黑曲霉菌对废旧电缆聚乙烯降解效果及反应机理研究

近年来,随着电缆批量退役,有机固体废物大量堆积,严重威胁环境清洁和人类生命健康。微生物降解废旧电缆比传统的焚烧填埋更为清洁、经济,因此可以采用菌群降解手段实现废旧电缆环保处理。为了研究微生物降解废弃聚乙烯(PE)组分的过程,该文选取黑曲霉菌对聚乙烯粉末进行降解处理,利用傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)进行官能团分析及样品表面碳、氧元素的含量分析,使用X射线衍射实验(XRD)进行样品的晶体结构分析,采用差示扫描量热-热重分析(DSC-TGA)联用热分析方法开展样品的变温热性能分析,同时基于扫描电子显微镜(SEM)进行10 000~50 000倍下样品的微观形貌观测。实验结果表明,在黑曲霉菌降解低密度聚乙烯的过程中发生了氧化反应,产生了羟基、羰基等亲水基团,在菌群处理聚乙烯天数为14天时,氧元素含量从1.38%增加至13.60%,同时聚乙烯结晶度从53.4%下降到34.18%,起始热解温度降低200℃,最终热解温度降低10℃,熔融峰降低0.87 mW/mg,表面形貌出现明显的孔隙和沟壑。该文解析了黑曲霉菌降解低密度聚乙烯的化学机制为醇化、羰基化以及酶促氧化反应。