聚乙烯塑料降解性能的研究进展

聚乙烯塑料降解性能的研究进展
张波
(四川理工学院化学工程与工艺专业093班，四川自贡) 摘要:通过发酵法培养生产聚乙烯醇降解酶对聚乙烯塑料进行降解,使其降解性得到提高.
关键字:发酵法;聚乙烯醇;降解;
Study on the Degradation of PE
Zhang Bo
（Department of Metallic Materials，Sichuan University Of Science & Engineering）Abstract: ＰVA was widely used to digest PE , it can raise the degradation of PE.
Key Words: Ferment; PVA;Degradation；
1 前言
简称PE，是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。

聚乙烯常温下不溶于一般溶剂,吸水性小,电绝缘性能优良，聚乙烯(PE)塑料一种，我们常常提的方便袋是聚乙烯(PE).聚乙烯是结构最简单的高分子，也是应用最广泛的高分子材料，很难降解。

而ＰＶＡ分子中有大量的羟基可进行化学改性,对ＰＥ能够很好的降解。

制取低聚合度的PVA ,一般有两种途径,一是制备聚合度低的聚醋酸乙烯酯（ＰＶａｃ），再水解,二是由高
子量的PVA 降解。

我们采用后一方式,用H2O2 以及H2O2 - 催化剂降解PVA 的方法制备聚合度为几百的产品,通过调节H2O2 用
量以及改变反应溶液的pH ,可制得所需分子量或聚合度的PVA
产品,这对于我国开辟PVA 的多方面的用途具有较大的实际意义。

2 聚乙烯降解酶的培养条件及降解过程机制
要实现对聚乙烯的降解，需要掌握对聚乙烯降解酶的培养条件，但是霉菌的培养一般很复杂，通过实验的方法得到了此霉菌的一些培养条件。

２.１降解酶的几个培养条件
（１）Mg2+和Fe3+对混合霉菌生长和产酶的影响非常显著,酶的活性比没有添加前分别提高了449.0 %和1766.3 %;Cu2+和Zn2+对混合霉菌生长和产酶有明显的抑制作用,酶的活性没有添加前分别降低了71.5 %和20.1 %;Mn2+和Ca2+的影响是微弱的。

(2) Mn2+和Mg2+的单独添加对混合霉菌产酶的影响不大,当Mn2+和Mg2+与Ca2+组合添加时,对PVＡ生产有促进作用,发酵结束时酶活分别达到1.461 U·ml-1(添加Fe3+、Mg2+和Ca2+)和1.453 U·ml-1 (添加Fe3+、Mn2+和Ca2+),比单独添加Mg2+和Mn2+时酶活分别提高了17.3 %和17.1 %。

Fe3+、Ca2+与Mg2+、Mn2+的组合添加,一方面增加了酶的表观活性,另一方面,能有效地促进PVA的生物合成,提高活性。

(3)通过不同初始PVA浓度下混合霉菌分批发酵生产PVA的发酵曲线分析得出酵母粉是最有可能的
限制性因素。

分析比较了一次性补加、分批补加酵母霉菌对于混合霉菌产PVA的影响,其中分批补加效果最佳,PVＡ酶活性达到3.318 U·mL-1。

(4)酵母粉可以明显增加混合菌的浓度,在流速为24g·L-1·h-1时,DCW达到27g·L-1。

初始PVA浓度为1 g·L-1,葡萄糖和酵母粉后添加4 g·L-1的PVA,经发酵PVA酶活性达到8.020 U·mL-1,是初始酶活性1.289 U·mL-1的6.22倍,达到了提高菌体浓度和PVA酶活性的目的。

２.２降解酶的降解机理
降解酶催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体，是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。

高效率地催化各种生物化学反应。

在任何化学反应中，反应物必须超过一定的能量，成为活化的状态，才能发生变化，形成产物。

这种催化剂的作用，主要是降低反应所需的活化能，以致相同的能量能使更多的分子活化，从而加速反应的进行酶能显著地降低活化能，故能表现为高度的催化效率。

底物的结合可诱导酶分子构象发生变化，比底物大得多的酶分子的三、四级结构的变化，也可对底物产生张力作用，使底物扭曲，促进ES进入活性状态。

3 总结
（１）随着塑料工业技术的迅速发展，当前世界塑料总产量已超过1.5亿吨，其用途已渗透到国民经济各部门以及人民生活的各个领域，它已和钢铁、木材、水泥并列成为四大支柱材料。

随着
塑料产量的不断增长和用途的不断扩大，其废弃物也日益增多。

由于它们用后在自然环境或垃圾场中难于降解、腐烂，因此成为经久难化、污染环境的垃圾。

有资料表明，城市固体废弃物中塑料的重量比已达10％以上，体积比则达30％左右，而其中大部分是一次性塑料包装及日用品废弃物，它们对环境的污染、对生态平衡的破坏已引起了社会极大的关注，为此高效的塑料回收利用技术和降解塑料的研究开发已成为塑料工业界、包装工业界发展的重要发展战略，而且成为全球瞩目的研究开发热点。

（２）生物降解塑料随着现代生物技术的发展越来越受到重视，成为国际上研究开发的热点。

传统塑料如聚乙烯等降解性能和生物相容性差，造成了严重的“白色污染”。

而羰基生物降解塑料可定义为含有可降解添加剂的石油基塑料。

（３）目前在生物材料中，发展最快的是生物基塑料。

这种极具发展潜力的材料可望在许多应用领域替代传统聚合物。

近年来，石油资源的日益紧缺，导致塑料原料价格飞涨。

尤其是随着可持续发展战略的深入人心，解决塑料材料与环保的协调发展问题愈加凸显。

4 参考文献
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