CN114874036A - 实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法,属于资源综合利用技术领域,针对农产品农残检后残渣难以处理的问题,利用EM菌处理降解农产品检后残渣中的乙腈,通过选择合适的微生物,优化参数,能够快速降解农产品农残检后残渣中的乙腈,将其CN‑分解为CO2和NH3,从而彻底脱除氰化物,再将其与动物粪便均匀混合高温发酵进行无废处理,作为肥料循环使用,培育果蔬植株,实现果蔬产品农残检测及果蔬残渣垃圾培育循环使用一体化,投入成本较低,不仅减轻乙腈对环境的污染,而且实现了绿色经济双赢。
Description
技术领域
本发明属于资源综合利用技术领域,具体涉及一种实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法。
背景技术
近年来,随着经济的发展和社会的进步,人们的生活水平较之前相比获得显著改善与提高,人们逐渐认识到化学农药的不合理使用会给环境、人体带来危害。有机农药的重复使用,导致化学农药在农产品中的残留量逐渐升高,对人们的健康造成威胁,也会导致环境污染,影响产品出口,因此农产品的农药残留已成为社会各界关注的焦点。
目前,检测农产品的农药残留的化学方法主要包括气相色谱技术、液相色谱技术、质谱技术等。这些方法都需要样品前期处理才能上机检测,而样品前期处理过程需要加入大量的有机试剂比如:乙腈、正己烷、丙酮等,而乙腈相比于正己烷、丙酮在有机前处理中使用量较多,而且毒性大。乙腈是一种含氰基(R-CN)有机化合物,易通过吸入、食入、经皮肤吸收进入人体,在生物体内能够转化为剧毒物质—氰化氢和乙醛,易导致人体呼吸中枢系统和肌体循环系统紊乱,出现呼吸浅、慢而不规则,血压下降,脉搏细而慢,体温下降,阵发性抽搐,昏迷等中毒症状。当未经处理的含乙腈农产品检后残渣进入自然水域后,会引起鱼类等水生生物大批死亡,造成严重的生态环境源污染和破坏,甚至于危害人畜健康。因此如果对含有大量乙腈农产品残渣不加以采取措施进行处理而直接排放,将会对人类的健康以及生存环境造成很大的影响。
目前降解乙腈废液的方法包括:电解法、生物处理方法和臭氧和光催化氧化法。其中电解法需配置费用昂贵和能耗高的电解装置,造价高,难以大规模工业化使用;臭氧和光催化氧化法处理乙腈废液的成本高,也容易产生有毒的二次污染物;而生物酶化降解处理方法相对于以上方法,处理成本低,降解率高,更符合绿色发展理念。生物处理乙腈的方法主要是微生物降解。降解腈类微生物产生的腈水解酶是一种非常重要的工业用酶,可以在温和的条件下将氰基水解成无毒的羧基和氨。
EM菌(Effective Microorganisms)是由比嘉照夫教授研究出的一种是以光合细菌、乳酸菌、酵母菌和放线菌等5科10个属80余个微生物而成的一种复合型多功能微生物菌制剂,具有组成复杂、结构稳定、功能广泛的特点。目前已被广泛应用于农业、畜牧业、环保等领域,以促进植物生长、生物有机肥发酵、生态环境治理等多方面。因此本发明提出了用EM菌降解农产品检后残渣中乙腈的方法而实现对农产品检后残渣中乙腈的再利用。
发明内容
本发明解决的技术问题:提供一种实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法,本发明利用EM菌处理降解农产品检后残渣中的乙腈,通过选择合适的微生物,优化参数,能够快速降解农产品农残检后残渣中的乙腈,将其CN-分解为CO2和NH3,从而彻底脱除氰化物,再将其与动物粪便均匀混合后,经过高温发酵进行无废处理,作为肥料循环使用,培育果蔬植株,实现果蔬产品农残检测及果蔬残渣垃圾培育循环使用一体化。
本发明采用的技术方案:实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法,包括以下步骤:
步骤1)活化EM菌:采用超纯水和5%的葡萄糖对EM菌原液进行活化,其容积份取量:超纯水200份,不超过超纯水量10%的5%的葡萄糖,EM菌原液20份;活化时,在烧杯内量取200份的超纯水,加热煮沸至100℃,再加入5%的葡萄糖,煮沸5min,等水温自然冷却至35~40℃时,倒入灭过菌的棕色玻璃瓶中,再加入20份EM菌原液,密闭、避光在恒温35℃的培养箱中培养3~4天,直至闻到酸甜味或PH值降至3~5时,即为活化完成;
步骤2):取农产品检后残渣100份,其中包括了50份的乙腈和50份的水;取活化后的EM菌株2份,加入到100份的农产品检后残渣的培养基中,在20℃~50℃的培养箱中降解乙腈,降解时间7~8天;然后通过气相色谱检测乙腈浓度;
步骤3):利用气相色谱检测结果计算乙腈降解率,计算公式如下:
式中,X为乙腈的生物降解率;C0为未接菌对照培养液中乙腈的浓度g/mL;Cx为接菌培养液中乙腈的浓度g/mL;
步骤4):将乙腈降解处理后的农产品检后残渣与动物粪便进行混合发酵,使其与分解的氨气充分混合,增加肥料的效能。
上述步骤2)中,所述培养箱中降解乙腈的温度取20℃、30℃、35℃、40℃或50℃。
上述步骤2)中,气相色谱检测时,每24小时对培养箱中乙腈降解液中的上清液进行离心,过有机滤膜,上机处理后,进行气相色谱谱图分析;气相色谱检测条件:Trace 1300型气相色谱仪,FID检测器;色谱柱:内涂14%OV-1701大口径毛细管柱30m×0.53mm;温度条件:进样口260℃,柱温80℃,检测器300℃;气体流量:高纯氮气分压0.6kPa、氢气90mL/min、空气115mL/min;进样量1μL。
本发明与现有技术相比的优点:
本方案针对农产品农残检后残渣难以处理的问题,提出的一种利用EM菌处理降解农产品检后残渣中的乙腈,通过选择合适的微生物,优化参数,能够快速降解农产品农残检后残渣中的乙腈,将其CN-分解为CO2和NH3,从而彻底脱除氰化物,再将其与动物粪便均匀混合高温发酵进行无废处理,作为肥料循环使用,培育果蔬植株,实现果蔬产品农残检测及果蔬残渣垃圾培育循环使用一体化,投入成本较低,不仅减轻乙腈对环境的污染,而且实现了绿色经济双赢。
附图说明
图1为本发明实施例中不同温度下残渣中乙腈降解率对比图;
图2为本发明实施例中不同温度下残渣中乙腈降解变化图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参阅图1-2,详述本发明的实施例。
实施例1:
实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法,包括以下步骤:
步骤1)活化EM菌:采用超纯水和5%的葡萄糖对EM菌原液进行活化,其容积份取量为:超纯水200份,20份的5%葡萄糖,EM菌原液20份。活化时,在烧杯内量取200份的超纯水,加热煮沸至100℃,再加入20份的5%的葡萄糖,煮沸5min,等水温自然冷却至35~40℃时,倒入灭过菌的棕色玻璃瓶中,再加入20份EM菌原液,密闭、避光在恒温35℃的培养箱中培养3~4天,直至闻到酸甜味或PH值降至3-5时,即为活化完成;
步骤2):取农产品检后残渣100份,其中包括了50份的乙腈和50份的水;取活化后的EM菌株2份,加入到100份的农产品检后残渣的培养基中,在20℃~50℃的培养箱中降解乙腈,降解时间7~8天;然后通过气相色谱检测乙腈浓度;
气相色谱检测时,每24小时对培养箱中乙腈降解液中的上清液进行离心,过有机滤膜,上机处理后,进行气相色谱谱图分析;气相色谱检测条件:Trace 1300型气相色谱仪,FID检测器;色谱柱:内涂14%OV-1701大口径毛细管柱30m×0.53mm;温度条件:进样口260℃,柱温80℃,检测器300℃;气体流量:高纯氮气分压0.6kPa、氢气90mL/min、空气115mL/min;进样量1μL。
步骤3):利用气相色谱检测结果计算乙腈降解率,计算公式如下:
式中,X为乙腈的生物降解率;C0为未接菌对照培养液中乙腈的浓度g/mL;Cx为接菌培养液中乙腈的浓度g/mL;
步骤4):将乙腈降解处理后的农产品检后残渣与动物粪便进行混合发酵,使其与分解的氨气充分混合,增加肥料的效能。
实施例2:
实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法,包括以下步骤:
步骤1)活化EM菌:烧杯内量取200mL的超纯水,加热煮沸至100℃,再加入20mL的5%葡萄糖,煮沸5min,等水温自然冷却至35-40℃时,倒入灭过菌的棕色玻璃瓶中,再加入20mLEM菌原液,密闭,避光在恒温35℃的培养箱中培养3-4天,直至闻到酸甜味或PH值降至3-5时,即为活化完成;
步骤2):取农产品检后残渣100mL,其中包括50mL乙腈和和50mL水,取活化后的EM菌株2mL,加入到农产品检后残渣的培养基中,在35℃的培养箱中降解乙腈,降解时间8天;
在适宜温度下,可以利用EM菌降解乙腈,做3个平行样,然后通过气相色谱检测乙腈浓度,取其平均值,同时做空白对照(不添加EM菌)。
气相色谱检测时,每24小时对培养箱中乙腈降解液中的上清液进行离心,过有机滤膜,上机处理后,进行气相色谱谱图分析;气相色谱检测条件:Trace 1300型气相色谱仪,FID检测器;色谱柱:内涂14%OV-1701大口径毛细管柱30m×0.53mm;温度条件:进样口260℃,柱温80℃,检测器300℃;气体流量:高纯氮气分压0.6kPa、氢气90mL/min、空气115mL/min;进样量1μL。
步骤3):利用气相色谱检测结果计算乙腈降解率,计算公式如下:
式中,X为乙腈的生物降解率;C0为未接菌对照培养液中乙腈的浓度g/mL;Cx为接菌培养液中乙腈的浓度g/mL;
经计算的35℃的培养箱中乙腈率为44.24%。
步骤4):将乙腈降解处理后的农产品检后残渣与动物粪便进行混合发酵,使其与分解的氨气充分混合,增加肥料的效能。
实施例3:
实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法,本实施例中通过在不同温度下降解乙腈,并对降解率进行对比。具体包括以下步骤:
步骤1)活化EM菌:烧杯内量取200mL的超纯水,加热煮沸至100℃,再加入20mL的5%葡萄糖,煮沸5min,等水温自然冷却至35-40℃时,倒入灭过菌的棕色玻璃瓶中,再加入20mLEM菌原液,密闭、避光在恒温35℃的培养箱中培养3-4天,直至闻到酸甜味或PH值降至3-5时,即为活化完成;
步骤2):取农产品检后残渣100mL,其中包括50mL乙腈和和50mL水,取活化后的EM菌株2mL,加入到农产品检后残渣的培养基中;分别在不同的温度下(20℃、30℃、35℃、40℃、50℃)的培养箱中降解乙腈,降解时间8天;
每24小时对培养箱中乙腈降解液中的上清液进行离心,过有机滤膜,上机处理后,进行气相色谱谱图分析。通过气相检测,做3个平行样,取其平均值,同时做空白对照(不添加EM菌)。
气相色谱检测条件:Trace 1300型气相色谱仪,FID检测器;色谱柱:内涂14%OV-1701大口径毛细管柱30m×0.53mm;温度条件:进样口260℃,柱温80℃,检测器300℃;气体流量:高纯氮气分压0.6kPa、氢气90mL/min、空气115mL/min;进样量1μL。
步骤3):利用气相色谱检测结果计算乙腈降解率,计算公式如下:
式中,X为乙腈的生物降解率;C0为未接菌对照培养液中乙腈的浓度g/mL;Cx为接菌培养液中乙腈的浓度g/mL;
经过8天降解后,发现残渣的颜色由翠绿色变成黄绿色,如图2所示。当培养温度小于50℃时,随着培养温度的升高,残渣中乙腈的浓度逐渐减小。在不同的温度下(20℃、30℃、35℃、40℃、50℃),EM菌对残渣中乙腈的降解率分别为31.47%、41.46%、44.24%、47.66%、68.31%,如图1所示。
步骤4):将乙腈降解处理后的农产品检后残渣与动物粪便进行混合发酵,使其与分解的氨气充分混合,增加肥料中氮素(氨)的含量,提高有机肥的氮的含量,进而提高肥效。
综上,本发明针对农产品农残检后残渣难以处理的问题,利用EM菌处理降解农产品检后残渣中的乙腈,通过选择合适的微生物,优化参数,能够快速降解农产品农残检后残渣中的乙腈,将其CN-分解为CO2和NH3,从而彻底脱除氰化物,再将其与动物粪便均匀混合高温发酵进行无废处理,作为肥料循环使用,培育果蔬植株,实现果蔬产品农残检测及果蔬残渣垃圾培育循环使用一体化,投入成本较低,不仅减轻乙腈对环境的污染,而且实现了绿色经济双赢。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内,不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1)活化EM菌:采用超纯水和5%的葡萄糖对EM菌原液进行活化,其容积份取量为:超纯水200份,不超过超纯水量10%的5%的葡萄糖,EM菌原液20份;活化时,在烧杯内量取200份的超纯水,加热煮沸至100℃,再加入5%的葡萄糖,煮沸5min,等水温自然冷却至35~40℃时,倒入灭过菌的棕色玻璃瓶中,再加入20份EM菌原液,密闭、避光在恒温35℃的培养箱中培养3~4天,直至闻到酸甜味或PH值降至3~5时,即为活化完成;
步骤2):取农产品检后残渣100份,其中包括了50份的乙腈和50份的水;取活化后的EM菌株2份,加入到100份的农产品检后残渣的培养基中,在20℃~50℃的培养箱中降解乙腈,降解时间7~8天;然后通过气相色谱检测乙腈浓度;
步骤3):利用气相色谱检测结果计算乙腈降解率,计算公式如下:
式中,X为乙腈的生物降解率;C0为未接菌对照培养液中乙腈的浓度g/mL;Cx为接菌培养液中乙腈的浓度g/mL;
步骤4):将乙腈降解处理后的农产品检后残渣与动物粪便进行混合发酵,使其与分解的氨气充分混合,增加肥料的效能。
2.根据权利要求1所述的实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法,其特征在于:上述步骤2)中,所述培养箱中降解乙腈的温度取20℃、30℃、35℃、40℃或50℃。
3.根据权利要求1或2所述的实验室农产品检后残渣中乙腈的酶化处理方法,其特征在于:上述步骤2)中,气相色谱检测时,每24小时对培养箱中乙腈降解液中的上清液进行离心,过有机滤膜,上机处理后,进行气相色谱谱图分析;气相色谱检测条件:Trace 1300型气相色谱仪,FID检测器;色谱柱:内涂14%OV-1701大口径毛细管柱30m×0.53mm;温度条件:进样口260℃,柱温80℃,检测器300℃;气体流量:高纯氮气分压0.6kPa、氢气90mL/min、空气115mL/min;进样量1μL。
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