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关键词:淀粉;性能;降解材料
一、引言
伴着我们物质生活水平节奏的不断提高,在我们身边一次性的塑料包装袋、包装膜正在大量的投入使用中,这些物品都对环境造成了严重的污染。在铁路沿线、旅游景点我们随处可见散落的一次性购物袋、包装膜,这些带给人们的是严重的视觉污染和景区生态环境的影响。
塑料由于性能优良,成型加工方便,广泛应用于各个领域。然而,由于塑料的降解缓慢性,其使用及废弃后对环境带来了严重威肋。而且塑料主要来源于石油类的不可再生资源,其大量消耗,势必引起严重的能源和人类生存危机。
可降解包装应运而上,它既能对食品起保护作用,又能防止因抛弃包装袋而形成的环境污染。20世纪80年代以后,国内外开展了可降解塑料的研究和生产。可降解塑料的应用减少了石油类资源的消耗,减轻了塑料废弃物对环境的严重污染。
所谓的可降解塑料是指完全在自然的条件下就可以完全降解的材料,以光降解和生物降解为主。
生物降解塑料的主要来源于淀粉、纤维素、壳聚糖及其他多糖类天然材料。其降解的最终产物为CO2和H2O,可完全为自然界吸纳。淀粉又是绿色植物光合作用的产生物,是丰富的可再生资源,它最主要的特点是为易受微生物侵蚀,为微生物提供养分,具有优良的生物降解性能。因此,淀粉在生物降解的材料领域得到了广泛的应用。
二、粉的结构和性能
淀粉是自然界中分布极为广泛的物质,分布于植物的根、茎、叶和果实中,目前常用的淀粉包括玉米淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉等。淀粉的分子式为(C6H5O10)n,n为聚合度,一般为800―3000.在我们日常生活中淀粉可分为两种,一种是可溶的,称为支链淀粉;另一种是不可溶的,称为直链淀粉。
天然淀粉是在其内部有结晶结构的小型颗粒状态存在着的,他的结构分为直连和支链两种,直链淀粉和支链淀粉的性质也是截然不同的,直链淀粉难溶于水且它的水溶液也是不稳定的,凝沉性也是比较强的,支链淀粉易溶于水,溶液稳定,凝沉性弱。直链淀粉可以制成强度高,柔软性好的透明薄膜,它无臭、无味、五毒,具有抗水和抗油性能,是一种良好的食品包装材料,支链淀粉也可以制成薄膜,但是性能差,遇水即溶。
三、淀粉及生物可降解材料
以淀粉为基质的降解塑料中有很重要的一部分,是以天然淀粉作为填充剂或是以天然淀粉和其衍生物为共混体系组成的塑料都属于此类,主要可以分为以下几种:
1.共混型
淀粉共混塑料是淀粉与合成树脂或其他天然高分子共混而成的淀粉塑料,主要成分为淀粉(30%~60%),少量的PE的合成树脂,乙烯/乙烯醇(EVOH)共聚物,聚乙烯醇(PVA),纤维素,木质素等,其特点是淀粉含量高,部分产品可完全降解。
2.填充型淀粉塑料
所谓填充型淀粉塑料,又称生物破坏性塑料,其制造工艺是在通用的塑料中加入一定量的淀粉和其他少量添加剂,然后加工成型,淀粉含量不超过30%。严格地说,淀粉在塑料中并非仅仅起到一个填充的作用,而是在一定条件下,活化了淀粉与塑料中的羟基,使之形成了高聚物共混体。天然淀粉分子中一般都含有大量的羟基,使其分子内和分子间形成极强的氢键,分子极性较大,而合成树脂的极性较小,为疏水性物质。因此必须要对天然淀粉进行表面处理,以便于提高疏水性和其与高聚物的相容性。
3.全淀粉型
由于填充型塑料在降解性能上还是存在着一定的局限性,全淀粉塑料被人们所寄予厚望。将淀粉分子变构而无序化,形成具有热塑料性的淀粉树脂,再加入极少量的增塑剂等助剂,这就是所谓的全淀粉塑料。其中淀粉的含量在90%以上,而加入的少量其他物质也是无毒且可以完全降解的,所以全淀粉是真正的完全降解塑料。几乎所有的塑料加工方法均可应用于加工全淀粉塑料,但传统塑料的加工要求几乎无水,而全淀粉塑料的加工则需要一定的水份来起增塑作用,加工时含水量以8%―15%为宜,且温度不宜过高,以避免烧焦。全淀粉塑料是目前国内外认为最有发展前途的淀粉塑料。
关键词:可降解高分子材料;光降解;生物降解;光-生物降解
随着经济的发展和人们生活节奏的加快,塑料饭盒、塑料袋等一次性产品开始频繁出现在人们的日常生活中,它们在给人们的生活带来便利的同时,也因其非自然降解性造成了极大的环境问题,即“白色污染”。“白色污染”既是一种视觉污染,也会影响土壤、空气、水体等的质量,因此努力合成并推广使用可降解高分子材料成为当务之急。按照降解机理,可降解高分子材料可分为光降解高分子材料、生物降解高分子材料和光-生物双降解高分析材料三大类。
1.光降解高分子材料
光降解高分子材料的特征是含有光敏基团,可吸收紫外线发生光化学反应,在太阳光的照射下,发生分子链的断裂和分解,由大分子变成小分子。
向塑料基体中加入光敏剂是目前使用比较多的制备光降解塑料的方法。光降解引发剂可以是过渡金属的各种化合物,如:卤化物、脂肪酸盐、酯、多核芳香族化合物等。很多学者都发现TiO2对聚丙烯的光降解有明显的催化作用,等人[1]分析了加有锐钛矿型纳米二氧化钛的聚丙烯纤维在人工加速紫外光降解和自然光降解过程中拉伸断裂伸长率和表面形态的变化情况,得出锐钛矿型纳米TiO2可作为聚丙烯的一种高效光敏剂的结论。除了TiO2,还有很多其它光敏剂,如硬脂酸铈、硬脂酸铁、N,N-二丁基二硫代氨基甲酸铁、硬脂酸锰等均对聚乙烯薄膜有显著的光敏化作用效果。
在高分子中添加光敏剂制得改性高分子虽然能降解,但只是部分降解,而化学合成的羰基聚合物、Et/CO等,则能完全降解。一氧化碳和烯烃的交替共聚产物——聚酮,因为分子链中含有大量以酮形式存在的羰基,容易在紫外光的照射下发生光降解,羰基键附近的碳链断裂生成酮类、烯类及一氧化碳等低分子物质并返回到物质循环圈中,不存在环境污染,是一种新型的环境友好材料[2]。且有实验证明,分子量大、结晶度低的聚酮光降解性能更好。
2.生物降解高分子
生物降解材料包含完全生物降解高分子和生物破坏性高分子,前者是指在微生物作用下,在一定时间内能完全分解成二氧化碳和水的化合物;而后者在微生物作用下,仅能被分解成散落碎片。
2.1 淀粉降解塑料
淀粉是天然高分子化合物,具有可再生、价格便宜、生物降解性等优点,成为近年来研究的热点。淀粉降解塑料泛指组成中含有淀粉或其衍生物的塑料,发展至今已经过了四个时期:填充型淀粉塑料,光/生物双降解型塑料,共混型塑料和全淀粉热塑性塑料。
填充型淀粉塑料一般是烯烃类聚合物中加入廉价的淀粉作为填充剂,其中淀粉含量在10%30%,仅淀粉能降解,被填充的PE、PVC等塑料需要几百年才能达到完全生物降解。光/生物双降解型是由光敏剂、淀粉、合成树脂及少量助剂等制成,其降解机理是先降解的淀粉可使高聚物母体变得疏松,增大表面/体积比,同时光敏剂、促氧剂等物质被光、热、氧引发,发生光氧化和自氧化作用,导致高聚物分子量下降并被微生物消化[3]。接下来人们发现,通过共混能解决淀粉粘性高、抗湿性低及与一些聚合物不相容等缺点,于是开始将淀粉与聚烯烃类等一些不可降解聚合物混合来提高淀粉的强度,但这类产品不能完全降解;后来便试图将其与PCL、PEG等可降解聚合物共混,制得了很多可完全降解材料。全淀粉热塑性塑料含淀粉70%-90%,其余组成是一些可光降解的加工助剂,使用后能在环境中完全降解,但天然淀粉不具有热塑性,必须先利用物理场作用使其分子结构无序化后才能在塑料机械中加工成型。
2.2 化学合成型生物降解高分子[4]
酯基在自然界中容易被微生物或酶分解,所以常采用含有酯基结构的脂肪族聚酯来合成生物降解高分子材料,工业化的有聚乳酸和聚己内酯。
聚乳酸是以淀粉、糖蜜等为原料,发酵制得的易生物降解的热塑性材料,因乳酸存在一个羟基和一个羧基,可通过缩聚反应直接转换成低分子量聚酯,再通过选择适宜的聚合条件来合成目标分子量的聚合物。聚乳酸具有良好的生物可降解性、相容性、透明性、机械性能及物理性能等,被视为新世纪最有发展前途的新型包装材料。聚己内酯也是脂肪族聚酯中应用较为广泛的一种可降解高分子材料,通过己内酯的开环聚合制得,是一种半结晶型聚合物,室温下为橡胶态,具有很好的柔韧性、加工性和生物相容性,土壤中掩埋一年后能被微生物降解掉95%左右,降解产物是二氧化碳和水,被认为是环境友好包装材料。
2.3微生物合成的完全生物降解高分子[21-26]
微生物合成高分子材料是通过用葡萄糖或淀粉类喂养,微生物在体内发酵合成的一类有机高分子材料,主要包括微生物多糖、微生物聚酯和聚氨基酸等。
γ-聚谷氨酸就是利用微生物发酵生成的一种多功能生物高分子,具有生物相容性、可降解、无毒副作用等特性,可用于制备高吸水性树脂,作为一种治疗骨质疏松的重要载体、药物缓释材料,吸附重金属等,具有广泛的应用前景[5]。聚羟基脂肪酸酯是一类由很多细菌在非平衡生长条件(如缺氧、磷等)下合成的线性聚酯,可作为碳源和能源的贮藏性物质,增强细菌的生存能力,在自然界中可被微生物和特定的酶降解为二氧化碳和水,并且具有热可塑性、生物可再生、生物相容性、光学异构性等,可作为生物医用材料、日常消费用塑料制品、生物可降解包装材料、生物能源,已成为可降解生物材料领域研究的热点。
3.光/生物双降解高分子材料
顾名思义,光/生物双降解高分子材料同时具有光、生物双降解功能,将光降解机理与生物降解机理结合起来,可以使二者优缺点互补,达到更好的降解效果。其制备方法主要是在通用高分子材料中添加光敏剂、自动氧化剂、抗氧剂和生物降解助剂等。目前研究比较多的有淀粉和光敏剂光降解树脂合成的光/生物双降解淀粉塑料及可控降解剂共混改性法制得的改性可控光/生物双降解聚丙烯纤维制品等。光/生物双降解淀粉塑料前面已提过,此处不再赘述,而可控双降解聚丙烯纤维制品凭借着其可控降解性、存放性、无毒性等众多优点,必将具有巨大的发展前景。
4.结语
随着“白色污染”的日益加重和石油资源的日益枯竭,加大对高分子废弃物的回收利用率和研制出高效的降解技术都是有效的解决途径,但只有研究出可自然降解的高分子材料才能从根本上解决这些问题,且光-生物双降解高分子材料凭借着其独特的优势将会成为今后的研究重点之一。(作者单位:郑州大学材料科学与工程学院)
参考文献:
[1] ,严玉蓉,赵耀明.纳米二氧化钛催化光降解聚丙烯纤维的研究[J].合成材料老化与应用,2005,34(1):8-12.
[2] 邹丽萍.绿色高分子材料聚酮的合成研究[D].昆明:昆明理工大学,2007:1-5.
[3] 范良兵.淀粉降解塑料的制备及性能的研究[D].广东:华南理工大学,2010:1-8.
关键词:高分子材料;可降解;生物
中图分类号:tq464 文献标识码:a
我国目前的高分子材料生产和使用已跃居世界前列,每年产生几百万吨废旧物。如此多的高聚物迫切需要进行生物可降解,以尽量减少对人类及环境的污染。生物可降解材料,是指在自然界微生物,如细菌、霉菌及藻类作用下,可完全降解为低分子的材料。这类材料储存方便,只要保持干燥,不需避光,应用范围广,可用于地膜、包装袋、医药等领域。生物可降解的机理大致有以下3 种方式: 生物的细胞增长使物质发生机械性破坏; 微生物对聚合物作用产生新的物质;酶的直接作用,即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。按照上述机理,现将目前研究的几种主要的可生物可降解的高分子材料介绍如下。
1生物可降解高分子材料概念及降解机理
生物可降解高分子材料是指在一定的时间和一定的条件下,能被微生物或其分泌物在酶或化学分解作用下发生降解的高分子材料。
生物可降解的机理大致有以下3种方式:生物的细胞增长使物质发生机械性破坏;微生物对聚合物作用产生新的物质;酶的直接作用,即微生物侵蚀高聚物从而导致裂解。一般认为,高分子材料的生物可降解是经过两个过程进行的。首先,微生物向体外分泌水解酶和材料表面结合,通过水解切断高分子链,生成分子量小于500的小分子量的化合物;然后,降解的生成物被微生物摄入人体内,经过种种的代谢路线,合成为微生物体物或转化为微生物活动的能量,最终都转化为水和二氧化碳。
因此,生物可降解并非单一机理,而是一个复杂的生物物理、生物化学协同作用,相互促进的物理化学过程。到目前为止,有关生物可降解的机理尚未完全阐述清楚。除了生物可降解外,高分子材料在机体内的降解还被描述为生物吸收、生物侵蚀及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除与材料本身性能有关外,还与材料温度、酶、ph值、微生物等外部环境有关。
2生物可降解高分子材料的类型
按来源,生物可降解高分子材料可分为天然高分子和人工合成高分子两大类。按用途分类,有医用和非医用生物可降解高分子材料两大类。按合成方法可分为如下几种类型。
2.1微生物生产型
通过微生物合成的高分子物质。这类高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖,具有生物可降解性,可用于制造不污染环境的生物可降解塑料。如英国ici 公司生产的“biopol”产品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有较好的生物可降解性。但其熔点低,强度及耐热性差,无法应用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔点较高,强度好,是应用价值很高的工程塑料,但没有生物可降解性。将脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定结构的共聚物,这种共聚物具有良好的性能,又有一定的生物可降解性。
2.3天然高分子型
自然界中存在的纤维素、甲壳素和木质素等均属可降解天然高分子,这些高分子可被微生物完全降解,但因纤维素等存在物理性能上的不足,由其单独制成的薄膜的耐水性、强度均达不到要求,因此,它大多与其它高分子,如由甲壳质制得的脱乙酰基多糖等共混制得。
2.4掺合型
在没有生物可降解的高分子材料中,掺混一定量的生物可降解的高分子化合物,使所得产品具有相当程度的生物可降解性,这就制成了掺合型生物可降解高分子材料,但这种材料不能完全生物可降解。
3生物可降解高分子材料的开发
3.1生物可降解高分子材料开发的传统方法
传统开发生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法和微生物发酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通过化学修饰和共混等方法,对自然界中存在大量的多糖类高分子,如淀粉、纤维素、甲壳素等能被生物可降解的天然高分子进行改性,可以合成生物可降解高分子材料。此法虽然原料充足,但一般不易成型加工,而且产量小,限制了它们的应用。
3.1.2化学合成法
模拟天然高分子的化学结构,从简单的小分子出发制备分子链上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物,这些高分子化合物结构单元中含有易被生物可降解的化学结构或是在高分子链中嵌入易生物可降解的链段。化学合成法反应条件苛刻,副产品多,工艺复杂,成本较高。
3.1.3微生物发酵法
许多生物能以某些有机物为碳源,通过代谢分泌出聚酯或聚糖类高分子。但利用微生物发酵法合成产物的分离有一定困难,且仍有一些副产品。
3.2生物可降解高分子材料开发的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料,得益于非水酶学的发展,酶在有机介质中表现出了与其在水溶液中不同的性质,并拥有了催化一些特殊反应的能力,从而显示出了许多水相中所没有的特点。
3.3酶促合成法与化学合成法结合使用
酶促合成法具有高的位置及立体选择性,而化学聚合则能有效的提高聚合物的分子量,因此,为了提高聚合效率,许多研究者已开始用酶促法与化学法联合使用来合成生物可降解高分子材料。
4生物可降解高分子材料的应用
目前生物可降解高分子材料主要有两方面的用途:(1)利用其生物可降解性,解决环境污染问题,以保证人类生存环境的可持续发展。通常,对高聚物材料的处理主要有填埋、焚烧和再回收利用等3种方法,但这几种方法都有其弊端。(2)利用其可降解性,用作生物医用材料。目前,我国一年约生产3000 多亿片片剂与控释胶囊剂,其中70%以上是上了包衣的表皮,其中包衣片中有80%以上是传统的糖衣片,而国际上发达国家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片,因此,我国的片剂制造水平与国际先进水平有很大的差距。国外片剂和薄膜衣片多采用羟丙基甲纤维素,羟丙纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纤维素、邻苯二甲酸醋酸纤维素、羟甲基纤维素钠、微晶纤维素、羟甲基淀粉钠等。
参考文献
[1]侯红江,陈复生,程小丽,辛颖.可生物降解材料降解性的研究进展[j].塑料科技,2009,(03):89-93.
[2]翟美玉,彭茜.生物可降解高分子材料[j].化学与粘合,2008,(05).
一、有关白色污染的相关知识
1、白色污染的危害。
白色污染的危害是多方面的,埋入土壤中的塑料制品,对耕作和播种造成了极大困难,影响了农作物对水分、养分的吸收,污染地下水,使农作物减产甚至不产。如果将塑料燃烧,则会产生大量有害气体,破坏环境。将塑料倒入海洋(海洋中塑料的分解需250年),若被海鸟、鱼类误食,会造成这些动物死亡,若是缠住一些舰船的螺旋桨,则会造成海上交通事故。
2、目前国际上较为先进的白色污染治理办法。
白色污染形成的关键是塑料不易分解,因此,科学家研制了多种自毁可降解塑料,如生物自毁塑料、化学自毁塑料、医用自毁塑料等。
制造这些塑料的指导思想是:在塑料中加入某种化学物质,使塑料能被光照、细菌或其他化学物质溶解或消除。这些方法的共同特点是造价昂贵,无法与便宜的不可降解塑料竞争。我们盼望着早日出现可以与不可降解塑料一样便宜的可降解塑料能够回收、再生、利用。
二、调查情况
我们小组在学校随机挑选50人参加我们的问卷调查,共收回45份,占90%(调查问卷附表),结果如下:
问题一:你知道什么是白色污染吗?
调查者中,有2/3表示知道白色污染,而有1/3表示不清楚。结果表明,大部分中学生是知道什么是白色污染的,这与学校教育有很大关系(高二化学教材对于白色污染有过讲解)。但仍有一部分(1/3)的人不清楚,这表明,学校还应加强对学生的教育。
问题二:你经常购买小食品吗?
71.1%的人偶尔购买小食品,22.2%的人经常购买,只有6.7%的人不买小食品。这是因为,学生族很少有时间在家吃早饭,所以来学校购买食品充饥的人很多,而食品包装袋绝大部分都是塑料制品(请看以下的调查),这就为校园白色污染的产生提供了前提条件。
问题三:你如何处理塑料袋?
上图显示只有7人(占15.6%)将塑料袋随地乱扔,而扔进垃圾箱的占80%,但这并不表示大部分塑料袋进入垃圾箱中,因为据我们小组成员观察发现,很多人虽然知道应当把塑料袋扔入垃圾箱内,却总是扔到垃圾箱旁,风一吹,塑料袋就满校园乱飞了。另外值得提出的是,在两位选择其他的同学中。一人表示会把塑料袋扔进视线所见的垃圾箱内。我们发现。校园内垃圾箱以前并不多,而且大多锈迹斑斑的,沉重、固定的老式垃圾箱十分不方便。不过本学期开始后,学校增加了垃圾箱的数量,这对于防治校园白色污染是有帮助的。
问题四:请同学对校园白色污染的处理方法提出一些建议。
提供建议如下:
(1)学校应教育同学们增强环保意识,多宣传白色污染的危害。
(2)同学们不要随意扔垃圾,对随地扔废弃物的人讲讲环保的重要性。
(3)学校统一将垃圾分类、回收,集中处理。
(4)增设垃圾箱,放在白色污染严重的地方(如小卖部门口)。
(5)设计一个环保标志,挂在醒目的地方。
(6)尽量减少用塑料袋包装物品,并杜绝使用一次性发泡饭盒(现在校食堂使用的一次性饭盒就是国家禁止使用的饭盒,但仍在使用)。
(7)呼吁全社会增强环保意识。
(8)学校不要焚烧垃圾。
通过本次调查,我们得出以下结论:
①大部分学生对于白色污染比较了解,但仍有部分人对白色污染的概念不清楚,这需要学校增强环保方面的教育。
②相当一部分人虽然知道什么是白色污染,但依然使用或随手丢弃白色污染物。由此可见,学校培养学生环保的观念十分重要,同时学校也要作出实际行动,如多设置分类垃圾箱,组织回收有价值的垃圾等。
三、学校白色污染现状调查
通过上一阶段的调查,我们已经调查清楚了学生对白色污染的了解情况,与同学们初步探讨了如何防治校园白色污染。这一阶段我们的主要目的是调查我们学校白色污染的情况,并对处理方法进行可行性探讨。
关键词:废纸;生物可降解塑料;纤维素酶;乳酸;聚乳酸
随着经济社会的发展,纸张使用量快速上升,废纸大量产生。中国作为世界第二大纸及纸板的消费国,2010年纸消费量为9370万吨,废纸回收量保守估计为2900万吨。虽然我国废纸利用率(利用量/产量)高达49%,但废纸回收率(回收量/消费量)却低于30%。国内废纸的回收率却没有改善,而且回收的废纸也大量被技术落后的小企业加工成纸板、卫生纸等低档次产品,没有发挥废纸的资源价值,还带来严重的二次污染。
废纸中含有一些油墨,里面含有铅和其它有害物质。燃烧时,除产生一氧化碳、二氧化碳等有害气体外,还会向空气中排放铅等有害金属。所以,废纸的再利用成为现今亟待解决的又一社会问题。
塑料作为一种新型材料,给我们的生活带来了很大的便利。塑料的大规模应用,是现代人类生活水平不断提高的一个重要标志。由于塑料比强度高、质量轻、不锈蚀、有一定的绝热和绝缘性能,因此,从20初世纪开始,塑料已逐渐发展成为一种广泛应用于各个领域的材料。 2010世界塑料产量已经达到1.86亿吨,如按体积计,产量已经居世界首位,超过了钢铁、铝、铜等金属材料的总和,成为名副其实的第一大材料工业。但塑料的污染问题相当严重,解决问题的可靠办法是生产具有降解作用的塑料减轻环境污染的作用,这是最明智的选择,为民造福,意义重大,是值得重视的发展方向。
立题依据
1、废纸应用现状
纸张的原料主要为木材、草、芦苇、竹等植物纤维,废纸又被称为“二次纤维”,最主要的用途还是纤维回用生产再生纸产品。根据纤维成分的不同,按纸种进行对应循环利用才能最大程度发挥废纸资源价值。
除再生纸生产外,低品质或混杂了其它材料的废纸还有其它广泛的再生用途:生产家具:新加坡等地,用旧报纸、旧书刊等废纸卷成圆形细长棍,外裹一层塑胶纸制作实用美观的家具。生产土木建筑材料:主要制造隔热保温材料或复合材料、灰泥材料等。提炼废纸再生酶:提炼再生酶后可用于废纸脱墨,生产白色再生纸。生产葡萄糖:旧报纸用酸处理,溶掉纤维后分解生成葡萄糖。化学工业上的利用:生产CMC、助滤剂,与合成纤维混合生产工业抹布【1】。
本文所详细介绍的技术为废纸在生产葡萄糖等方面的应用,这项技术的最大特点是用高浓度磷酸分解纤维素纤维。首先将切碎的废纸放入磷酸溶解液内进行纤维素纤维的分解,接着添入酶加水分解,然后用活性炭或离子交换树脂进行过滤,生产出结晶葡萄糖。
2、乳酸应用现状
2. 1、食品行业
由于乳酸对人体无副作用, 易吸收, 可直接参与体内代谢, 因此被广泛应用于食品加工业。在啤酒酿造过程中, 加入乳酸, 既能控制杂菌入侵, 又能促进糖化, 提高酒的收率, 延长啤酒的保存期。乳酸衍生物乳酸盐和乳酸酯在食品中应用更为广泛。如乳酸钙作为钙的营养强化剂, 乳酸亚铁作为铁的强化剂,乳酸锌作为锌的强化剂, 广泛应用于食品、医药和饮料行业。
2. 2 化工及轻工行业
乳酸甲酯与乙酯是优秀的高沸点溶剂。由于该类物质溶点高, 蒸发速度慢, 具有可与水及多种极性溶剂均匀混合的性质, 能充分溶解硝酸纤维素、醋酸纤维素、乙酰丁酸纤维素等以及多种极性合成高分子聚合物。作为混合溶剂的成分, 能起到改善作业性和增溶性的作用。
2. 4 其他用途
近年来开发出乳酸的一个重要的新用途, 是作为生物降解性塑料的合成原料, 即聚乳酸类生物降解塑料。聚乳酸是乳酸自身的聚合物, 在发达国家已进行大量研究。日本的三井东压、大日本油墨公司及美国卡基尔公司都建有试验装置, 有的规模达到数千吨。目前生物降解聚合物在成本、使用强度及耐用性方面还不能作为通用塑料, 但已在医疗领域用作手术缝合线及各种缓释药品材料, 甚至作为粘结剂在器官移植和接骨中应用。许多业内人士对此高度关注, 发展潜力巨大【2】。
由上可见,废纸,经过一定步骤的处理后,可以产生葡萄糖,再发酵为乳酸。乳酸在当今的用途极为广泛,在人们的生产生活中扮演着越来越重的角色。而用乳酸合成聚乳酸,制造可降解塑料,一下子解决了废纸和塑料这当今两大类污染问题,有着极为广阔的前景。
方法步骤
1、废纸来源及回收方式
纸或许是我们最熟悉的一种书写材料了,无论是工作、学习还是日常生活,我们都离不开它。报纸、书籍、包装材料……巨大的消费量产生了数量庞大、类型复杂的纸质废弃物,其回收利用便成为一个重大的研究课题。
废纸的回收,可以从以下两个方面进行:
①由个人及小型废品回收站进行小范围的生活废纸回收;
②由大型废纸回收集团进行大规模的社会废纸回收
2、废纸打碎
可以用机械方法等将废纸打碎使其能在下一步中充分的反应。
3、磷酸溶解
纸张的原料主要为木材、草、芦苇、竹等植物纤维,废纸又被称为“二次纤维”,将切碎的废纸放入磷酸溶解液内进行纤维素纤维的分解。
4、水解
①纤维素酶进行纤维素的水解;
纤维素酶是一种重要的酶产品,是一种复合酶,主要由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶和β-葡萄糖苷酶等组成,还有很高活力的木聚糖酶活力。酶反应存在一个最适温度,一般纤维素酶的最适温度范围为40~60 ℃,一般在酸性环境pH值4~5中有较高活性。所以在应用时应调节好反应的环境条件,使得产量达到最大值。