废旧橡胶的微生物脱硫再生研究

来源 :北京化工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:tplian123
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近年来,随着世界经济和科技的迅速发展,橡胶的使用量不断上升,废旧橡胶的产量也在成比例增加。而橡胶内部具有稳定的三维网状结构,很难自然降解,这就造成了严重的资源浪费与环境污染。与传统的物理再生法及化学再生法相比,生物脱硫橡胶法具有许多无可取代的优势:反应条件温和、设备简单、能耗低、无污染等,近年来已逐渐成为关注和研究的热点。本论文在前人研究的基础之上,主要做了如下几部分工作:首先,在之前筛选出促进鞘氨醇单胞菌脱硫橡胶的最佳表面活性剂为吐温20的基础上,进一步研究吐温20的用量对鞘氨醇单胞菌的生长及其脱硫几种橡胶(丁苯橡胶、天然橡胶、废旧胎面胶)的影响,通过检测脱硫硫化胶的接触角、溶胀度、交联密度、表面元素变化、胶粉填充丁苯橡胶的机械性能等分析对比脱硫效果,选择出最佳的吐温20添加量,确定了共培养脱硫工艺条件。结果表明:表面活性剂吐温20可明显改善橡胶与微生物之间的亲和性,增加共培养脱硫过程中二者接触几率和相互作用,有效提高脱硫效果;在研究的吐温20用量范围内,其对鞘氨醇单胞菌的生长代谢基本无抑制作用,少量吐温20还可促进细菌的生长;表面活性剂对不同橡胶具有不同程度的作用,对于GTR、SBR、NR来说,吐温20的最佳用量分别为0.5g/L、1g/L、2g/L。第二,通过对比分析鞘氨醇单胞菌及戈登氏菌的相关特点,确定二者混合培养的可行性及基本工艺条件,通过交换培养基来选择合适的混菌共培养基。从鞘氨醇单胞菌/戈登氏菌的接种量比与接种顺序入手,研究不同的接种方式对混菌生长及混菌脱硫效果的影响,通过分析评价脱硫效果选择出三种橡胶(天然橡胶、丁苯橡胶、废旧胎面胶)最适合的接种方式。研究表明:鞘氨醇单胞菌与戈登氏菌混菌培养的基本工艺条件为温度30℃,转速200r/min,中性培养液环境;两种细菌均可在鞘氨醇培养基中较旺盛生长,所以选择此培养基用于混菌的共生培养;在混菌培养过程中,两菌接种方式的不同会导致总生物量的不同,进而导致对橡胶的脱硫效果的改变,且不同的橡胶所适合的最佳接种方式也不同。对于胎面胶GTR与天然橡胶NR来说,当鞘氨醇单胞菌与戈登氏菌同比例(5:5)戈登氏菌提前24h接种时,其脱硫作用最强;而对于丁苯橡胶SBR来说,当两菌同比例同时接种时,混菌的脱硫效果最佳。第三,研究鞘氨醇单胞菌、戈登氏菌的混菌对几种橡胶(天然橡胶、丁苯橡胶、胎面胶)的再生效果,并与单一菌种进行比较。通过测定胶片脱硫前后的溶胀度、交联密度、表面元素变化、胶粉填充丁苯橡胶的物理性能等系统评价了其脱硫效果,并测定了微生物在GTR表面的脱硫深度。研究发现:与橡胶共培养的过程中,混菌的生物量高于其中任单一菌种,说明两菌混合生长具有协同作用,能够相互促进。对于GTR、SBR及NR三种橡胶来说,混菌的脱硫效果均好于单一菌种,脱硫深度也更深,表明混菌脱硫再生具有一定的优势。第四,通过混菌在胶片表面的分布、对硫化胶片的腐蚀破坏形貌的分析及其对丁苯/天然橡胶共混胶的脱硫效果,探索混菌的脱硫再生作用机理。研究发现:戈登氏菌主要起裂解作用,鞘氨醇单胞菌主要起脱硫作用,二者可相互协调、配合脱硫。
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