CN108410007A - 一种聚乙烯塑料的降解方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚乙烯塑料的降解方法，包括以下具体步骤：S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理24‑72h，保持浸泡温度为37‑60℃；S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用。本发明能够使塑料可以很方便地反复回收使用，废塑料回收后经过处理，既能重新成为制品，亦可制得汽油与柴油，有效解决塑料污染所带来的环境、社会问题。

Description

一种聚乙烯塑料的降解方法
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种聚乙烯塑料的降解方法。
背景技术
工作忙叫外卖、天气不好叫外卖，如今叫外卖已经成了不少人的生活常态。可是随着外卖量的激增，外卖消耗的包装盒、包装袋也越来越大。随之而来的白色污染，也引起了大家的重视。
中国外卖O2O行业发展报告显示，2016年在线外卖每周消费3次以上的用户占比达63.3%。按照这种消费方式，每周至少要送出4亿份外卖，由此产生4亿个一次性打包盒及一次性餐具的废弃物。外卖一次性餐具成了新的“白色污染”。对此，陕西省社科院研究员谢雨峰表示，解决一次性餐具造成的污染问题，除了在材料上下功夫，多用可降解材料，更重要的是完善制度，明确责任。
陕西省社会科学院研究员谢雨峰：“这是随着互联网经济衍生出的新的问题，整个是新的污染源的产生。至于说能不能提供可降解的(餐具)这只是技术层面需要突破的问题，希望能从制度规范层面，开始想着手规范约束，互联网经济时代出现的这种新的污染行为。”
塑料泡沫在自然界中不易腐烂，也不易被微生物降解，即便深埋也会污染地下水源，破坏土壤结构，使粮食作物减产，因此须对塑料泡沫进行处理。
目前处理塑料泡沫常用的方法是焚烧处理，焚烧处理虽然能处理大量的塑料泡沫，但在焚烧过程中会产生大量的有毒气体，严重污染空气及大气环境。因此，必须寻找解决“白色污染”的有效途径。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种聚乙烯塑料的降解方法，使塑料可以很方便地反复回收使用，废塑料回收后经过处理，既能重新成为制品，亦可制得汽油与柴油，有效解决塑料污染所带来的环境、社会问题。
本发明的技术方案为：一种聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；
S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理24-72h，保持浸泡温度为37-60℃；
S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；
S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用。
所述步骤S2中的浸泡液包括以下重量份数的组分：氢氧化钙6-13、氢氧化钠9-15、氯化铵6-18、碳酸氢铵11-26、三乙醇胺5-19、异丙醇4-9。
进一步的，所述浸泡液的浓度为0.12moL/L-0.46moL/L。
本发明中的浸泡液，能够与塑料原料的三维空间结构的网络骨架的官能团结合，使其三维空间结构的结合紧密度降低，结构变松散，便于后续菌类的渗入以更加全面的接触降解。
进一步的，所述步骤S3中的发酵降解的工艺为：加入菌落总数为1.58╳106-2.56╳107cfu/g的混合菌液，在23-34℃，pH6.6-8.0下发酵降解5-10天。
进一步的，所述混合菌液包括以下重量份数的组分：简青霉5-11、石蜡节杆菌5-11、塔宾曲霉菌10-17、黄曲霉19-28、培养基30-49；所述简青霉的菌落总数为3.4╳104-6.7╳105cfu/g；所述石蜡节杆菌的菌落总数为2.9╳105-1.2╳106cfu/g；所述塔宾曲霉菌的菌落总数为1.2╳106-2.3╳107cfu/g；所述黄曲霉的菌落总数为5.4╳104-7.2╳105cfu/g。
进一步的，所述步骤S4中，需要对收集的经过降解的混合液的平均颗粒粒径进行测试，达标则备用处理；不达标则重复步骤S3操作一次。
本发明中，所述混合菌液采用的菌种，所述简青霉（Penicilliumsimplicissimum）：简青霉是一种常见的土壤真菌微生物，作为土壤习居菌，能够产生较高的木质素降解酶，能够转化和降解木质素。
所述石蜡节杆菌（Arthrobacterparaffineus）：编号：AS1.1464，拉丁学名：Arthrobacterparaffineus，中文菌名：石蜡节杆菌，菌株来源：ATCC15591。
所述塔宾曲霉菌（Aspergillustubingensis）：经过研究发现，塔宾曲霉菌可以在聚氨酯表面生长，并通过生长过程中产生的酶和塑料发生生物反应，破坏塑料分子间或聚合物间的化学键；同时，这一真菌还利用了其菌丝的物理强度，帮助“掰开”塑料聚合物。研究指出，在“塔宾曲霉菌”作用下，原本在自然环境中难以降解的塑料，两周就可以明显看到生物降解过程，两个月后其培养基上的塑料聚合物基本消失。
所述黄曲霉（Aspergillusflavus）：黄曲霉，半知菌类，一种常见腐生真菌。多见于发霉的粮食、粮制品及其它霉腐的有机物上。菌落生长较快，结构疏松，表面灰绿色，背面无色或略呈褐色。菌体有许多复杂的分枝菌丝构成。营养菌丝具有分隔；气生菌丝的一部分形成长而粗糙的分生孢子梗，顶端产生烧瓶形或近球形顶囊，表面产生许多小梗（一般为双层），小梗上着生成串的表面粗糙的球形分生孢子。分生孢子梗、顶囊、小梗和分生孢子合成孢子头，可用于产生淀粉酶、蛋白酶和磷酸二酯酶等，也是酿造工业中的常见菌种。
本发明的混合菌液，通过本发明的发明人设计的菌群组织方式，就像菌群的“小社会”，让不同的菌种各司其职。菌群中的一部分菌类把塑料的大分子降解成小分子，另一部分菌类再把小分子吸收或转变成其它同分异构体，通过本发明混合菌液菌种间的协效复配，能够有效地将塑料的大分子降解成小分子。通过本发明的混合菌共生体系的设置，其代谢途径降低了菌与菌之间争夺营养物质的竞争，实现整个混合菌***的生态稳定，能够有效地将塑料降解成为小分子颗粒，以便于二次重复利用，为白色污染治理提供了新的环保途径。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；
S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理24h，保持浸泡温度为37℃；
S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；
S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用。
所述步骤S2中的浸泡液包括以下重量份数的组分：氢氧化钙6、氢氧化钠9、氯化铵6、碳酸氢铵11、三乙醇胺5、异丙醇4。
进一步的，所述浸泡液的浓度为0.12moL/L-0.46moL/L。
本发明中的浸泡液，能够与塑料原料的三维空间结构的网络骨架的官能团结合，使其三维空间结构的结合紧密度降低，结构变松散，便于后续菌类的渗入以更加全面的接触降解。
进一步的，所述步骤S3中的发酵降解的工艺为：加入菌落总数为1.58╳106cfu/g的混合菌液，在23℃，pH6.6下发酵降解5天。
进一步的，所述混合菌液包括以下重量份数的组分：简青霉5、石蜡节杆菌5、塔宾曲霉菌10、黄曲霉19、培养基30；所述简青霉的菌落总数为3.4╳104cfu/g；所述石蜡节杆菌的菌落总数为2.9╳105cfu/g；所述塔宾曲霉菌的菌落总数为1.2╳106cfu/g；所述黄曲霉的菌落总数为5.4╳104cfu/g。
进一步的，所述步骤S4中，需要对收集的经过降解的混合液的平均颗粒粒径进行测试，达标则备用处理；不达标则重复步骤S3操作一次。
实施例2
一种聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；
S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理72h，保持浸泡温度为60℃；
S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；
S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用。
所述步骤S2中的浸泡液包括以下重量份数的组分：氢氧化钙13、氢氧化钠15、氯化铵18、碳酸氢铵26、三乙醇胺19、异丙醇9。
进一步的，所述浸泡液的浓度为0.46moL/L。
进一步的，所述步骤S3中的发酵降解的工艺为：加入菌落总数为2.56╳107cfu/g的混合菌液，在34℃，pH8.0下发酵降解10天。
进一步的，所述混合菌液包括以下重量份数的组分：简青霉11、石蜡节杆菌11、塔宾曲霉菌17、黄曲霉28、培养基49；所述简青霉的菌落总数为6.7╳105cfu/g；所述石蜡节杆菌的菌落总数为1.2╳106cfu/g；所述塔宾曲霉菌的菌落总数为2.3╳107cfu/g；所述黄曲霉的菌落总数为7.2╳105cfu/g。
进一步的，所述步骤S4中，需要对收集的经过降解的混合液的平均颗粒粒径进行测试，达标则备用处理；不达标则重复步骤S3操作一次。
实施例3
一种聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；
S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理48h，保持浸泡温度为49℃；
S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；
S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用。
所述步骤S2中的浸泡液包括以下重量份数的组分：氢氧化钙10、氢氧化钠12、氯化铵12、碳酸氢铵19、三乙醇胺12、异丙醇7。
进一步的，所述浸泡液的浓度为0.29moL/L。
进一步的，所述步骤S3中的发酵降解的工艺为：加入菌落总数为1.36╳107cfu/g的混合菌液，在29℃，Ph7.3下发酵降解8天。
进一步的，所述混合菌液包括以下重量份数的组分：简青霉8、石蜡节杆菌8、塔宾曲霉菌14、黄曲霉24、培养基40；所述简青霉的菌落总数为3.52╳105cfu/g；所述石蜡节杆菌的菌落总数为1.49╳106cfu/g；所述塔宾曲霉菌的菌落总数为1.21╳107cfu/g；所述黄曲霉的菌落总数为3.87╳105cfu/g。
进一步的，所述步骤S4中，需要对收集的经过降解的混合液的平均颗粒粒径进行测试，达标则备用处理；不达标则重复步骤S3操作一次。
实施例4
一种聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；
S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理26h，保持浸泡温度为39℃；
S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；
S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用。
所述步骤S2中的浸泡液包括以下重量份数的组分：氢氧化钙7、氢氧化钠11、氯化铵8、碳酸氢铵15、三乙醇胺7、异丙醇5。
进一步的，所述浸泡液的浓度为0.22moL/L。
进一步的，所述步骤S3中的发酵降解的工艺为：加入菌落总数为4.68╳106cfu/g的混合菌液，在26℃，pH6.8下发酵降解5-10天。
进一步的，所述混合菌液包括以下重量份数的组分：简青霉7、石蜡节杆菌7、塔宾曲霉菌12、黄曲霉21、培养基32；所述简青霉的菌落总数为5.7╳104cfu/g；所述石蜡节杆菌的菌落总数为4.5╳105cfu/g；所述塔宾曲霉菌的菌落总数为4.1╳106cfu/g；所述黄曲霉的菌落总数为7.5╳104cfu/g。
进一步的，所述步骤S4中，需要对收集的经过降解的混合液的平均颗粒粒径进行测试，达标则备用处理；不达标则重复步骤S3操作一次。
实施例5
一种聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；
S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理68h，保持浸泡温度为56℃；
S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；
S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用。
所述步骤S2中的浸泡液包括以下重量份数的组分：氢氧化钙12、氢氧化钠14、氯化铵14、碳酸氢铵24、三乙醇胺16、异丙醇8。
进一步的，所述浸泡液的浓度为0.4moL/L。
进一步的，所述步骤S3中的发酵降解的工艺为：加入菌落总数为1.4╳107cfu/g的混合菌液，在30℃，pH7.3下发酵降解9天。
进一步的，所述混合菌液包括以下重量份数的组分：简青霉9、石蜡节杆菌9、塔宾曲霉菌15、黄曲霉26、培养基46；所述简青霉的菌落总数为2.7╳105cfu/g；所述石蜡节杆菌的菌落总数为1.1╳106cfu/g；所述塔宾曲霉菌的菌落总数为1.2╳107cfu/g；所述黄曲霉的菌落总数为6.2╳105cfu/g。
进一步的，所述步骤S4中，需要对收集的经过降解的混合液的平均颗粒粒径进行测试，达标则备用处理；不达标则重复步骤S3操作一次。
对比例1
一种聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；
S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理48h，保持浸泡温度为49℃；
S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；
S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用。
所述步骤S2中的浸泡液包括以下重量份数的组分：氢氧化钙10、氢氧化钠12、碳酸氢铵19、三乙醇胺12。
进一步的，所述浸泡液的浓度为0.29moL/L。
进一步的，所述步骤S3中的发酵降解的工艺为：加入菌落总数为1.36╳107cfu/g的混合菌液，在29℃，Ph7.3下发酵降解8天。
进一步的，所述混合菌液包括以下重量份数的组分：简青霉8、石蜡节杆菌8、塔宾曲霉菌14、黄曲霉24、培养基40；所述简青霉的菌落总数为3.52╳105cfu/g；所述石蜡节杆菌的菌落总数为1.49╳106cfu/g；所述塔宾曲霉菌的菌落总数为1.21╳107cfu/g；所述黄曲霉的菌落总数为3.87╳105cfu/g。
进一步的，所述步骤S4中，需要对收集的经过降解的混合液的平均颗粒粒径进行测试，达标则备用处理；不达标则重复步骤S3操作一次。
对比例2
一种聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；
S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理48h，保持浸泡温度为49℃；
S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；
S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用。
所述步骤S2中的浸泡液包括以下重量份数的组分：氢氧化钙10、氢氧化钠12、氯化铵12、碳酸氢铵19、三乙醇胺12、异丙醇7。
进一步的，所述浸泡液的浓度为0.29moL/L。
进一步的，所述步骤S3中的发酵降解的工艺为：加入菌落总数为1.88╳106cfu/g的混合菌液，在29℃，Ph7.3下发酵降解8天。
进一步的，所述混合菌液包括以下重量份数的组分：石蜡节杆菌8、黄曲霉24、培养基40；所述所述石蜡节杆菌的菌落总数为1.49╳106cfu/g；所述黄曲霉的菌落总数为3.87╳105cfu/g。
进一步的，所述步骤S4中，需要对收集的经过降解的混合液的平均颗粒粒径进行测试，达标则备用处理；不达标则重复步骤S3操作一次。
对比例3
一种聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；
S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理48h，保持浸泡温度为49℃；
S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；
S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用。
所述步骤S2中的浸泡液包括以下重量份数的组分：氢氧化钙10、氢氧化钠12、氯化铵12、碳酸氢铵19、三乙醇胺12、异丙醇7。
进一步的，所述浸泡液的浓度为0.29moL/L。
进一步的，所述步骤S3中的发酵降解的工艺为：加入菌落总数为1.25╳107cfu/g的混合菌液，在29℃，Ph7.3下发酵降解8天。
进一步的，所述混合菌液包括以下重量份数的组分：简青霉8、塔宾曲霉菌14、培养基40；所述简青霉的菌落总数为3.52╳105cfu/g；所述塔宾曲霉菌的菌落总数为1.21╳107cfu/g。
进一步的，所述步骤S4中，需要对收集的经过降解的混合液的平均颗粒粒径进行测试，达标则备用处理；不达标则重复步骤S3操作一次。
平均颗粒度大小测试
通过现有技术的颗粒度测试仪，对经实施例、对比例处理的废弃塑料原料进行平均粒径大小检测，结果如下表所示。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本发明中所未详细描述的技术特征，均可以通过任一现有技术实现。

Claims (5)

1.一种聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1.将收集的塑料原料筛分，清洗干净，进行机械破坏减小其体积；
S2.将经过预处理的原料，放入浸泡液中浸泡处理24-72h，保持浸泡温度为37-60℃；
S3.清洗经过浸泡的原料，加入发酵罐中进行发酵降解；
S4.收集经过降解的混合液，等待二次提取回收利用；
所述步骤S2中的浸泡液包括以下重量份数的组分：氢氧化钙6-13、氢氧化钠9-15、氯化铵6-18、碳酸氢铵11-26、三乙醇胺5-19、异丙醇4-9。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，所述浸泡液的浓度为0.12moL/L-0.46moL/L。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，所述步骤S3中的发酵降解的工艺为：加入菌落总数为1.58╳106-2.56╳107cfu/g的混合菌液，在23-34℃，pH6.6-8.0下发酵降解5-10天。
4.根据权利要求3所述的聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，所述混合菌液包括以下重量份数的组分：简青霉5-11、石蜡节杆菌5-11、塔宾曲霉菌10-17、黄曲霉19-28、培养基30-49；所述简青霉的菌落总数为3.4╳104-6.7╳105cfu/g；所述石蜡节杆菌的菌落总数为2.9╳105-1.2╳106cfu/g；所述塔宾曲霉菌的菌落总数为1.2╳106-2.3╳107cfu/g；所述黄曲霉的菌落总数为5.4╳104-7.2╳105cfu/g。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯塑料的降解方法，其特征在于，所述步骤S4中，需要对收集的经过降解的混合液的平均颗粒粒径进行测试，达标则备用处理；不达标则重复步骤S3操作一次。
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