一种加强界面活化以高效生物降解PET的方法与流程

一种加强界面活化以高效生物降解pet的方法
技术领域
1.本发明涉及一种涤纶降解处理方法，具体涉及界面生物活化剂催化pet高效降解的方法，属于涤纶纺织加工领域。
技术背景
2.生物降解被认为是解决涤纶微塑料问题最安全、最彻底的方法。然而，pet是一种具有高结晶度、致密结构和高疏水表面的生物抗性高分子化合物。另外，作为一种化学合成材料，与天然产物相比，聚酯出现的时间很短，自然界还没有来得及进化出能够高效分解pet的微生物。
3.尽管，近些年已经报道了多种用于pet生物降解的微生物和酶，但其生产力有限。考虑到pet的降解是一种界面催化反应，界面催化剂的应用被认为是一种有效提高pet降解的方法。无论是化学降解还是生物降解，界面催化剂都可以降低表面张力，使酶和化学分子更容易与聚合物表面接触，最终提高界面反应的效率。
4.本发明，基于耐碱全细胞生物催化剂，利用一种界面活化剂创建了降解pet微塑料的化学
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生物联合催化体系。在酶和碱性分子对pet表面侵蚀的过程中，通过应用界面活化剂来增强界面生物反应，增强生物降解的效率。由于本发明中使用的界面活化剂属于酯类，在pet生物降解的过程中也可作为碳源被微生物生长繁殖所利用。因此，不会进一步造成环境污染，符合生态染整的要求。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有酶、微生物降解pet效率低的不足，提供了一种基于耐碱全细胞生物催化剂，利用界面活化高效降解pet的新方法。
6.本发明所采用的技术方案是：一种新型的基于耐碱全细胞生物催化剂，利用界面活化高效降解pet的新方法。其特征在于包括以下步骤：
7.(1)pet微塑料的制备：首先，将聚酯超细纤维精炼，去除表面油脂，水洗多次后充分干燥；然后，将底物粉碎至微塑料尺寸，收集过筛的pet粉体，水洗、烘干备用。
8.(2)界面活化作用：按照耐碱睾丸酮丛毛单胞菌的培养配方配制碱性液体培养基，另外加入0.5％
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3％体积的界面活化剂。将该体系置于超声仪器中，使得pet和界面活化剂充分分散均匀，放入37℃，140rpm恒温摇床上处理2
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5h，使得pet表面充分乳化。上述培养基配方如下：氯化铵1.00g/l，氢氧化钠1.4g/l，氯化钾3.7g/l，氯化钠0.50g/l，七水硫酸镁0.25g/l，pet1g/l，硼酸0.5μg/l，六水氯化铁0.2μg/l，五水硫酸锰0.4μg/l，氯化锌0.4μg/l，五水硫酸铜40.0μg/l，钼酸铵0.2μg/l。
9.(3)生物
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化学联合降解pet微塑料：将步骤(2)中的培养基取出，在高温高压下灭菌20min，在超净台中冷却至室温后移入5％的菌液，随后放入37℃、140rpm的恒温摇床上培养3
‑
5天。
10.(4)重新配制碱性液体培养基，经过界面活化、灭菌后置换20％
‑
40％至步骤(3)中
的降解体系中，继续置于37℃、140rpm的恒温培养箱中培养。如此重复降解60天。
11.作为优选，步骤(1)中精炼后的pet干燥方式为：冷冻干燥。
12.作为优选，步骤(1)中粉碎pet的方式为：物理切割，使用超离心切割仪。
13.作为优选，步骤(2)中超声温度30℃，超声频率40khz，超声时间0.5h；界面活化剂为吐温20，体积为1％，界面活化时间为2h。
14.作为优选，步骤(3)中新发酵液的置换时间为3天。
15.作为优选，步骤(4)中新发酵液的置换体积为30％。
16.由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：
17.(1)pet的降解，无论是化学法还是生物法均为界面反应。因此，界面活化剂的加入，能够使碱性分子和胞外酶能够快速的和pet微塑料发生特异性结合，促进降解反应的高效进行。
18.(2)本发明从环保、高效降解角度出发，利用耐碱睾丸酮丛毛单胞菌作为全细胞生物催化剂，不仅能够使pet在弱碱性环境下发生微弱降解，还省去了pet生物降解过程中酶提取、纯化的步骤。
19.(3)由于另外加入的界面活化剂为酯类分子，在pet降解过程中，也会被微生物作为碳源而同化吸收。因此，不会造成环境污染，符合生态染整的发展方向，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
20.实施例1
21.(1)pet微塑料的制备：首先，将聚酯超细纤维和切片精炼，去除表面油脂，水洗多次后充分干燥；然后，将底物粉碎至微塑料尺寸，收集过筛的pet粉体，水洗、烘干备用。
22.(2)界面活化作用：按照耐碱睾丸酮丛毛单胞菌的培养配方制备200ml培养液于500ml锥形瓶中，另外加入1％体积的吐温20；将该体系置于超声仪器中，使得pet和界面活化剂分散均匀，放入37℃，140rpm恒温摇床上处理2
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5h，使得pet表面充分乳化。上述培养基配方如下：氯化铵1.00g/l，氢氧化钠1.4g/l，氯化钾3.7g/l，氯化钠0.50g/l，七水硫酸镁0.25g/l，pet1g/l，硼酸0.5μg/l，六水氯化铁0.2μg/l，五水硫酸锰0.4μg/l，氯化锌0.4μg/l，五水硫酸铜40.0μg/l，钼酸铵0.2μg/l。
23.(3)生物
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化学联合降解pet微塑料：将步骤(2)中的培养基取出，在高温高压下灭菌20min，在超净台中冷却至室温后移入5％的菌液，随后放入37℃、140rpm的恒温摇床上培养3天。
24.(4)重新配制碱性液体培养基，经过界面活化、灭菌后置换30％至步骤(3)中的降解体系中，继续置于37℃、140rpm的恒温培养箱中培养。如此重复降解60天。
25.实施例2
26.(1)pet微塑料的制备：首先，将聚酯超细纤维和切片精炼，去除表面油脂，水洗多次后充分干燥；然后，将底物粉碎至微塑料尺寸，收集过筛的pet粉体，水洗、烘干备用。
27.(2)界面活化作用：按照耐碱睾丸酮丛毛单胞菌的培养配方制备200ml培养液于500ml锥形瓶中，另外加入1％体积的吐温40；将该体系置于超声仪器中，使得pet和界面活化剂分散均匀，放入37℃，140rpm恒温摇床上处理2
‑
5h，使得pet表面充分乳化。上述培养基
配方如下：氯化铵1.00g/l，氢氧化钠1.4g/l，氯化钾3.7g/l，氯化钠0.50g/l，七水硫酸镁0.25g/l，pet1g/l，硼酸0.5μg/l，六水氯化铁0.2μg/l，五水硫酸锰0.4μg/l，氯化锌0.4μg/l，五水硫酸铜40.0μg/l，钼酸铵0.2μg/l。
28.(3)生物
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化学联合降解pet微塑料：将步骤(2)中的培养基取出，在高温高压下灭菌20min，在超净台中冷却至室温后移入5％的菌液，随后放入37℃、140rpm的恒温摇床上培养3天。
29.(4)重新配制碱性液体培养基，经过界面活化、灭菌后置换30％至步骤(3)中的降解体系中，继续置于37℃、140rpm的恒温培养箱中培养。如此重复降解60天。
30.实施例3
31.(1)pet微塑料的制备：首先，将聚酯超细纤维和切片精炼，去除表面油脂，水洗多次后充分干燥；然后，将底物粉碎至微塑料尺寸，收集过筛的pet粉体，水洗、烘干备用。
32.(2)界面活化作用：按照耐碱睾丸酮丛毛单胞菌的培养配方制备200ml培养液于500ml锥形瓶中，另外加入1％体积的吐温60；将该体系置于超声仪器中，使得pet和界面活化剂分散均匀，放入37℃，140rpm恒温摇床上处理2
‑
5h，使得pet表面充分乳化。上述培养基配方如下：氯化铵1.00g/l，氢氧化钠1.4g/l，氯化钾3.7g/l，氯化钠0.50g/l，七水硫酸镁0.25g/l，pet1g/l，硼酸0.5μg/l，六水氯化铁0.2μg/l，五水硫酸锰0.4μg/l，氯化锌0.4μg/l，五水硫酸铜40.0μg/l，钼酸铵0.2μg/l。
33.(3)生物
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化学联合降解pet微塑料：将步骤(2)中的培养基取出，在高温高压下灭菌20min，在超净台中冷却至室温后移入5％的菌液，随后放入37℃、140rpm的恒温摇床上培养3天。
34.(4)重新配制碱性液体培养基，经过界面活化、灭菌后置换30％至步骤(3)中的降解体系中，继续置于37℃、140rpm的恒温培养箱中培养。如此重复降解60天。
35.实施例4
36.(1)pet微塑料的制备：首先，将聚酯超细纤维和切片精炼，去除表面油脂，水洗多次后充分干燥；然后，将底物粉碎至微塑料尺寸，收集过筛的pet粉体，水洗、烘干备用。
37.(2)界面活化作用：按照耐碱睾丸酮丛毛单胞菌的培养配方制备200ml培养液于500ml锥形瓶中，另外加入1％体积的吐温80；将该体系置于超声仪器中，使得pet和界面活化剂分散均匀，放入37℃，140rpm恒温摇床上处理2
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5h，使得pet表面充分乳化。上述培养基配方如下：氯化铵1.00g/l，氢氧化钠1.4g/l，氯化钾3.7g/l，氯化钠0.50g/l，七水硫酸镁0.25g/l，pet1g/l，硼酸0.5μg/l，六水氯化铁0.2μg/l，五水硫酸锰0.4μg/l，氯化锌0.4μg/l，五水硫酸铜40.0μg/l，钼酸铵0.2μg/l。
38.(3)生物
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化学联合降解pet微塑料：将步骤(2)中的培养基取出，在高温高压下灭菌20min，在超净台中冷却至室温后移入5％的菌液，随后放入37℃、140rpm的恒温摇床上培养3天。
39.(4)重新配制碱性液体培养基，经过界面活化、灭菌后置换30％至步骤(3)中的降解体系中，继续置于37℃、140rpm的恒温培养箱中培养。如此重复降解60天。
40.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。