一种利用环保增塑剂提高pet生物降解性能的方法
技术领域
1.本发明涉及一种涤纶降解处理方法，具体涉及pet高效生物降解的方法，属于涤纶纺织加工领域。
技术背景
2.微塑料，尤其是较为常见的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)微塑料，正以各种方式威胁着生态系统的安全。生物降解被认为是解决pet微塑料污染最安全、彻底的方法，但是由于pet结晶度高，结构紧凑，表面疏水性强，因此具有一定的抗生物降解性。为了提高pet微塑料的生物降解效率，降低pet的结晶度近些年来研究的重点内容。
3.传统的增塑小分子如冬青油、甲基萘、邻苯基苯酚等是一些理想的低温增塑助剂，但是随着pet生物降解的发展，这些增塑剂毒性大、难以生物降解的缺点逐渐显露出来。这些增塑剂作用于pet后，不仅不仅会进一步污染环境，还会降低pet降解菌的活性，从而阻碍全细胞微生物对pet的降解。
4.针对pet生物降解效率低等问题，本发明利用与聚对苯二甲酸乙二酯结构相似的小分子助剂(对苯二甲酸二乙酯、对苯二甲酸二甲酯等)来增塑pet，从而降低pet大分子链间的相互作用，使得微生物分泌的水解酶能够高效地作用于底物上，最终达到pet彻底生物降解的效果。进入聚合物分子内部的环保增塑剂小分子，由于结构上与pet相似，在pet发生生物降解的同时也会被微生物分泌的水解酶所攻击，最后以co2、h2o等无机物的形式排出。本发明从传统的涤纶载体染色法中获得灵感，将织物增塑、染料分子迅速扩散与生物降解相结合，创新出一种低耗能、无污染的清洁生物降解pet的方式。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对pet生物降解效率低，提供了一种基于环保增塑剂提高pet生物降解性能的方法。该方法加工工艺简单，所使用的环保增塑剂与pet结构相似，不仅对pet有一定的亲和力还能够被全细胞催化剂进一步降解，对环境无污染。
6.本发明采用的技术方案是：一种基于环保增塑剂提高pet生物降解性能的方法，其特征在于包括如下步骤：
7.(1)涤纶纤维精炼：首先将涤纶织物置于浴比为1∶20，含5g/l吐温80、4g/l碳酸钠的溶液中98℃处理30min进行精炼处理，以除去表面残余的油脂。然后，用去离子水洗多次，然后平铺在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干。最后将涤纶织物置于恒温恒湿箱(21
±
1℃，60
±
2％)中平衡24h，以备后续步骤使用。
8.(2)增塑体系的制备：将精炼后的涤纶织物置于浴比为1∶30，含环保增塑剂3g/l、渗透剂吐温80 0.5g/l的染色罐中。
9.(3)增塑工艺：将步骤(2)中的染色罐置于染色机中，以1.5℃/min的速度升温至95℃，保持2h后，以2℃/min的速度降温至60℃，最后使用去离子水洗多次，平铺在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干备用。
10.(4)pet粉碎：首先，将涤纶织物剪碎，置于冷冻干燥机中，
‑
40℃冻干5h；然后，迅速置于超离心切割仪中，切割为微塑料尺寸，去离子水洗多次后，烘干以供配制培养基用。
11.(5)pet的生物降解：首先，按配方配制培养基，高温高压灭菌；然后，超净台上冷却至室温，移入微生物；最后，置于37℃、140rmp的恒温摇床上培养。每隔3天，置换30％体积的发酵液，连续降解60天。上述培养基配方为：氯化铵1.00g/l、磷酸二氢钾3.00g/l、磷酸氢二钠7.00g/l、氯化钠0.50g/l、七水合硫酸镁0.25g/l、pet1g/l、五水合硫酸铜40.0μg/l、六水合氯化铁0.2μg/l、五水合硫酸锰0.4μg/l、氯化锌0.4μg/l、七水合钼酸铵0.2μg/l、硼酸0.5μg/l。
12.作为优选：步骤(2)中所选用的环保增塑剂为对苯二甲酸二乙酯。
13.由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
14.(1)由于增塑剂小分子结构与pet分子结构相似，因此具备一定的亲和力，能够在较短的时间内大量扩散进入pet分子结构中，从而达到较好的增塑效果。
15.(2)由于增塑剂毒性较低，甚至无毒，因此在全细胞生物催化降解pet的同时，也会被微生物所分泌的胞外酶水解成无机物的形式排出，因此对环境友好，不会造成进一步污染。
16.(3)增塑剂小分子的进入，破坏了pet分子链间的相互作用，使得结构变得更加松弛，有利于微生物所分泌的胞外酶与pet发生特异性结合，从而促进降解反应的进行。
具体实施方式
17.下面通过具体的实施方案进一步叙述本发明。除非特别说明，实施方式中未描述的技术手段均可以用本领域技术人员所公知的方式实现。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分、用量、尺寸、形状进行的各种修改、替换、改进也属于本发明的保护范围，并且本发明所限定的具体参数应有可允许的误差范围。
18.实施例1
19.(1)涤纶纤维精炼：首先将涤纶织物置于浴比为1∶20，含5g/l吐温80、4g/l碳酸钠的溶液中98℃处理30min进行精炼处理，以除去表面残余的油脂。然后，用去离子水洗多次，然后平铺在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干。最后将涤纶织物置于恒温恒湿箱(21
±
1℃，60
±
2％)中平衡24h，以备后续步骤使用。
20.(2)增塑体系的制备：将精炼后的涤纶织物置于浴比为1∶30，含对苯二甲酸二甲酯3g/l、渗透剂吐温80 0.5g/l的染色罐中。
21.(3)增塑工艺：将步骤(2)中的染色罐置于染色机中，以1.5℃/min的速度升温至95℃，保持2h后，以2℃/min的速度降温至60℃，最后使用去离子水洗多次，平铺在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干备用。
22.(4)pet粉碎：首先，将涤纶织物剪碎，置于冷冻干燥机中，
‑
40℃冻干5h；然后，迅速置于超离心切割仪中，切割为微塑料尺寸，去离子水洗多次后，烘干以供配制培养基用。
23.(5)pet的生物降解：首先，按配方配制培养基，高温高压灭菌；然后，超净台上冷却至室温，移入微生物；最后，置于37℃、140rmp的恒温摇床上培养。每隔3天，置换30％体积的
发酵液，连续降解60天。上述培养基配方为：氯化铵1.00g/l、磷酸二氢钾3.00g/l、磷酸氢二钠7.00g/l、氯化钠0.50g/l、七水合硫酸镁0.25g/l、pet1g/l、五水合硫酸铜40.0μg/l、六水合氯化铁0.2μg/l、五水合硫酸锰0.4μg/l、氯化锌0.4μg/l、七水合钼酸铵0.2μg/l、硼酸0.5μg/l。
24.实施例2
25.(1)涤纶纤维精炼：首先将涤纶织物置于浴比为1∶20，含5g/l吐温80、4g/l碳酸钠的溶液中98℃处理30min进行精炼处理，以除去表面残余的油脂。然后，用去离子水洗多次，然后平铺在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干。最后将涤纶织物置于恒温恒湿箱(21
±
1℃，60
±
2％)中平衡24h，以备后续步骤使用。
26.(2)增塑体系的制备：将精炼后的涤纶织物置于浴比为1∶30，含对苯二甲酸二乙酯3g/l、渗透剂吐温80 0.5g/l的染色罐中。
27.(3)增塑工艺：将步骤(2)中的染色罐置于染色机中，以1.5℃/min的速度升温至95℃，保持2h后，以2℃/min的速度降温至60℃，最后使用去离子水洗多次，平铺在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干备用。
28.(4)pet粉碎：首先，将涤纶织物剪碎，置于冷冻干燥机中，
‑
40℃冻干5h；然后，迅速置于超离心切割仪中，切割为微塑料尺寸，去离子水洗多次后，烘干以供配制培养基用。
29.(5)pet的生物降解：首先，按配方配制培养基，高温高压灭菌；然后，超净台上冷却至室温，移入微生物；最后，置于37℃、140rmp的恒温摇床上培养。每隔3天，置换30％体积的发酵液，连续降解60天。上述培养基配方为：氯化铵1.00g/l、磷酸二氢钾3.00g/l、磷酸氢二钠7.00g/l、氯化钠0.50g/l、七水合硫酸镁0.25g/l、pet 1g/l、五水合硫酸铜40.0μg/l、六水合氯化铁0.2μg/l、五水合硫酸锰0.4μg/l、氯化锌0.4μg/l、七水合钼酸铵0.2μg/l、硼酸0.5μg/l。
30.实施例3
31.(1)涤纶纤维精炼：首先将涤纶织物置于浴比为1∶20，含5g/l吐温80、4g/l碳酸钠的溶液中98℃处理30min进行精炼处理，以除去表面残余的油脂。然后，用去离子水洗多次，然后平铺在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干。最后将涤纶织物置于恒温恒湿箱(21
±
1℃，60
±
2％)中平衡24h，以备后续步骤使用。
32.(2)增塑体系的制备：将精炼后的涤纶织物置于浴比为1∶30，含对羟基苯甲酸甲酯3g/l、渗透剂吐温80 0.5g/l的染色罐中。
33.(3)增塑工艺：将步骤(2)中的染色罐置于染色机中，以1.5℃/min的速度升温至95℃，保持2h后，以2℃/min的速度降温至60℃，最后使用去离子水洗多次，平铺在玻璃板上，放入100℃烘箱中烘干备用。
34.(4)pet粉碎：首先，将涤纶织物剪碎，置于冷冻干燥机中，
‑
40℃冻干5h；然后，迅速置于超离心切割仪中，切割为微塑料尺寸，去离子水洗多次后，烘干以供配制培养基用。
35.(5)pet的生物降解：首先，按配方配制培养基，高温高压灭菌；然后，超净台上冷却至室温，移入微生物；最后，置于37℃、140rmp的恒温摇床上培养。每隔3天，置换30％体积的发酵液，连续降解60天。上述培养基配方为：氯化铵1.00g/l、磷酸二氢钾3.00g/l、磷酸氢二钠7.00g/l、氯化钠0.50g/l、七水合硫酸镁0.25g/l、pet 1g/l、五水合硫酸铜40.0μg/l、六水合氯化铁0.2μg/l、五水合硫酸锰0.4μg/l、氯化锌0.4μg/l、七水合钼酸铵0.2μg/l、硼酸
0.5μg/l。
36.以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。