CN101456968B - 一种利用微生物再生废橡胶的方法 - Google Patents
一种利用微生物再生废橡胶的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101456968B CN101456968B CN2009100762894A CN200910076289A CN101456968B CN 101456968 B CN101456968 B CN 101456968B CN 2009100762894 A CN2009100762894 A CN 2009100762894A CN 200910076289 A CN200910076289 A CN 200910076289A CN 101456968 B CN101456968 B CN 101456968B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rubber
- desulfurization
- saccharomyces cerevisiae
- powder
- regeneration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 title claims abstract description 84
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 80
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims abstract description 70
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 claims abstract description 47
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 46
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 16
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 28
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims description 28
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 28
- 238000011218 seed culture Methods 0.000 claims description 22
- 239000001888 Peptone Substances 0.000 claims description 20
- 108010080698 Peptones Proteins 0.000 claims description 20
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 20
- 235000019319 peptone Nutrition 0.000 claims description 20
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 claims description 15
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 8
- 210000005253 yeast cell Anatomy 0.000 claims description 8
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 7
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 239000012533 medium component Substances 0.000 claims description 2
- 125000000101 thioether group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 abstract description 47
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 21
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract description 14
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract description 14
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 abstract description 12
- 230000008961 swelling Effects 0.000 abstract description 12
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 abstract description 10
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 abstract description 4
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 abstract description 4
- 125000003396 thiol group Chemical class [H]S* 0.000 abstract description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 abstract 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 abstract 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 abstract 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 20
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 20
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 20
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 13
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 description 12
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- FRXSZNDVFUDTIR-UHFFFAOYSA-N 6-methoxy-1,2,3,4-tetrahydroquinoline Chemical compound N1CCCC2=CC(OC)=CC=C21 FRXSZNDVFUDTIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 6
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 6
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000004636 vulcanized rubber Substances 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004176 ammonification Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 2
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052728 basic metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003818 basic metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 235000003599 food sweetener Nutrition 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 150000008427 organic disulfides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003444 phase transfer catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000008521 reorganization Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- PXQLVRUNWNTZOS-UHFFFAOYSA-N sulfanyl Chemical class [SH] PXQLVRUNWNTZOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003765 sweetening agent Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明提供一种利用微生物再生废橡胶的方法。所用微生物为酿酒酵母。酿酒酵母细胞在生长过程中产生的酶类和含巯基代谢物与废橡胶反应，橡胶硫交联键断裂及脱硫再生，达到靶向脱硫的目的。采用橡胶粉和酿酒酵母菌共培养进行脱硫，并结合酿酒酵母细胞热裂解破壁反应、相转移剂和相转移剂助剂强化废橡胶脱硫再生效果。确定了脱硫再生较佳的工艺条件：温度、pH、转速、反应时间、相转移剂和相转移剂助剂用量等。通过测定再生处理橡胶的交联密度和溶胀度，以及X-射线光电子能谱(XPS)检测表明，经过酿酒酵母作用后，脱硫再生橡胶的交联密度明显降低，溶胀度明显提高，再生橡胶表面的硫元素含量降低，表明酿酒酵母对橡胶表面产生脱硫再生效果。
Description
技术领域
本发明涉及废旧橡胶再生技术，具体而言是涉及一种利用酵母菌对废旧橡胶进行靶向脱硫即硫键断裂及脱硫再生的方法和工艺。
背景技术
目前，全世界每年约产生一千多万吨的废旧橡胶。废旧橡胶具有稳定的三维化学网状结构，既不熔化也不溶解。废旧橡胶的处理，一直是环境保护和橡胶再利用领域的一个难题。废旧橡胶的回收有利于充分利用资源和保护环境，是可持续发展的必然要求。
自1839年橡胶工业诞生时起，废旧橡胶的处理问题就客观地摆到了人们面前。废旧橡胶的回收利用一直倍受关注，自1910年起人们就开始研究废橡胶再生。
传统的橡胶再生方法大体上可以分为两类：物理再生和化学再生。
物理再生是利用外加能量，如力、热-力、冷-力、微波、超声波等，使交联橡胶的三维网络破碎成碎片。除微波和超声波能真正地再生橡胶外，其余的物理方法只是粉碎技术，即制造胶粉。这些胶粉只能作为非补强性填料。利用微波、超声波等物理能量能够达到橡胶再生的效果，但设备要求高，能量消耗大，再生程度不易控制。
化学再生是利用化学助剂，如有机二硫化物、硫醇、碱金属等，在一定温度下，借助机械力破坏橡胶交联键，达到再生目的。在化学再生过程中，要使用大量的化学品，而这些化学品几乎都是难闻和对人体有害的。
传统的脱硫方法，其缺点是：①除切断硫键交联网点以外，还会引起橡胶主链键的氧化和部分热裂解。②二次污染较严重，生产效率低，能耗较大。在人们环保意识日益增强和能源越来越短缺的今天，这2种方法将不会再受到人们的欢迎。
用生物工程学方法对废橡胶脱硫进行探索，确实存在着促进未来废橡胶回收利用的可能性。利用微生物使废橡胶脱硫的再生技术就是其中一项。此项技术在日本、德国、美国均已有专利报道。美国巴特尔太平洋西北实验室对废橡胶进行了生物脱硫研究，瑞典、韩国等也对废橡胶生物脱硫方法进行了研究，均取得较好的效果。美国利用嗜硫菌对废旧橡胶脱硫[US5275948，1994；US5597851，1997；US6479558B1，2002]取得一定的效果。其脱硫机理是化能自养嗜硫细菌在生长过程中以橡胶硫为生长所需的硫源，并可通过硫的氧化提供生长所需能量，由于嗜硫细菌为化能自养型微生物，生长缓慢，橡胶再生需要较长时间。本发明是利用酿酒酵母对废橡胶进行再生，酿酒酵母细胞生长过程产生的多种巯基(-SH)物质和酶对硫磺硫化的橡胶的-S-S-和-S-C-交联键还原断裂成-SH基，部分-SH基继续被氧化成-SO3，-SO4。酿酒酵母比化能自养型微生物易培养，生长快，橡胶再生周期短。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种环境友好、生产成本低、过程简单，利用微生物对废旧橡胶进行靶向脱硫再生的方法。
本发明提供一种利用酵母菌再生废旧橡胶的工艺。先将酵母进行种子培养，进一步扩大培养，在扩大的培养体系里对废旧橡胶进行脱硫再生。本发明提供一种利用酵母菌再生废旧橡胶的工艺。先将酵母进行种子培养，进一步扩大培养，在扩大的培养体系里对废旧橡胶进行脱硫再生。
本发明提供一种利用微生物再生废橡胶的方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)将酿酒酵母菌接入种子培养基，培养至对数生长期的酿酒酵母菌种子液；
(2)将橡胶粉和脱硫培养基置反应器中于115℃，0.1Mpa灭菌20min；
(3)灭菌结束后，将对数生长期的酵母菌种子液接入反应器中；酿酒酵母菌与橡胶粉进行共培养3-5天，橡胶粉在酿酒酵母菌的作用下硫键断裂或脱硫再生；酿酒酵母细胞培养中脱硫的工艺条件为：
温度：28℃-35℃；
pH：5.0-5.8；
搅拌转速：300-600rpm；
通气量：0.4-0.6Nm3/L；
培养过程用氨水控制pH，并作为补加的氮源；
培养过程流加葡萄糖补充碳源，残糖含量控制在2g/L；
(4)反应结束收集橡胶粉，加水搅拌洗涤除去杂质，干燥得到脱硫再生橡胶粉。
所述的脱硫培养基成分为：葡萄糖40g/L，酵母浸粉15g/L，蛋白胨15g/L，麦芽浸粉5g/L，MgSO4·7H2O 5g/L，K2HPO4·3H2O 1g/L，KH2PO41g/L，ZnSO40.044g/L，FeSO4·7H2O 0.03g/L，CuCl20.016g/L，MnSO40.019g/L，其余为水。
进一步还加入相转移剂助剂为吐温80。
进一步还加入相转移剂大蒜素，大蒜素和吐温80同时使用时两者质量比为1∶1。
进一步步骤(4)中洗涤时搅拌转速为300-400rpm，干燥温度50℃，干燥时间10h。本发明利用酵母细胞对废旧橡胶进行脱硫再生，是利用酵母细胞培养过程产生的多种巯
基(-SH)化合物和酶对硫磺硫化的橡胶的-S-S-、-S-C-进行催化断链脱硫以达
到靶向脱硫的目的。脱硫机理如下所示：
*RSH为酵母细胞培养过程产生的含巯基(-SH)化合物
所用酵母为经基因组改组的酿酒酵母，脱硫过程结合破壁反应和相转移剂以强化脱硫效果。所用相转移剂为大蒜素，相转移剂助剂为吐温80，大蒜素能使橡胶交联网络膨胀，增加酵母细胞及其产物含巯基(-SH)化合物和酶与橡胶的接触面积，增强脱硫反应发生的几率。相转移剂助剂吐温80能改善大蒜素和橡胶的亲水性，增加脱硫剂和橡胶的接触性，所以再生体系中加入大蒜素和吐温80乳浊液能强化脱硫效果。只加入相转移剂助剂吐温80能改善橡胶的亲水性，也有强化脱硫的效果。
发明效果
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：(1)脱硫过程为酿酒酵母细胞培养过程，条件温和，不需高温高压，脱硫过程简单，设备要求低；(2)酵母菌易于得到，容易培养，生长周期短，能缩短脱硫的时间，易于工业化；(3)酿酒酵母菌培养过程对环境无污染，使材料的循环利用达到一种自然和谐的程度。
附图说明：
图1实施例1再生天然硫化橡胶X-射线光电子能谱图(XPS)
胶粉经过酵母菌再生3天后，硫含量有一定的降低。
图2实施例2再生天然硫化橡胶X-射线光电子能谱图(XPS)
胶粉经过酵母菌再生5天后，硫含量显著降低，效果优于3天。
图3实施例3再生天然硫化橡胶X-射线光电子能谱图(XPS)
胶粉经过酵母菌再生3天且结合破壁反应，硫含量显著降低，效果优于单纯酵母作用3天，和作用5天相当。
图示符号说明：
Count：电子束每秒计数
S：秒
Binding Energy：结合能
eV：电子伏特
NR：未再生处理的天然橡胶
R1：酵母再生处理的天然橡胶
由于实施例4-6中加入的相转移剂大蒜素和相转移剂助剂吐温80含有硫，对X-射线光电子能谱图测定有干扰，故未采用X-射线光电子能谱图测定，用力学性能和溶胀性能分析橡胶再生效果。
下面通过优选实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
具体实施方式
实施例1
一、材料
1菌种：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
2天然橡胶粉：云标1#云南天然橡胶产业股份有限公司。
3培养基
(1)斜面培养基：葡萄糖20g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，琼脂15g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌.30min；
(2)种子培养基：葡萄糖50g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，麦芽浸粉5g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(3)脱硫培养基：葡萄糖40g/L，酵母浸粉15g/L，蛋白胨15g/L，麦芽浸粉5g/L，MgSO4·7H2O5g/L，K2HPO4·3H2O 1g/L，KH2PO4 1g/L，ZnSO4 0.044g/L，FeSO4·7H2O0.03g/L，CuCl20.016g/L，MnSO40.019g/L；pH 5.0，115℃，0.1Mpa灭菌20min。
4仪器设备：振荡培养箱，反应器。
二、方法
1种子液的培养
(1)一级种子液：取试管斜面保存的酿酒酵母菌体，接入50mL种子培养基中(250mL三角瓶)，28℃，200rpm，培养16h；
(2)二级种子液：将一级种子液按10％接种量接入种子培养基(500mL带挡板三角瓶，装液量100mL)，28℃，200rpm，培养12h。
2橡胶脱硫再生
5L脱硫培养基置10L反应器中，加入100g硫磺硫化的天然橡胶粉，115℃，0.1Mpa灭菌20min。灭菌结束，温度降至28℃，调节pH在5.0，通气量0.4Nm3/h，搅拌速度为300rpm，按10％接种量将培养12h的二级种子液接入反应器中，培养反应3天。培养过程搅拌速度调整范围在300-600rpm；培养过程在8h-12h葡萄糖流加速率为3g/h·L，12h-24h流加速率为6g/h·L，24小时后流加速率为3g/h·L；培养过程用流加氨水控制pH在5.0，并作为补充的氮源。
培养结束，收集橡胶粉，用水洗涤、干燥橡胶粉，将再生橡胶粉在开炼机上塑炼5min，出片，模压制备胶片，测定。结果模压胶片的交联密度由再生前的1.05×10-4mol/g降到0.63×10-4mol/g，溶胀度由3.66提高到4.90。
实施例2
一、材料
1菌种：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
2天然橡胶粉：云标1#云南天然橡胶产业股份有限公司。
3培养基：
(1)斜面培养基：葡萄糖20g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，琼脂15g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(2)种子培养基：葡萄糖50g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，麦芽浸粉5g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(3)脱硫培养基：葡萄糖40g/L，酵母浸粉15g/L，蛋白胨15g/L，麦芽浸粉5g/L，MgSO4·7H2O5g/L，K2HPO4·3H2O 1g/L，KH2PO41g/L，ZnSO40.044g/L，FeSO4·7H2O0.03g/L，CuCl20.016g/L，MnSO40.019g/L；pH5.5，115℃，0.1Mpa灭菌20min。
4仪器设备：振荡培养箱，反应器。
二、方法
1种子液的培养
(1)一级种子液：取试管斜面保存的酿酒酵母菌体，接入50mL种子培养基中(250mL三角瓶)，30℃，200rpm，培养16h；
(2)二级种子液：将一级种子液按10％的接种量接入种子培养基中(500mL带挡板三角瓶，装液量100mL)，30℃，200rpm，培养12h。
2橡胶脱硫再生
5L脱硫培养基置10L反应器中，加入100g硫磺硫化的天然橡胶粉，115℃，0.1Mpa灭菌20min。灭菌结束，温度降至30℃，调节pH5.5，通气量0.4Nm3/h，搅拌速度300rpm，按10％接种量将培养12h二级种子液接入反应器中，培养反应5天。培养过程搅拌速度调整范围在300-600rpm；培养过程在8h-12h葡萄糖流加速率为3g/h·L，12h-24h流加速率为6g/h·L，24h后流加速率为3g/h·L；培养过程加氨水控制pH在5.5，并作为补充的氮源。
反应结束，收集橡胶粉，用水洗涤、干燥橡胶粉，将得到的再生胶粉在开炼机上塑炼5min，出片，模压制备胶片，测定。模压胶片的交联密度由再生前的1.05×10-4mol/g降到0.49×10-4mol/g，溶胀度由3.66提高到5.70。
实施例3
一、材料
1菌种：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
2天然橡胶粉：云标1#云南天然橡胶产业股份有限公司。
3培养基
(1)斜面培养基：葡萄糖20g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，琼脂15g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(2)种子培养基：葡萄糖50g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，麦芽浸粉5g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(3)脱硫培养基：葡萄糖40g/L，酵母浸粉15g/L，蛋白胨15g/L，麦芽浸粉5g/L，MgSO4·7H2O5g/L，K2HPO4·3H2O 1g/L，KH2PO41g/L，ZnSO40.044g/L，FeSO4·7H2O0.03g/L，CuCl20.016g/L，MnSO40.019g/L；pH5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌20min。
4仪器设备：振荡培养箱，反应器。
二、方法
1种子液的培养
(1)一级种子液：取试管斜面保存的酿酒酵母菌体，接入50mL种子培养基(250mL三角瓶)，35℃，200rpm，培养16h；
(2)二级种子液：将一级种子液按10％接种量接入种子培养基(500mL带挡板三角瓶，装液量100mL)，35℃，200rpm，培养12h。
2橡胶脱硫再生
5L脱硫培养基置10L反应器中，加入100g硫磺硫化的天然橡胶粉，115℃，0.1Mpa灭菌20min，灭菌结束，温度降至35℃，调节pH在5.8，通气量0.4Nm3/h，搅拌速度为300rpm，按10％接种量将培养12h的二级种子液接入反应器中，培养反应3天。培养过程搅拌速度调整范围在300-600rpm；培养过程在8h-12h葡萄糖流加速率为3g/h·L，12h-24h流加速率为6g/h·L，24小时后流加速率为3g/h·L；培养过程用氨水控制pH在5.8，并作为补充的氮源。
培养反应结束，将脱硫体系加热至100℃，保持5min，破碎细胞释放胞内含巯基化合物，然后将脱硫体系降温至50℃，反应5h。
反应结束，收集橡胶粉，用水洗涤、干燥橡胶粉，将再生脱硫胶粉在开炼机上塑炼5min，出片，模压制备胶片，测定。模压胶片交联密度由再生前1.05×10-4mol/g降到0.55×10-4mol/g，溶胀度由3.66提高到5.33。
实施例4
一、材料
1菌种：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
2天然橡胶粉：云标1#云南天然橡胶产业股份有限公司。
3培养基
(1)斜面培养基：葡萄糖20g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，琼脂15g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(2)种子培养基：葡萄糖50g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，麦芽浸粉5g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(3)脱硫培养基：葡萄糖40g/L，酵母浸粉15g/L，蛋白胨15g/L，麦芽浸粉5g/L，MgSO4·7H2O5g/L，K2HPO4·3H2O 1g/L，KH2PO41g/L，ZnSO40.044g/L，FeSO4·7H2O0.03g/L，CuCl20.016g/L，MnSO40.019g/L；pH5.8，115℃，0.1Mpa灭菌20min；
加吐温80至终浓度为50g/L。
4仪器设备：振荡培养箱，反应器。
二、方法
1种子液的培养
(1)一级种子液：取试管斜面保存的酿酒酵母菌体，接入50mL种子培养基(250mL三角瓶)，30℃，200rpm，培养16h；
(2)二级种子液：将一级种子液按10％接种量接入种子培养基(500mL带挡板三角瓶，装液量100mL)，30℃，200rpm，培养12h。
2橡胶脱硫再生
2.5L脱硫培养基置5L生物反应器，加入75g硫磺硫化的天然橡胶粉，125g吐温80，115℃，0.1Mpa灭菌20min。灭菌结束，温度降至30℃，调节pH在5.5，通气量0.4Nm3/h，搅拌速度300rpm，按10％接种量将培养12h的二级种子液接入反应器中，培养反应3天。培养过程搅拌速度调整范围在300-600rpm；培养过程在8h-12h葡萄糖流加速率为3g/h·L，12h-24h流加速率为6g/h·L，24h后流加速率为3g/h·L；培养过程用氨水控制pH在5.5，并作为补充的氮源。
反应结束，收集橡胶粉，用水洗涤、干燥橡胶粉，将得到的再生脱硫胶粉在开炼机上塑炼5min，出片，模压制备胶片，测定。结果模压胶片的交联密度由再生前的0.804×10-4mol/g降到0.56×10-4mol/g，溶胀度由3.18提高到3.88。
实施例5
一、材料
1菌种：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
2天然橡胶粉：云标1#云南天然橡胶产业股份有限公司。
3培养基
(1)斜面培养基：葡萄糖20g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，琼脂15g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(2)种子培养基：葡萄糖50g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，麦芽浸粉5g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(3)脱硫培养基：葡萄糖40g/L，酵母浸粉15g/L，蛋白胨15g/L，麦芽浸粉5g/L，MgSO4·7H2O5g/L，K2HPO4·3H2O 1g/L，KH2PO41g/L，ZnSO40.044g/L，FeSO4·7H2O0.03g/L，CuCl20.016g/L，MnSO40.019g/L；pH 5.5，115℃，0.1Mpa灭菌20min。
4仪器设备：振荡培养箱，反应器。
二、方法
1种子液的培养
(1)一级种子液：取试管斜面保存的酿酒酵母菌体，接入50mL种子培养基(250mL三角瓶)，30℃，200rpm，培养16h；
(2)二级种子液：将一级种子液按10％的接种量接入种子培养基(500mL带挡板三角瓶，装液量100mL)30℃，200rpm，培养12h。
2橡胶脱硫再生
5L脱硫培养基置10L反应器中，加入100g硫磺硫化的天然橡胶粉，115℃，0.1Mpa灭菌20min，灭菌结束，温度降至30℃，调节pH在5.5，通气量0.4Nm3/h，搅拌速度300rpm，按10％接种量将培养12小时的二级种子液接入反应器中培养。培养过程搅拌速度调整范围300-600rpm；培养过程在8h-12h葡萄糖流加速率为3g/h·L，12h-24h流加速率为6g/h·L，24h后流加速率为3g/h·L；培养过程用氨水控制pH在5.5，并作为补充的氮源。
培养33h，酵母生长进入生长稳定期，向脱硫体系添加大蒜素和吐温80乳浊液(1∶1)，使大蒜素和吐温80终浓度均为1.0g/L，继续培养至3天。
反应结束，收集橡胶粉，用水洗涤、干燥橡胶粉，将得到的再生脱硫胶粉在开炼机上塑炼5min，出片，模压制备胶片，测定。模压胶片的交联密度由再生前的1.819×10-4mol/g降到1.129×10-6mol/g，溶胀度由3.36提高到4.52。
实施例6
一、材料
1菌种：酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。
2天然橡胶粉：云标1#云南天然橡胶产业股份有限公司。
3培养基
(1)斜面培养基：葡萄糖20g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，琼脂15g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(2)种子培养基：葡萄糖50g/L，酵母浸粉10g/L，蛋白胨10g/L，麦芽浸粉5g/L；pH 5.0-6.0，115℃，0.1Mpa灭菌30min；
(3)脱硫培养基：葡萄糖40g/L，酵母浸粉15g/L，蛋白胨15g/L，麦芽浸粉5g/L，MgSO4·7H2O5g/L，K2HPO4·3H2O 1g/L，KH2PO41g/L，ZnSO40.044g/L，FeSO4·7H2O0.03g/L，CuCl20.016g/L，MnSO40.019g/L；pH5.5，115℃，0.1Mpa灭菌20min。
4仪器设备：振荡培养箱，反应器。
二、方法
1种子液的培养
(1)一级种子液：取试管斜面保存的酿酒酵母菌体，接入50mL种子培养基(250mL三角瓶)，30℃，200rpm，培养16h。
(2)二级种子液：将一级种子液按10％的接种量接入种子培养基(500mL带挡板三角瓶，装液量100mL)，30℃，200rpm，培养12h。
2橡胶脱硫再生
5L脱硫培养基置10L反应器中，并加入150g硫磺硫化的天然橡胶粉，115℃，0.1Mpa灭菌20min。灭菌结束，温度降至30℃，调节pH在5.5，通气量0.4Nm3/h，搅拌速度为300rpm，按10％接种量将培养12小时的二级种子液接入反应器中培养。培养过程搅拌速度调整范围在300-600rpm；培养过程8h-12h葡萄糖流加速率为3g/h·L，12h-24h流加速率为6g/h·L，24h后流加速率为3g/h·L；培养过程用氨水控制pH在5.5，并作为补充的氮源。
培养33h，酵母生长进入生长稳定期，向脱硫体系添加大蒜素和吐温80的乳浊液(1∶1)，使大蒜素和吐温80终浓度均为1.0g/L，继续培养至5天。
反应结束，收集橡胶粉，用水洗涤、干燥橡胶粉，将得到的脱硫胶粉在开炼机上塑炼5min，出片，模压制备胶片，测定。模压胶片的交联密度由再生前的1.819×10-4mol/g降到1.600×10-4mol/g，溶胀度由3.36提高到4.40。
表1再生天然硫化橡胶NR橡胶的力学性能和溶胀性能
由表1，单纯的共培养脱硫再生、共培养结合破壁反应脱硫再生及加入相转移催化剂的脱硫再生方法处理过的橡胶的硬度和定伸应力下降，断裂伸长率和溶胀度增加，表明这种方法能对橡胶进行脱硫再生。
表1再生NR橡胶粉的力学性能和溶胀性能
Claims (4)
1.一种利用微生物再生废橡胶的方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)将酿酒酵母菌接入种子培养基，培养至对数生长期；
(2)将橡胶粉和脱硫培养基置反应器中于115℃，0.1Mpa灭菌20min；所述的脱硫培养基成分为：葡萄糖40g/L，酵母浸粉15g/L，蛋白胨15g/L，麦芽浸粉5g/L，MgSO4·7H2O 5g/L，K2HPO4·3H2O 1g/L，KH2PO4 1g/L，ZnSO4 0.044g/L，FeSO4·7H2O0.03g/L，CuCl2 0.016g/L，MnSO4 0.019g/L，其余为水；
(3)灭菌结束后，将对数生长期的酿酒酵母菌种子液接入反应器中与橡胶粉进行共培养3-5天，橡胶粉在酿酒酵母菌的作用下硫键断裂或脱硫再生；
酿酒酵母细胞培养中脱硫的工艺条件为：
温度：28℃-35℃；
pH：5.0-5.8；
搅拌转速：300-600rpm；
通气量：0.4-0.6Nm3/L；
培养过程用氨水控制pH，并作为补加的氮源；
培养过程流加葡萄糖补充碳源，残糖含量控制在2g/L；
(4)反应结束收集橡胶粉，加水搅拌洗涤除去杂质，干燥得到脱硫再生橡胶粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：还加入相转移剂助剂为吐温80。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：还加入相转移剂大蒜素和相转移剂助剂为吐温80混合乳浊液，乳浊液中大蒜素和吐温80两者质量比为1∶1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)中洗涤时搅拌转速为300-400rpm，干燥温度50℃，干燥时间10h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100762894A CN101456968B (zh) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | 一种利用微生物再生废橡胶的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009100762894A CN101456968B (zh) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | 一种利用微生物再生废橡胶的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101456968A CN101456968A (zh) | 2009-06-17 |
| CN101456968B true CN101456968B (zh) | 2011-07-20 |
Family
ID=40768106
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009100762894A Expired - Fee Related CN101456968B (zh) | 2009-01-09 | 2009-01-09 | 一种利用微生物再生废橡胶的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101456968B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103923945B (zh) * | 2014-04-16 | 2016-08-24 | 北京化工大学 | 一种利用微生物菌脱硫再生废橡胶的方法 |
| CN104962601B (zh) * | 2015-07-20 | 2019-08-13 | 北京化工大学 | 两种微生物菌混合脱硫再生废橡胶的方法 |
| CN105968460B (zh) * | 2016-05-23 | 2017-12-29 | 华南协同创新研究院 | 一种以洋葱精油作为橡胶再生剂制备橡胶的方法 |
| CN109232924A (zh) * | 2018-06-26 | 2019-01-18 | 江苏新亿源环保科技有限公司 | 一种环保再生胶的制备方法 |
| CN118256029B (zh) * | 2024-04-02 | 2024-11-22 | 江苏海洋大学 | 一种可控分子量废轮胎再生胶粉复合天然橡胶的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101289549A (zh) * | 2007-04-20 | 2008-10-22 | 北京化工大学 | 一种废旧橡胶的生物脱硫方法 |
-
2009
- 2009-01-09 CN CN2009100762894A patent/CN101456968B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101289549A (zh) * | 2007-04-20 | 2008-10-22 | 北京化工大学 | 一种废旧橡胶的生物脱硫方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101456968A (zh) | 2009-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kiyasudeen S et al. | An introduction to anaerobic digestion of organic wastes | |
| CN101456968B (zh) | 一种利用微生物再生废橡胶的方法 | |
| CN104143648B (zh) | 利用微生物燃料电池去除及回收污水中氨氮的装置及方法 | |
| CN102583930A (zh) | 禽畜粪便沼气发电方法及其系统 | |
| CN101298395B (zh) | 柑橘皮渣厌氧发酵处理方法 | |
| CN102101013B (zh) | 生物质热解制备脱硫脱硝剂以及甲醇和丙酮的方法 | |
| CN101182250B (zh) | 一种生活垃圾资源化处理技术及其装置 | |
| CN104099374A (zh) | 一种稻草秸秆碱处理与剩余污泥混合消化产沼气的方法 | |
| Zhou et al. | The role of NiFe2O4 nanoparticle in the anaerobic digestion (AD) of waste activated sludge (WAS) | |
| Mahmod et al. | Potential utilisation of dark-fermented palm oil mill effluent in continuous production of biomethane by self-granulated mixed culture | |
| Aworanti et al. | Enhancing and upgrading biogas and biomethane production in anaerobic digestion: a comprehensive review | |
| CN112592015A (zh) | 一种促进污泥厌氧消化产甲烷的方法 | |
| CN104150731A (zh) | 一种生化-物化结合的实现城市污泥中重金属稳定化的方法 | |
| CN106978449A (zh) | 一种有机废弃物厌氧干发酵生产生物天然气的方法及系统 | |
| Mumtaz et al. | Sugarcane-bagasse-ash in enhanced mesophilic Co-digestion for biogas and nutrient recovery: A concept of developing rural circular bioeconomy | |
| CN111996134B (zh) | 一种嗜盐嗜碱性硫氧化复合菌剂及其制备方法和在生物脱硫中的应用 | |
| Zaidi et al. | Optimization of cobalt nanoparticles for biogas enhancement from green algae using response surface methodology | |
| CN102827877A (zh) | 一种生物脱硫再生废橡胶胶粉的方法 | |
| Akyürek | Biogas energy from animal waste | |
| CN106635210A (zh) | 一种喜温嗜酸硫杆菌去除沼气中硫化氢的方法 | |
| CN106554837B (zh) | 一种含铁化合物和喜温嗜酸硫杆菌联合去除沼气中硫化氢的方法 | |
| Ossinga | Application of iron oxide nanoparticles for biogas yield optimization from winery solid waste and sorghum stover | |
| CN108892346A (zh) | 一种养猪场猪粪便发酵产生沼气发电方法及其系统 | |
| Xin et al. | Effect of Biochar on Methane Production and Structural Characteristics in the Anaerobic Digestion (AD) of Rape Straw. | |
| CN105130149B (zh) | 一种回收利用柑橘皮渣和脱水污泥发酵生产沼气的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110720 Termination date: 20140109 |