[发明专利]一种加强界面活化以高效生物降解PET的方法

说明书

本发明基于耐碱全细胞生物催化剂，利用一种界面活化剂创建了降解PET微塑料的化学‑生物联合催化体系。该方法操作步骤如下：首先按配方配制碱性液体培养基；然后，另外添加吐温系列界面活化剂，置于超声仪器中充分分散，在恒温摇床上进行界面活化2h；最后，将体系灭菌，接入耐碱菌株进行生物‑化学联合降解。该方法操作简单、绿色环保、无毒害、成本低廉，能高效地将降解界面活化，降低PET表面活化能，从而提高PET微塑料的生物‑化学联合降解效率。本发明不仅为PET微塑料的安全、彻底去除提供了有效的解决方案，还为实现其他难降解人造高分子材料的绿色处理树立了示范和引领作用。

技术领域

本发明涉及一种涤纶降解处理方法，具体涉及界面生物活化剂催化PET高效降解的方法，属于涤纶纺织加工领域。

技术背景

生物降解被认为是解决涤纶微塑料问题最安全、最彻底的方法。然而，PET是一种具有高结晶度、致密结构和高疏水表面的生物抗性高分子化合物。另外，作为一种化学合成材料，与天然产物相比，聚酯出现的时间很短，自然界还没有来得及进化出能够高效分解PET的微生物。

尽管，近些年已经报道了多种用于PET生物降解的微生物和酶，但其生产力有限。考虑到PET的降解是一种界面催化反应，界面催化剂的应用被认为是一种有效提高PET降解的方法。无论是化学降解还是生物降解，界面催化剂都可以降低表面张力，使酶和化学分子更容易与聚合物表面接触，最终提高界面反应的效率。

本发明，基于耐碱全细胞生物催化剂，利用一种界面活化剂创建了降解PET微塑料的化学-生物联合催化体系。在酶和碱性分子对PET表面侵蚀的过程中，通过应用界面活化剂来增强界面生物反应，增强生物降解的效率。由于本发明中使用的界面活化剂属于酯类，在PET生物降解的过程中也可作为碳源被微生物生长繁殖所利用。因此，不会进一步造成环境污染，符合生态染整的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有酶、微生物降解PET效率低的不足，提供了一种基于耐碱全细胞生物催化剂，利用界面活化高效降解PET的新方法。

本发明所采用的技术方案是：一种新型的基于耐碱全细胞生物催化剂，利用界面活化高效降解PET的新方法。其特征在于包括以下步骤：

(1)PET微塑料的制备：首先，将聚酯超细纤维精炼，去除表面油脂，水洗多次后充分干燥；然后，将底物粉碎至微塑料尺寸，收集过筛的PET粉体，水洗、烘干备用。

(2)界面活化作用：按照耐碱睾丸酮丛毛单胞菌的培养配方配制碱性液体培养基，另外加入0.5％-3％体积的界面活化剂。将该体系置于超声仪器中，使得PET和界面活化剂充分分散均匀，放入37℃，140rpm恒温摇床上处理2-5h，使得PET表面充分乳化。上述培养基配方如下：氯化铵1.00g/L，氢氧化钠1.4g/L，氯化钾3.7g/L，氯化钠0.50g/L，七水硫酸镁0.25g/L，PET1g/L，硼酸0.5μg/L，六水氯化铁0.2μg/L，五水硫酸锰0.4μg/L，氯化锌0.4μg/L，五水硫酸铜40.0μg/L，钼酸铵0.2μg/L。

(3)生物-化学联合降解PET微塑料：将步骤(2)中的培养基取出，在高温高压下灭菌20min，在超净台中冷却至室温后移入5％的菌液，随后放入37℃、140rpm的恒温摇床上培养3-5天。

(4)重新配制碱性液体培养基，经过界面活化、灭菌后置换20％-40％至步骤(3)中的降解体系中，继续置于37℃、140rpm的恒温培养箱中培养。如此重复降解60天。

作为优选，步骤(1)中精炼后的PET干燥方式为：冷冻干燥。

作为优选，步骤(1)中粉碎PET的方式为：物理切割，使用超离心切割仪。

作为优选，步骤(2)中超声温度30℃，超声频率40KHz，超声时间0.5h；界面活化剂为吐温20，体积为1％，界面活化时间为2h。