陈泽田对影响可降解塑料袋降解的因素及对分解产物可回收利用的探究.doc

对于聚乳酸全生物降解塑料(PLA类)降解方法的优化与探究 陈泽田 建平中学 摘要: 90 年代以来, 可降解塑料生产技术有了较大进展, 开发出光生物降解塑料、完全生物降解塑料等品种。但可降解塑料所面临的问题还有降解速率和成本的问题以及降解时排放二氧化碳及甲烷造成环境污染的问题。这些问题让可降解塑料叫好却不叫座，难以大规模投入使用，也间接导致白色污染的治理裹足不前。因此，本课题将着重对于聚乳酸全降解塑料（PLA类可降解塑料）的降解方法进行优化与探究，试图寻找一种高效、低能耗、低成本的降解方法。本课题的降解方法将有望应用于工业处理可降解塑料，从而对我国的环境事业做出一份贡献。 关键词：PLA全降解塑料 降解方法的优化 低成本 快速 太阳能 一、项目研究背景 可降解塑料的分类 可降解塑料是指在生产过程中加入一定量的添加剂（如淀粉、改性淀粉或其它纤维素、光敏剂、生物降解剂等），稳定性下降，较容易在自然环境中降解的塑料。它们主要分为四大类光降解塑料，生物降解塑料，光/生物降解塑料和水降解塑料。其中，能被完全降解的是生物降解塑料也称全降解塑料，是本课题的主要研究对象。而其余几种对于环境仍有污染，称半降解塑料。 生物降解塑料主要是填充型淀粉塑料。1973年，Griffin首次获得淀粉表面改性填充塑料的专利。到80年代，一些国家以Griffin的专利为背景，开发出淀粉填充型生物降解塑料。填充型淀粉塑料又称生物破坏性塑料，其制造工艺是在通用塑料中加入一定量的淀粉和其他少量添加剂，然后加工成型，淀粉含量不超过30%。填充型淀粉塑料技术成熟，生产工艺简单，且对现有加工设备稍加改进即可生产，因此目前国内可降解淀粉塑料产品大多为此类型。 1.2 可降解塑料降解方法的现阶段研究 目前对于聚乳酸全降解塑料的降解机理与可降解塑料降解性测试方案研究较多，而对于其降解方法的研究较少。现有研究主要是一些综述类的文献中一笔带过，根据资料来看，仅有李宗军、温琼英 、王燕的《生物降解塑料的降解性试验》对于生物降解塑料的降解性进行了研究并指出使可降解塑料降解的可能主要是霉菌和放线菌,塑料厚度与降解性呈负相关 。综上所述，现阶段国内对于可降解塑料的降解方法的研究仍处于起步阶段，本课题的研究方向是较为新颖并具有研究的意义。 1.3 全降解塑料降解方法优化的重要性 塑料所造成的“白色污染”对于环境的影响是极其恶劣的。普通塑料降解只能靠环境自身的净化能力来降解，往往需要几百年而且还会污染土地资源。如果火焚塑料则会产生大量有毒气体，对于人类的健康有着极大的损害。 可降解塑料的出现无疑是一个划时代的产品，它是塑料的环境友好型替代品。无论从性能还是降解性来说，可降解塑料都十分出色。但作为一个新产品，它仍存在一些问题比如成本、降解效率和产物等都导致它不能大规模使用，这对于地球的环境而言是一个极大的损失。 据统计，中国每天使用普通塑料在750吨左右，这意味着可降解塑料大规模使用的推迟将使环境发生不可逆转的恶劣变化。所以，尽早解决可降解塑料的降解问题、成本问题和产物问题是十分重要且必要的。因而，优化可降解塑料的降解方案是具有实际意义且对环境有利好的一个研究课题。 图1.1 全降解塑料母粒 1.4 主要研究目标 探究聚乳酸全降解塑料PLA的分解因素如温度、pH值、土壤中微生物含量及种类、氧气含量、营养物质等对于可降解塑料的分解速度的影响，并根据结果将多种影响因素进行叠加影响实验。通过实验，本课题将总结归纳适合于多种类型的垃圾处理场有关于可降解塑料高效、节能的降解方案。 二、研究方案设计 全降解塑料PLA的降解因素主要分为三大类：合成塑料的分子大小与结构、微生物数量与种类和环境因素（包括温度、pH值、湿度与营养物质的丰富程度）。本课题主要研究微生物和环境因素对其的影响。 在研究微生物的影响时将会把PLA试样放入不同肥沃程度的土壤8-10组，选择分解较快的1-2组，培养其中的微生物。将塑料试样置于无有效碳的固体琼脂培养基中，然后结合相关资料选择并接种微生物，培养1周。然后将培养出的微生物接种至液体培养基培养。再过一周后，倒入原样土壤中，将原样土壤作为对照组察看微生物含量的增多是否使降解速度加快，并作记录。 在环境因素的影响研究中，结合实际情况，本课题将着重研究土壤酸碱度、碳源充足度及土壤湿度的影响。运用控制变量法，在同种土壤中加入不等量的水或化肥或碱液，并观察现象。 在微生物与环境因素实验的基础上，选取降解效果优异的厌氧类微生物与环境因素进行多影响因素的实验，观察现象，是否使降解速度进一步加快，并汇制成表格。 同时，由于全降解塑料PLA是填充型淀粉塑料，因而可以在有