廢膠粉的生物法與化學(xué)法脫硫再生技術(shù)、機(jī)理及結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、生物法脫硫是利用與硫有代謝能力的菌體，定向誘發(fā)硫化橡膠的硫交聯(lián)鍵斷裂，達(dá)到再生廢橡膠的目的。這是近年來發(fā)展的一種新的無污染的廢膠回收方法。符合國家保護(hù)環(huán)境和持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展理念。
　　 本論文自培養(yǎng)、篩選、馴化了四種菌體（氧化亞鐵硫桿菌、排硫硫桿菌、鞘氨醇單胞菌和酵母菌），研究了各種菌體的生長工藝條件;考察了彈性體和橡膠助劑對菌體的毒性;確定了四種菌劑分別與廢胎面膠粉共培養(yǎng)脫硫的工藝條件、培養(yǎng)基配方、接種量等，用四種菌體分別對

2、廢輪胎胎面膠粉進(jìn)行脫硫再生實(shí)驗(yàn);通過測定脫硫后廢膠粉表面的化學(xué)基團(tuán)、元素含量、結(jié)合能狀態(tài)和溶膠含量的變化及脫硫膠粉與橡膠共混膠料的加工性能、綜合使用性能和形態(tài)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)評價(jià)了廢膠粉與菌體培養(yǎng)脫硫的效果，定量計(jì)算了膠粉脫硫后對膠料性能的貢獻(xiàn)，為這種新的再生方法奠定了理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。
　　 研究結(jié)果表明，天然橡膠、丁苯橡膠等對四種菌體的毒性很小，氧化鋅和硫化促進(jìn)劑對菌體有較高的毒性，因此脫硫過程必須采取先用乙醇對廢膠粉解毒，然后再加

3、入到已生長旺盛的菌體培養(yǎng)液中進(jìn)行脫硫再生的工藝;氧化亞鐵硫桿菌最佳脫硫時(shí)間為20天。培養(yǎng)基中Fe2+濃度為9K培養(yǎng)基的25％，脫硫效果顯著。其能將膠粉表面的S代謝為硫鹽，對膠粉表面的共軛C=C雙鍵有一定的破壞作用，經(jīng)脫硫后，膠粉表面的S元素含量下降了52.8％溶膠份數(shù)增大了58％;排硫硫桿菌與廢膠粉共培養(yǎng)脫硫7天后培養(yǎng)基中的S2O32-消耗殆盡，但菌體還可維持較高的生物量，說明菌體可以利用廢膠中的化合硫。繼續(xù)培養(yǎng)20天后，膠粉表面的S含

4、量下降了40.6％，S-S鍵和S-C鍵分別減少了18.3％和42.3％，在脫硫膠粉表面形成了S=O基團(tuán)，脫硫膠粉的溶膠份數(shù)增大了46.7％。還發(fā)現(xiàn)該菌可將膠粉表面的C=C氧化為C=O鍵，有氧化降解的功效;鞘氨醇單孢菌是個(gè)相對比較溫和，對環(huán)境耐受程度較高的首次培育的新菌種，采用置換培養(yǎng)基工藝，鞘氨醇單孢菌與膠粉共培養(yǎng)脫硫25～50天，膠粉中部分硫交聯(lián)鍵被氧化生成亞砜S=O基團(tuán)，部分亞砜基團(tuán)繼續(xù)被氧化生成砜O=S=O基團(tuán)，該菌也能氧化破壞部

5、分C=C鍵生成C=O基團(tuán)。脫硫的膠粉表面S元素含量下降了22.9％，溶膠份數(shù)增大了85％;酵母菌代謝產(chǎn)物G-SH也有定向?qū)U膠粉脫硫的效果，共培養(yǎng)脫硫6天后，膠粉表面S-S鍵明顯減少，而S-C鍵保持不變。脫硫膠粉硫含量減少了56％，脫硫膠粉的溶膠份數(shù)增大了55％。綜合考慮，鞘氨醇單胞菌對廢膠粉的脫硫再生效果更顯著和經(jīng)濟(jì)。
　　 與原膠粉分別與天然膠和丁苯膠共混膠料比，四種菌劑脫硫再生獲得的改性膠粉-橡膠共混膠料力學(xué)性能、動態(tài)力學(xué)

6、性能得到明顯改善，膠粉與基膠間的界面結(jié)合作用增強(qiáng)。
　　 用鯊魚烯硫化交聯(lián)產(chǎn)物作為硫化橡膠的模型化合物，揭示鞘氨醇單孢菌對化合硫的代謝-轉(zhuǎn)變機(jī)理。培養(yǎng)基對模型化合物結(jié)構(gòu)無影響，在培養(yǎng)基中接入菌劑后，模型化合物的顏色變淺。液相色譜-紫外(HPLC-UV)測試發(fā)現(xiàn)，脫硫后鯊魚烯硫化交聯(lián)產(chǎn)物的峰位明顯降低;質(zhì)譜測試進(jìn)一步表明，鯊魚烯硫化交聯(lián)產(chǎn)物中單硫和雙硫交聯(lián)鍵略減少，三硫交聯(lián)鍵明顯降低，四硫鍵交聯(lián)的模型化合物則消失。這充分證明鞘氨醇