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对苯二甲酸二乙酯(DTP)及聚酯(PET)纤维生物降解性研究

张健飞  
【摘要】:在PET(聚对苯二甲酸乙二酯)产业快速发展和广泛应用的同时,PET的废弃物每年也会大量的产生。由于这些废弃物数目巨大且在自然环境中不易被降解,因而PET废弃物已经对全球的环境和生态构成威胁。采用填埋或焚烧的方法处理PET废弃物容易造成土地和大气的二次污染;回收的高成本以及许多不便回收的PET垃圾也使得回收利用受到限制;生物降解无疑才是从根本上解决PET废弃物污染的最好方法,但至今世界上还没有对PET有效的生物降解方法。 DTP(对苯二甲酸二乙酯)也是一种环境荷尔蒙,对环境会造成污染;其化学结构与PET相似,也是研究PET生物降解最好的模拟物之一。研究DTP的生物降解规律,不仅可以解决DTP化工原料本身对环境的污染问题,还可以为PET纤维的生物降解性研究奠定理论基础。 本研究从国内不同地域的涤纶生产厂及染整加工厂采集不同活性污泥样品,以DTP作为降解底物,对采集的样品进行驯化、培养和分离,优选最佳培养方案,共筛选出5只菌株,其中F_4菌株对DTP的降解效果最好;菌株F_4培养的最佳条件为:培养基M5、温度30℃、振荡速率120 r/min、pH值为7.5。 直接采用从活性污泥中提取的微生物对DTP降解,在pH=7.5,30℃,振荡速率为120 r/min条件下,降解14天后DTP的降解率可超过92%。由于所含菌株较多,因此降解产物不仅含有TA,也有将TA继续降解的其它产物。采集的菌源T和筛选出的菌株F_4对DTP的降解均符合一级动力学特征。 采用Sigma脂肪酶降解DTP时,在温度30℃、pH中性,振荡速率为120r/min条件下,24小时内可使DTP降解率最高达到42%以上。从菌株F_4中提取的胞内酶对DTP的降解率较胞外酶大10倍左右。求得的胞内酶对DTP的降解动力学参数K_m比Sigma脂肪酶的要小,说明经过驯化、培养的菌株F_4更适合对DTP的降解,其分泌的胞内酶比Sigma脂肪酶有更好的降解效果。 酶在降解DTP时,首先将其降解成单酯,当单酯的量积累到一定程度后,才开始将单酯继续降解成对苯二甲酸(TA),降解过程如下所示:


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