生物基材料中降解实验检测方案(生物降解测试系统)

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一、实验目的　　模拟在强烈需氧堆肥的条件下，测定实验材料的最终需氧生物分解能力和质量损失，并确定实验材料的崩解程度。二、实验原理　　生物基材料在微生物的作用下，消耗氧气分解产生二氧化碳、水等无机物，产生的二氧化碳通过高精度红外传感器进行实时监测。样品实际二氧化碳释放量与该样品理论二氧化碳释放量的百分比，即为生物降解率。　　当试验结束时，可以用于确定实验材料的崩解程度，也用于测定实验材料的质量损失。三、实验材料　　1、蒸馏水　　2、腐熟堆肥（3-4个月肥龄，托摩根生物提供）　　3、薄层色谱级（TLC）纤维素　　4、5mol氢氧化钠溶液　　5、2mol稀硫酸溶液　　6、变色硅胶四、实验仪器       五、实验步骤　　1、准备堆肥　　称取托摩根生物出品的足量的堆肥，堆肥肥龄为3-4个月的腐熟堆肥，湿度在55%-60%，pH为7.0-9.0之间。　　2、准备实验材料和参比材料　　实验材料的型式包括粒状、粉末状、薄膜、或简单形状（比如哑铃型）。每一件试样的最大表面积大约为2cm×2cm 如果试样原件超过该尺寸，则应加以减小，也可以使用研磨仪，将试样研磨成粉末状用于检测。　　使用薄层色谱级（TLC）纤维素作为正控制参比材料，粒度小于20μm。　　3、开始实验　　3.1 接通M9000的电源，设定温度58℃，开启内循环，开始加热；　　3.2 按照下表所示，在反应瓶中加入对应的物质。　　注：反应瓶体积为3L；混合物约占反应瓶体积的3/4。　　3.3 在9个脱碳瓶内分别加入400ml 5mol/L的氢氧化钠溶液；　　3.4 在9个除氨瓶内分别加入200ml 2mol/L的稀硫酸溶液；　　3.5 将反应瓶、脱碳瓶、除氨瓶分别放在对应的卡槽位点，固定好，然后用硅胶软管连接试验体系；　　3.6 打开主机、电脑记录数据；　　3.7 开启曝氧通气，调节气体流量计，建议气流量设定在100-200ml/L；　　3.8 试验周期不超过6个月，如果还能观测到明显的生物分解现象，则试验期应当延长到恒定平稳阶段为止。　　4、结束实验　　4.1 如果要测定实验材料的质量损失，则称量每一个反应瓶中试验混合物的质量；　　4.2 从每个反应瓶中取出试验混合物，测定总干固体和挥发性固体；　　4.3 记录实验材料性状的直观观察结果的详细情况，以确定其崩解程度。　　5、结果的有效性　　5.1 45天后参比材料的生物分解百分率超过70%；　　5.2 试验结束时，各组中每个反应体系的生物分解百分率之间的相对偏差不超过20%；　　5.3 在实验前10天，空白容器中接种物产生50mg CO2/g挥发性固体（平均值）至150mg CO2/g挥发性固体（平均值）。六、结果计算　　1、计算二氧化碳的理论释放量　　按照以下公式计算实验材料的理论二氧化碳释放量（ThCO2），以（g）表示：式中：　　MTOT表示实验开始时加入反应瓶中实验材料的总干固体，单位为（g）　　CTOT表示实验材料中总有机碳与总干固体的比，单位为克每克（g/g）　　44和12分别表示二氧化碳的分子量和碳的原子量　　2、计算生物分解百分率　　每个试验周期采用下式根据累计释放的二氧化碳量，计算实验材料的生物分解百分率DT（%）；       式中：　　（CO2）T表示每个含有实验混合物的反应瓶累计释放的二氧化碳量，单位为克每个容器（g/容器）　　（CO2）T表示空白容器累计释放的二氧化碳量的平均值，单位为克每个容器（g/容器）　　ThCO2表示实验材料产生的理论二氧化碳量，单位为克每个容器（g/容器）　　如果每个结果的相对偏差小于20%，则计算平均生物分解百分率，否则，单独使用每个反应瓶的数值。　　使用同样的方法计算参比材料的生物分解率。　　3、计算质量损失　　根据挥发性固体含量，按照GB/T 19277.1的附录C计算质量损失。七、实验报告　　材料降解实验报告    　　实验结果：    　　有效性判断依据：　　45d后参比材料的生物分解百分率是否＞70%？　　□是              □否　　试验结束时不同容器的参比材料的生物分解百分率的相对偏差是否＜20%？　　□是              □否　　试验前10d内空白容器产生的二氧化碳量的平均值是否在50mg CO2/g挥发性固体至150mg CO2/g挥发性固体？　　□是              □否　　根据释放出二氧化碳量计算的生物分解百分率　　实验材料或参比材料：                       TOC：         g/g  ThCO2：        g/容器     　　（CO2）B——实测空白试验产生的累计二氧化碳量；　　（CO2）t——在t时间实测的试验材料或参比材料所产生的累计二氧化碳量。　　计算：            　　根据有机物质量损失计算的生物分解百分率　　实验材料：                          参比材料：                                    　　缩写：com=接种物，mat=试验材料，mix=试验材料和接种物的试验混合物，ves=试验容器，wat=水　　下标：w=潮湿材料，d=总干固体，v=挥发性固体，d/w=总干固体与潮湿材料质量之比，v/d=挥发性固体与总干固体之比，deg=分解的试验材料，f=实验容器，s=试验开始，e=试验结束，y=空试验容器（空重），a=增加检查，add=加的水，B=空白（仅接种物），m=试验材料和接种物的混合物，mean=平均值。按照挥发性固体计算生物分解率：Dv=matdeg×100/matvfs