[发明专利]一种利用微生物再生废橡胶的方法

说明书

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。