium chlorite/hexamethylene tetramine system[J]. Journal of Natural Fibers, 2005, 2(2): 49-67.

[15] MAGDY K Z, HANAN B A. A greener approach for full flax bleaching[J]. The Journal of the Textile Institute, 2010, 101(7): 674-678.

[16] 蘇靜. Bacillus subtilis 16A苧麻脫膠關鍵酶：半纖維素酶純化及協同脫膠效果的研究[D]. 濟南: 山東大學, 2008: 6-8. SU Jing. The research on bacillus subtilis 16A degumming key enzyme-hemicellulase purification and collaborative effect of ramie[D]. Ji′nan: Shandong University, 2008: 6-8.

[17] CHEN J, YAN N. Crystallization behavior of organo-nanoclay treated and untreated kraft fiber-HDPE composites[J]. Composites Part B: Engineering, 2013, 54: 180-187.

[18] SHARMA H S S, WHITESIDE L, KERNAGHAN K. Enzymatic treatment of flax fibre at the roving stage for production of wet-spun yarn[J]. Enzyme and Microbial Technology, 2005, 37: 386-394.

[19] DING Ruoyao, ZHANG Xingqun, YU Chongwen. Optimizing for bacillus cereus DA3 scouring of flax roving[J]. The Journal of the Textile Institute, 2014, 105(1): 20-28.

[20] 鄭磊, 丁若垚, 郁崇文. 脫膠細菌在亞麻粗紗煮練中的初步應用[J]. 紡織學報, 2012, 33(8):66-70. ZHENG Lei, DING Ruoyao, YU Chongwen. Preliminary application of degumming bacterium in scouring of flax roves[J]. Journal of Textile Research, 2012, 33(8):66-70.

[21] MORRISON LII W H, ARCHIBALD D D, SHARMA H S S, et al. Chemical and physical characterization of water- and dew-retted flax fibers[J]. Industrial Crops and Products, 2000, 12(1): 39-46.

[22] MATTIA O, YVES M G. Scouring of flax rove with the aid of enzymes[J]. Enzyme and Microbial Technology, 2004, 34:177-186.

[23] 鄭來久, 張寧, 馬東霞. 基于亞麻粗紗的酶煮漂技術研究[J]. 紡織學報, 2004, 25(6): 55-57. ZHENG Laijiu, ZHANG Ning, MA Dongxia. Enzyme boiled bleaching technology research based on the flax roving[J]. Journal of Textile Research, 2004, 25(6): 55-57.

[24] CECILIA S, MIHAELA D, IOAN V I, et al. A comparison of a new method mediated by molybdenum complex with an enzymatic method for bleaching flax fibers[J]. Journal of Natural Fibers, 2015(12): 378-387.

[25] SAMPAIO S, SHEN J, BISHOP D, et al. Progress on enzymatic preparation of flax and flax/wool blends[J]. AATCC Review, 2005(5): 23-28.

[26] JADWIGA S L, JOANNA L O, STANISAW L, et al. Bio-scouring of linen fabrics with laccase complex from cerrena unicolor[J]. Fibers & Textiles in Eastern Europe, 2007, 15(4): 86-89.

[27] 田英華, 劉曉蘭, 鄭喜群, 等. 酸性溶液預浸對酶法亞麻脫膠及纖維性能的影響[J]. 紡織學報, 2016, 37(5):75-78. TIAN Yinghua, LIU Xiaolan, ZHENG Xiqun, et al. Influence of acid presoak on enzyme flax retting and properties of fibers[J]. Journal of Textile Research, 2016, 37(5):75-78.

[28] 鄭環達, 鄭來久. 超臨界流體染整技術研究進展[J]. 紡織學報, 2015, 36(9): 141-148. ZHENG Huanda, ZHENG Laijiu. Research development of supercritical fluid dyeing and finishing technology[J]. Journal of Textile Research, 2015, 36(9): 141-148.

[29] ZHENG Huanda, ZHANG Juan, DU Bing, et al. An investigation for the performance of meta-aramid fiber blends treated in supercritical carbon dioxide fluid[J]. Fibers and Polymers, 2015, 16(5): 1134-1141.

[30] ZHENG Huanda, ZHANG Juan, DU Bing, et al. Effect of treatment pressure on structures and properties of PMIA fiber in supercritical carbon dioxide fluid[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2015, 132(14): 41756-41763.

[31] ZHENG Huanda, ZHENG Laijiu. Dyeing of meta-aramid fibers with disperse dyes in supercritical carbon dioxide[J]. Fibers and Polymers, 2014, 15(8): 1627-1634.

[32] 張娟, 鄭環達, 鄭來久. 超臨界二氧化碳染色工藝技術研究進展[J]. 染料與染色, 2015, 52(4): 22-29. ZHANG Juan, ZHENG Huanda, ZHENG Laijiu. Review on dyeing process in supercritical carbon dioxide fluid[J]. Dyestuffs and Coloration, 2015, 52(4): 22-29.

[33] ZHANG Juan, ZHENG Laijiu, ZHAO Yuping, et al. Green dyeing of cotton fabrics by supercritical carbon dioxide[J]. Thermal Science, 2015, 19(4): 1283-1286.

[34] MAMATA M. Extraction and processing with supercritical fluids[J]. Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 2009, 84(1): 6-12.

[35] ZHENG Huanda, XU Yanyan, ZHANG Juan, et al. An ecofriendly dyeing of wool with supercritical carbon dioxide fluid[J]. Journal of Cleaner Production, 2016, DOI: 10.1016/j.jclepro.

[36] ZHENG Huanda, ZHANG Juan, YAN Jun, et al. Investigations on the effect of carriers on meta-aramid fabric dyeing properties in supercritical carbon dioxide[J]. RSC Advances, 2017, DOI: 10.1039/c6ra26479d.

[37] JOSE A R U, JORGE I N P, HENRY C K, et al. Extraction of oil from chia seeds with supercritical CO2[J]. The Journal of Supercritical Fluids, 2011, 52(6): 174-178.

[38] ZHENG Huanda, ZHANG Juan, YAN Jun, et al. An industrial scale multiple supercritical carbon dioxide apparatus and its eco-friendly dyeing production[J]. Journal of CO2Utilization, 2016, 16: 272-281.

[39] ZHENG Huanda, ZHANG Juan, ZHENG Laijiu. Optimization of an ecofriendly dyeing process in an industrialized supercritical carbon dioxide unit for acrylic fibers[J]. Textile Research Journal, 2016, DOI: 10.1177/0040517516659379.

[40] GAO Shihui, YU Chongwen. Influence of pre-treatment on enzymatic degumming of Apocynum venetum bast fibers in supercritical carbon dioxide[J]. Thermal Science, 2015, 19(4): 1305-1309.

[41] LAUREN M C, FERAL T, MARLENY A S. Supercritical CO2extraction of flax lignans[J]. Journal of the American Oil Chemists′ Society, 2011, 88: 707-715

[42] ZHENG Huanda, ZHANG Juan, DU Bing, et al. Effect of treatment pressure on structures and properties of PMIA fiber in supercritical carbon dioxide fluid[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2015, DOI:10.1002/APP.41756.

[43] KRUNOSLAV A, KRISTJAN J, TINA B, et al. Supercritical CO2extraction of hemp (Cannabis sativa L.) seed oil[J]. Industrial Crops and Products, 2015, 76: 472-478.

[44] IRENA ?, MARKO S, ALEKSANDAR O, et al. Energy saving in the supercritical carbon dioxide extraction of essential oils from species of the lamiaceae family[J]. Chemical Industry and Chemical Engineering Quarterly, 2006, 12(3): 164-167.

[45] 楊喜愛. 超臨界二氧化碳酶法提取苧麻纖維過程中酶解產物研究[D]. 北京: 中國農業科學院, 2007: 5-8. YANG Xiai. Study on the hydrolytic products during enzymatic ramie degumming under supercritical CO2[D]. Beijing: Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2007: 5-8.

[46] 高麗賢. 超臨界二氧化碳處理對工業用麻纖維的結構和性能的影響[D]. 北京: 北京服裝學院, 2006: 14-20. GAO Lixian. The influence on structure and performance of industrial hemp fiber by supcritical CO2fluid[D]. Beijing: Beijing Institute of Fashion Technology, 2006: 14-20.

[47] 肖俊霞, 梅平, 段明峰, 等. 超臨界流體中的酶催化反應研究進展[J]. 化學與生物工程, 2003(5): 25-27. XIAO Junxia, MEI Ping, DUAN Mingfeng, et al. Development of study on enzymic catalytic reaction in supercritical fluids[J]. Chemistry & Bioengineering, 2003(5): 25-27.

[48] ANA L F S, KTIA Y F K, GERSON L V C. Enzymatic saccharification of lignocellulosic materials after treatment with supercritical carbon dioxide[J]. The Journal of Supercritical Fluids, 2011, 56: 277-282.

[50] DING Ruoyao, ZHANG Xingqun, YU Chongwen. Optimization of enzyme mixture degumming of ramie fiber[J]. Journal of Natural Fibers, 2014, 11(1):13-24.

[51] ZHANG Juan, ZHENG Huanda, ZHENG Laijiu. Effect of treatment temperature on structures and properties of flax rove in supercritical carbon dioxide[J]. Textile Research Journal, 2016, DOI: 10.1177/0040517516676068.

Research development on scouring and bleaching of flax rove in supercritical carbon dioxide

ZHANG Juan1,2, GAO Shihui2, SHI Meiwu3, ZHENG Laijiu1,2, XIONG Xiaoqing1,2, YAN Jun1,2
(1.SchoolofTextileandMaterialEngineering,DalianPolytechnicUniversity,Dalian,Liaoning116034,China；2.LiaoningProvincialKeyLaboratoryofTextileCleaning,Dalian,Liaoning116034,China；3.TheQuartermasterEquipmentResearchInstituteofLogisticSupportDepartment,Beijing100082,China)

Technical processes of chemical method, chemical and biological mixing method and biological enzymatic method for flax rove′s scouring and bleaching were summarized. In order to solve the existing problems of long process flow, high water and energy consumption and severe environmental pollution, scouring and bleaching technique for flax rove in supercritical CO2fluid was proposed. The characteristics of supercritical CO2fluid and the application of enzyme in supercritical CO2fluid were analyzed. Base on the first supercritical CO2scouring and bleaching apparatus for flax rove in China, scouring and bleaching of flax rove was elaborated in reaction vessel under different temperature fields, pressure fields as well as fluid fields using xylanase and cellulase as the composite biological enzymes in supercritical state. It is pointed out that several exploration work should be conducted, according to characteristics of scouring and bleaching method in supericritical CO2.

flax; rove; scouring and bleaching; biological enzyme; supercritical carbon dioxide

2016-05-10

2016-09-07

國家青年科學基金項目(21606032)；遼寧省教育廳攻關項目(2016J003)

張娟(1985—)，女，博士生。研究方向為超臨界二氧化碳流體技術。鄭來久，通信作者，E-mail：fztrxw@dlpu.edu.cn。

10.13475/j.fzxb.20160502107

TS 12

A