一种餐厨废弃物制备的可腐解液态地膜及制备方法与流程

1.本发明属于环境保护和资源综合利用领域的固体废弃物资源化技术，尤其适合于以淀粉、蛋白质和纤维素等为主的多源有机废弃物的腐解利用，将其制备成液态地膜并应用于耕地土壤改良，在自然条件下可腐解，是环境友好型绿色材料。
2.具体地说涉及一种利用餐厨废弃物制备的绿色可腐解液态地膜。
3.本发明还涉及制备上述可腐解液态地膜的方法。


背景技术：

4.塑料地膜作为重要的农资产品，给现代农业带来了巨大的经济效益和社会效益。但由于难降解，且长期以来重使用、轻回收，造成大量残膜、微塑料持续进入土壤，导致土壤肥力下降，严重威胁着生态环境与人体健康。据报道，当土壤残膜累积量达到58.5kg ha
‑1时，最高可导致蔬菜、小麦、玉米产量降低59.2％、16.0％和23.0％。为应对塑料地膜“白色污染”难题，世界各国先后提出了一次性塑料制品禁用令、生产者责任延伸制、开发新型塑料地膜回收方法以及积极开发可降解覆膜材料等。
5.液态地膜作为新型完全可降解覆膜材料，因其兼具保温增墒、抑制杂草和土壤微环境品质提升功能受到广泛关注，已成为农膜发展新趋势。它是一种以绿色可再生有机高分子等为主要碳骨架，添加环境友好型成膜助剂，经物理搅拌或化学反应制成的高分子聚合物。喷施于土表后可渗入土壤缝隙，与土壤粘土矿物结合，随着水分蒸发在土壤
‑
大气界面间形成固态凝聚膜。但现有的液态地膜产品应用效果普遍次于塑料地膜，且成本高、成膜强度低限制其推广应用。
6.餐厨废弃物作为生活垃圾的重要组分，兼具资源与污染二重性。其中富含的淀粉、蛋白质、纤维素等活性组分是液态地膜主要原料，可在环境友好型成膜助剂调控下，通过不同活性基团间的相互作用形成稳定的空间结构，获得具有稳定机械强度的液态地膜产品。


技术实现要素：

7.本发明的目的是针对餐厨废弃物处理能力缺口明显、现有回收利用技术周期长、成本高、产品附加值低等实际问题，提供了一种餐厨废弃物制备的可腐解液态地膜。
8.本发明的又一目的是提供一种制备上述可腐解液态地膜的方法。
9.为实现上述目的，本发明提供的餐厨废弃物制备的可腐解液态地膜，是通过下述方法得到：
10.(1)前处理工序：将餐厨废弃物去除杂质破碎成细小颗粒后，送至湿解反应器中湿解处理，经三相分离得到水分、油脂和有机固形物，有机固形物经干燥过筛备用；
11.(2)分散、溶解工序：按有机固形物与成膜剂以重量比1:1
‑
6:1的比例分别置于两个反应釜中，加入水溶液于85
‑
95℃搅拌；
12.(3)接枝共聚工序：将步骤(2)的有机固形物与成膜剂两种溶液混合，搅拌下先后加入1.6
‑
3.0wt.％的增塑剂，密封反应釜搅拌；
13.(4)交联反应工序：打开反应釜，加入0.4
‑
2.0wt.％的交联剂，密封反应釜进行反应，冷却后得到可腐解液态地膜。
14.本发明提供的制备上述可腐解液态地膜的方法，包括下列步骤：
15.(1)前处理工序：将餐厨废弃物去除杂质破碎成细小颗粒后，送至湿解反应器中湿解处理，经三相分离得到水分、油脂和有机固形物，有机固形物经干燥过筛备用；
16.(2)分散、溶解工序：按有机固形物与成膜剂以重量比1:1
‑
6:1的比例分别置于两个反应釜中，加入水溶液于85
‑
95℃搅拌；
17.(3)接枝共聚工序：将步骤(2)的有机固形物与成膜剂两种溶液混合，搅拌下先后加入1.6
‑
3.0wt.％的增塑剂，密封反应釜搅拌；
18.(4)交联反应工序：打开反应釜，加入0.4
‑
2.0wt.％的交联剂，密封反应釜搅拌反应，冷却后得到可腐解液态地膜。
19.所述的方法，其中，步骤(1)中的有机固形物过60
‑
80目筛备用。
20.所述的方法，其中，步骤(2)中所述成膜剂为海藻酸钠、明胶、聚乙烯醇、聚乙二醇、角叉菜胶中的任意一种，浓度为1.0
‑
4.0％。
21.所述的方法，其中，步骤(2)中两个反应釜于400rpm搅拌30
‑
45分钟。
22.所述的方法，其中，步骤(3)中所述增塑剂为甘油、聚甘油、三乙醇胺、山梨醇、乙二醇中的任意一种。
23.所述的方法，其中，步骤(3)中密封反应釜于300
‑
400rpm搅拌10
‑
20分钟。
24.所述的方法，其中，步骤(4)中所述交联剂为戊二醛、氯化钙、多聚磷酸钠、乙二醛、六次甲基四胺中的任意一种。
25.所述的方法，其中，步骤(4)中密封反应釜于100
‑
200rpm下反应2～3小时。
26.本发明具备以下特点：
27.1、本发明所采用的原料为餐厨废弃物，富含淀粉、蛋白质和纤维素等活性有机组分，通过不同组分活性基团相互作用，在交联助剂的辅助下形成具有稳定三维网状结构的可喷涂的可腐解液态地膜。
28.2、与传统的餐厨废弃物回收工艺相比，本发明的工艺高效、操作简单、产品附加值、不产生有害物质。
29.3、本发明制备的吸水树脂具有良好的保墒性能及机械性能，其拉伸强度可达到2
‑
6mpa，水蒸气透过率达到435.00
‑
620g/(m2·
24h)，水蒸气透过系数达到8.35
‑
13.22
×
10
‑
12
g/(cm
·
s
·
pa)，具有广阔的应用前景。
附图说明
30.图1是餐厨废弃物制备可腐解液态地膜的工艺流程图；
31.图2是餐厨废物处理前后外观图，其中，(a)采集的餐厨废弃物，(b)经前处理后餐厨废弃物固形物，(c)餐厨废弃物可喷涂液态地膜。
具体实施方式
32.本发明利用餐厨废弃物制备的可腐解液态地膜，解决了现有液态地膜成本高、成膜强度低、保水性能差等问题。其主要技术特征是：将餐厨废弃物经破碎、湿解、三相分离
后，得到有机固形物，分散于水溶液中，然后向反应体系中依次加入成膜剂、交联剂、增塑剂，进行接枝交联反应，得到可喷涂的可腐解液态地膜。本发明制备的材料具有良好的机械性能和保温保墒功能，在工程护坡、土壤改良、固沙植草等领域具有较高的应用价值。
33.为进一步了解本发明，下面结合附图和实施例进一步描述本发明工艺流程及产品的具体形貌特征。
34.本发明提供的一种将餐厨废弃物转化成可喷涂的可腐解液态地膜的方法，主要采用溶液共混工艺，通过餐厨废弃物活性组分间及其与反应助剂间的接枝共聚、交联反应获得。餐厨废弃物用于生产可喷涂液态地膜可以有效解决现阶段餐厨废弃物堆肥、厌氧消化等资源化技术存在的问题，而且整个工艺过程操作简单高效、成本低、产品附加值高、适用性广，具有广阔的市场前景。
35.下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。
36.实施例1：
37.将餐厨废弃物，将餐厨废弃物(参见图2a)去除杂质破碎成细小颗粒后，送至湿解反应器中湿解处理，经三相分离得到水分、油脂和有机固形物，有机固形物(参见图2b)经干燥过筛备用。
38.结合图1的工艺流程图，取2.00g经前处理后的餐厨废弃物有机固形物，在90℃，超声辅助、搅拌的条件下部分溶解在0.04l水中。同时，称取0.50g成膜剂海藻酸钠，在85℃搅拌条件下完全溶解在0.05l水中，待冷却后转移至餐厨废弃物有机固形物的分散液中，然后加入2.04g增塑剂甘油，搅拌10分钟后，加入0.56g交联剂戊二醛，400rpm快速搅拌10分钟，关闭反应釜。将体系温度调制90℃，200rpm继续反应3h后，冷却后便得可喷涂的可腐解液态地膜(参见图2c)。喷涂后形成厚约0.40mm的地膜，其拉伸强度达到5.05mpa,水蒸气透过率达到437.31g/(m2·
24h)，水蒸气透过系数达到8.77
×
10
‑
12
g/(cm
·
s
·
pa)，使用后翻耕入土17天腐解率达到85.67％。
39.实施例2：
40.取1.25g经前处理后的餐厨废弃物有机固形物0.50g成膜剂，在90℃搅拌的条件下部分溶解在0.04l水中。同时，称取0.50g成膜剂海藻酸钠，在80℃搅拌条件下完全溶解在0.05l水中，待冷却后转移至餐厨废弃物有机固形物的分散液中，然后加入1.91g增塑剂甘油，搅拌10分钟后，加入0.95g交联剂戊二醛，350rpm搅拌10分钟，关闭反应釜。将体系温度调制90℃，200rpm继续反应3h后，冷却便得可喷涂的可腐解液态地膜。喷涂后形成厚约0.31mm的地膜，其拉伸强度达到3.91mpa，水蒸气透过率达到513.61g/(m2·
24h)，水蒸气透过系数达到11.8
×
10
‑
11
g/(cm
·
s
·
pa)，使用后翻耕入土17天腐解率达到80.47％。
41.上述实例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限制。所用的餐厨废弃物可采用各种以淀粉、蛋白质和纤维素为主的可再生有机组分的混合物。本发明不限于上述实施例，所述内容均可实施，并具有良好的效果。