兩種微生物菌混合脫硫再生廢橡膠的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及廢橡膠的脫硫再生技術(shù)，特別涉及兩種微生物菌混合脫硫廢橡膠的方 法和工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界工業(yè)的迅猛發(fā)展，橡膠產(chǎn)品的消耗量在全球范圍內(nèi)逐漸增加，我國也迅 速發(fā)展成為世界橡膠工業(yè)的大國。與此同時，橡膠產(chǎn)品的廢棄物也在不斷增加，據(jù)報道，每 年會有100萬噸的廢橡膠制品在全球范圍內(nèi)積存，其中僅廢舊輪胎就占了所有廢棄橡膠產(chǎn) 品的60% -70%。然而由于橡膠制品具有穩(wěn)定的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在自然環(huán)境中長期不能降 解，造成了生態(tài)環(huán)境的黑色污染和資源的嚴(yán)重浪費。因此，有效地回收利用廢舊橡膠變得越 來越重要，甚至已經(jīng)上升為全球性的戰(zhàn)略問題。
[0003] 經(jīng)過科學(xué)工作者的不斷探索，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種再生橡膠的方法，目前比較常用 的有物理法和化學(xué)法兩種。物理再生是指利用機械力等使硫交聯(lián)鍵斷裂，但其能耗高，投資 大；化學(xué)再生是指利用化學(xué)助劑斷裂硫鍵，但容易造成二次污染，所有這兩種方法均不符合 可持續(xù)發(fā)展的要求。
[0004] 近年來，生物脫硫逐漸被科學(xué)工作者廣泛關(guān)注。所謂生物再生是指利用某些微生 物來斷裂橡膠的硫交聯(lián)鍵，達(dá)到脫硫效果，其設(shè)備簡單、反應(yīng)條件溫和且不會造成二次污 染，已經(jīng)成為最有潛力的橡膠再生方法之一。此技術(shù)在德國、日本及瑞典已有相關(guān)報道， 美國的巴特爾太平洋西北實驗室也對廢舊橡膠的生物脫硫展開研宄并獲得一定的成果 [US5275948,1994 ;US5597851，1997 ;US6479558B1，2002]。以上關(guān)于生物脫硫的研宄均為 某單一菌種作用，而關(guān)于多種微生物菌混合共生過程對廢橡膠協(xié)同脫硫再生效果的研宄還 未見系統(tǒng)報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種新的兩種微生物菌混合生長過程對廢硫化橡膠的生物 脫硫再生方法。該方法脫硫效果更好、生產(chǎn)成本低、設(shè)備要求簡單、反應(yīng)條件溫和且對環(huán)境 友好。
[0006] 本發(fā)明提供一種利用兩種微生物菌混合生長過程脫硫再生廢橡膠的方法，該方法 是利用兩種微生物菌混合生長與廢橡膠共培養(yǎng)脫硫，其特征在于包括下述步驟：
[0007] (1)將廢橡膠膠片或膠粉置于質(zhì)量百分比濃度75%的乙醇中浸泡24h解毒滅菌； 搖瓶培養(yǎng)基在115°C下滅菌30min;
[0008] (2)滅菌結(jié)束后，將鞘氨醇單胞菌和戈登氏菌接入到搖瓶中；
[0009] (3)當(dāng)脫硫微生物菌生長達(dá)穩(wěn)定期后，將解毒后的廢橡膠膠片及膠粉加入搖瓶中， 共培養(yǎng)脫硫；
[0010] (4)共培養(yǎng)結(jié)束后收集廢橡膠，并在室溫下用去離子水洗滌，干燥后得到脫硫廢橡 膠膠片或膠粉。
[0011] 本發(fā)明所用微生物菌為鞘氨醇單胞菌和戈登氏菌。
[0012] 本發(fā)明所用培養(yǎng)基配方為：NH4C1 0? 4g/L，KH2P044g/L，K2HP04 ? 3H204g/L， MgS04 ? 7H20 0? 8g/L，CaCl20. 01g/L，Na2S204 ? 5H20 10g/L，蛋白胨lg/L，酵母粉 0?lg/L，葡 萄糖2g/L，其余為水。
[0013] 本發(fā)明所用橡膠為丁苯橡膠、天然橡膠硫化膠膠片、廢輪胎胎面膠膠片或膠粉；廢 胎面膠膠粉直徑在50-200ym之間；共培養(yǎng)脫硫時，廢橡膠的添加量為50g/L(廢膠粉質(zhì)量 /培養(yǎng)基體積）。
[0014] 本發(fā)明的再生過程在搖瓶中進(jìn)行，共培養(yǎng)脫硫工藝為：pH為6-7,搖床轉(zhuǎn)速為 100-300r/min，反應(yīng)溫度25-35°C，脫硫時間為7-20天，鞘氨醇單胞菌與戈登氏菌的接種量 體積配比為1:10-10:1，兩菌的接種順序為鞘氨醇單胞菌先接種或戈登氏菌先接種或兩菌 同時接種。
[0015] 本發(fā)明在共培養(yǎng)結(jié)束后收集橡膠膠片與膠粉，采用去離子水充分洗滌干凈，干燥 后得到脫硫再生的廢橡膠樣品。
[0016] 本發(fā)明是利用鞘氨醇單胞菌與戈登氏菌的混菌在代謝過程中產(chǎn)生的脫硫酶，催化 斷裂橡膠中的硫交聯(lián)鍵，從而達(dá)到脫硫再生橡膠的目的。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢：（1)整個脫硫過程簡單可控、工藝簡單、成 本低、反應(yīng)條件溫和；（2)鞘氨醇單胞菌和戈登氏菌有相似的生長環(huán)境要求，混菌的生物量 高于單一菌種，對橡膠具有良好的脫硫效果；(3)兩種微生物菌產(chǎn)生的生物酶均能選擇性 地斷裂硫交聯(lián)鍵；(4)生物脫硫過程安全環(huán)保，無二次污染產(chǎn)生，完全符合可持續(xù)發(fā)展的要 求；
【附圖說明】
[0018] 圖1是鞘氨醇單胞菌和戈登氏菌的混菌脫硫廢胎面膠粉前后的XPS譜圖（C元 素），其中GTR表示未經(jīng)處理的胎面膠，DGTR表示經(jīng)脫硫處理的胎面膠。
[0019] 圖2是鞘氨醇單胞菌和戈登氏菌的混菌脫硫廢胎面膠粉前后的XPS譜圖（0元 素），其中GTR表示未經(jīng)處理的胎面膠，DGTR表示經(jīng)脫硫處理的胎面膠。
[0020] 圖3是鞘氨醇單胞菌和戈登氏菌的混菌脫硫廢胎面膠粉前后的XPS譜圖（S元 素），其中GTR表示未經(jīng)處理的胎面膠，DGTR表示經(jīng)脫硫處理的胎面膠。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不限于 此。所用的橡膠為丁苯橡膠硫化膠、天然橡膠硫化膠或廢輪胎胎面膠粉；廢膠粉直徑在 50-200ym之間。廢膠粉的添加量為按照廢膠粉質(zhì)量/培養(yǎng)基體積為50g/L。
[0022] 實施例1
[0023] 菌種：鞘氨醇單胞菌，購自上海富眾（亞平寧）生物科技發(fā)展有限公司；戈登氏 菌，購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。
[0024] 培養(yǎng)基A(鞘氨醇單胞菌單獨培養(yǎng)時所用培養(yǎng)基）：NH4C1 0. 4g/L，KH2P044g/ L，K2HP04 ? 3H20 4g/L，MgS04 ? 7H20 0? 8g/L，CaCl20. 01g/L，Na2S204 ? 5H2010g/L，蛋白 胨lg/L，酵母粉0.lg/L，葡萄糖2g/L，其余為水；培養(yǎng)基B(戈登氏菌單獨培養(yǎng)時所用 培養(yǎng)基）：NH4C1 2g/L,KH2P042 . 44g/L,Na2HP04 ? 3H205. 57g/L,MnCl2 ? 4H20 0? 008g/L,MgCl20. 2g/L,ZnCl20.OOlg/L,CoCl2 ? 6H200. 004g/L,CaCl20. 04g/L,A1C13 ? 6H20 0. 001g/ L,CuCl2 ? 2H20, 0?OOlg/L,FeCl3 ? 7H20 0? 04g/L,H3B030.OOlg/L,NaMo04 ? 2H20 0? 001g/L，葡 萄糖4g/L，其余為水。
[0025] 交換培養(yǎng)基培養(yǎng)：分別在250mL搖瓶中配制lOOmL培養(yǎng)基A和lOOmL培養(yǎng)基B，在 115°C下滅菌30min;滅菌結(jié)束當(dāng)培養(yǎng)基溫度降至室溫時，分別將鞘氨醇單胞菌和戈登氏菌 接種于培養(yǎng)基A和培養(yǎng)基B中，搖瓶置于全溫振蕩培養(yǎng)箱中，轉(zhuǎn)速為200r/min。每天觀察記 錄兩菌分別在兩培養(yǎng)基中的生物量，直至生長穩(wěn)定，得到四條不同的生長曲線。
[0026] 生長情況評價：鞘氨醇單胞菌在兩種培養(yǎng)基中有著相同的生長趨勢，均在生長大 約1天后達(dá)到穩(wěn)定，但在培養(yǎng)基A中生物量更高一些，約2. 9 ;戈登氏菌在培養(yǎng)基B中的生 長遲滯期明顯延長，大約5天時才逐漸趨于穩(wěn)定，而在培養(yǎng)基A中生長1天后即可快速達(dá)穩(wěn) 定，且生物量保持在較高水平，約2. 0。表明鞘氨醇單胞菌和戈登氏菌均可在培養(yǎng)基A中達(dá) 到生長速度的一致性和較高的生物量，選擇培養(yǎng)基A作為混菌共生的培養(yǎng)基。
[0027] 實施例2
[0028] 菌種：鞘氨醇單胞菌，購自上海富眾（亞平寧）生物科技發(fā)展有限公司；戈登氏 菌，購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。
[0029] 橡膠：填充30重量份炭黑的丁苯橡膠硫化膠，剪成lcmXlcm的膠片。具體配方 如下：丁苯橡膠生膠100 (重量份），氧化鋅4,硬脂酸2,促進(jìn)劑D0. 6,促進(jìn)劑DM1. 2,硫磺 1. 8,防老劑RD1.0,炭黑30。
[0030]培養(yǎng)基：NH4C1 0? 4g/L，KH2P044g/L，K2HP04 ? 3H20 4g/L，MgS04 ? 7H200. 8g/L， CaCl20. 01g/L，Na2S204 ? 5H20 10g/L，蛋白胨lg/L，酵母粉 0.lg/L，葡萄糖 2g/L，其余為水。
[0031] 共培養(yǎng)脫硫工藝：丁苯橡膠硫化膠的膠片在質(zhì)量百分比濃度75%的乙醇中浸泡 24h進(jìn)行解毒；在250mL搖瓶中配制100mL培養(yǎng)基，在115°C下滅菌30min;滅菌結(jié)束當(dāng)培養(yǎng) 基溫度降至室溫時，將鞘氨醇單胞菌和戈登氏菌按體積比1:2的比例同時接入到搖瓶中； 當(dāng)脫硫微生物菌生長24h達(dá)穩(wěn)定期后，將解毒后的丁苯橡膠硫化膠的膠片加入搖瓶中，共 培養(yǎng)脫硫10天，脫硫溫度為25°C，pH為7,搖瓶置于全溫振蕩培養(yǎng)箱中，轉(zhuǎn)速為150r/min; 共培養(yǎng)結(jié)束后收集丁苯橡膠硫化膠的膠片，在室溫下用去離子水洗滌，干燥。
[0032] 效果評價：混菌脫硫后丁苯橡膠膠片的溶脹值由脫硫前的3. 25增加到3. 40,交聯(lián) 密度由9. 87Xl(T5mol/cm3降低到9. 26X10_5mol/cm3,其表面硫含量降低了 36. 5%。
[0033] 實施例3
[0034] 菌種：鞘氨醇單胞菌，購自上海富眾（亞平寧）生物科技發(fā)展有限公司；戈登氏 菌，購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。
[0035] 橡膠：填充30重量份炭黑的丁苯橡膠硫化膠，剪成lcmXlcm的膠片。具體配方 如下：丁苯橡膠生膠100 (重量份），氧化鋅4,硬脂酸2,促進(jìn)劑D0. 6,促進(jìn)劑DM1. 2,硫磺 1. 8,防老劑RD1.0,炭黑30。
[0036] 培養(yǎng)基：NH4C1 0? 4g/L，KH2P044g/L，K2HP04 ? 3H20 4g/L，MgS04 ? 7H200. 8g/L， CaCl20. 01g/L，Na2S204 ? 5H20 10g/L，蛋白胨lg/L，酵母粉 0.lg/L，葡萄糖 2g/L，其余為水。
[0037] 共培養(yǎng)脫硫工藝：丁苯橡膠硫化膠的膠片在質(zhì)量百分比濃度75%的乙醇中浸泡 24h進(jìn)行解毒；在250mL搖瓶中配制100mL培養(yǎng)基，在115°C下滅菌30min;滅菌結(jié)束當(dāng)培養(yǎng) 基溫度降至室溫時