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一文看懂塑料生物降解测试系统的技术背景

发表时间:2022-04-11  |  点击率:474
   塑料生物降解测试系统用于将材料作为有机化合物在受控的堆肥条件下,通过测定其排放的二氧化碳量来确定其需氧生物分解能力及其崩解程度。试验材料与接种物混合,导入静态堆肥容器,在该容器中,混合物在规定的温度、氧浓度和湿度下进行强烈的需氧堆肥。
  可生物降解测试系统模拟的强烈需氧堆肥条件下,测定试验材料最终需氧生物分解能力和崩解程度,系统可兼容微生物堆肥状态及模拟自然状态下的材料降解性能测试。由18台反应釜同时或独立进行试验,独立的全自动控制系统,实时抓取、分析实验数据,实验结果可上传至电脑实现降解全过程跟踪,数据溯源可查,确保数据真实有效。
  
  在试验材料的需氧生物分解过程中,二氧化碳、水、矿化无机盐及新的生物质都是生物分解的产物。在试验中连续监测、定期测量试验容器和空白容器产生的二氧化碳,累计产生的二氧化碳量。试验材料在试验中实际产生的二氧化碳量与该材料可以产生的二氧化碳的理论值之比为生物分解百分率。
  根据实际测量的总有机碳(TOC)含量可以计算出二氧化碳的理论释放量。生物分解百分率不包括已转化为新的细胞生物质的碳量,因为它在试验周期内不代谢为二氧化碳。
  此外,在试验结束时可以确定试验材料的崩解程度,也可以测定试验材料的质量损失。
  
  塑料的生物降解性能常用的测试方法包括可视化观察、质量损失、力学性能和分子量的变化、CO释放量/氧气吸收量、平板培养法等。还有一些技术可以用来评估聚合物材料的生物降解性能,包括傅里叶红外光谱(FTIR)、差示扫描量热(DSC)、核磁共振(NMR)、X能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、接触角分析、吸水率等。
  断裂伸长率对于聚合物的分子量变化十分敏感,当降解试样分子量发生少量变化时,可用断裂伸长率表征塑料生物降解性能的情况。只有当分子量出现较大损失时,才表示酶导致解聚反应的发生,材料出现明显降解,对于非生物降解进程,材料的力学性能会发生显著变化。这种塑料生物降解性能检测方法通常用于第一阶段非生物降解的情况,如PLA的降解。在有氧条件下,微生物利用氧进行新陈代谢生成最终产物CO2,微生物所消耗的氧或生成的CO2可作为塑料生物降解性能情况的一个检测指标,也是在实验室中进行降解测试常用的方法。传统方法是采用碱液吸收CO2,通过人工滴定、红外和顺磁性氧检测仪均可检测装置中氧和CO2浓度。但是,自动化和连续性的测试方法要求测定排出气流的检测仪信号要在一段时间内稳定,如果降解过程较缓慢,CO2和氧气浓度过低会导致信号很弱,会增加系统误差影响准确性。

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