一种黄粉虫降解废弃pvc塑料膜的方法
技术领域
1.本发明涉及塑料降解技术领域，尤其涉及一种黄粉虫降解废弃pvc塑料膜的方法。
背景技术：
2.塑料由于具有高度的化学惰性，很难甚至几乎无法被生物降解。被抛弃的塑料垃圾严重损害环境，造成视觉污染，引起白色污染。此外，废旧塑料还具有众多危害：会造成土壤恶化，影响作物生长，被牲畜误食后还会造成牲畜生病甚至死亡；塑料垃圾被抛入河流、湖泊又会影响航运，使水质变坏；塑料中的添加剂存在致癌作用，影响生物机体内激素类物质的正常生理功能，引起非金属的急性中毒或是重金属的慢性中毒。pvc是世界上产量最大的塑料产品之一，价格便宜，应用广泛，其中pvc膜领域对pvc的消费位居第三，约占10％左右，pvc膜一般用于温室、塑料大棚及地膜之用。由于pvc是不可降解塑料，因此大量废弃的pvc膜不可避免的对环境造成巨大污染。
3.目前，处理废弃塑料的主要方法有填埋法、焚烧法、化学处理法等。采用传统生活垃圾填埋技术治理白色污染，存在一定的问题。如非降解塑料由于其惰性结构的原因，掩埋地下很难被生物降解，不仅影响土壤结构，而且污染地下水；投资大、运行费用高、占地面积大；此外还将浪费大量可回收利用的废旧塑料的价值。填埋法没有根本解决塑料污染问题。而废弃塑料焚烧法虽然彻底，但是对大气造成了严重污染，塑料的化学分解技术(又称再生利用技术)包括醇解法、水解法、裂解转化法，即在溶剂和催化剂存在的条件下，使高分子聚合物分解为单体进行回收利用，其费用高并产生二次污染。由于非改性塑料的不易生物降解性，关于其生物降解的研究很少，如何釆用生物法治理塑料且产生环境和生态效益成为当今世界性的难题。
技术实现要素：
4.本发明旨在至少克服上述现有技术的缺点与不足其中之一，提供一种黄粉虫降解废弃pvc塑料膜的方法。本发明目的基于以下技术方案实现：
5.本发明提供了一种黄粉虫降解废弃pvc塑料膜的方法，包括以下步骤：
6.s1、预处理：将废弃pvc塑料膜切割成小块后，然后在表面铺设一层预处理剂，所述预处理剂包括以下重量份的原料：胆碱氨基酸离子液体8～20份、发酵饲料8～20份、甜菜碱6～15份、多糖6～15份、水30～50份，所述发酵饲料的原料包括秸秆、玉米、黄粉虫尸体，还包括麦麸和/或米糠；
7.s2、培养准备：将预处理后的废弃pvc塑料膜置于培养箱底部，然后将黄粉虫均匀置入培养箱内，再在黄粉虫上覆盖废弃pvc塑料膜；
8.s3、培养过程：培养过程中保持培养箱内的温度为23～29℃，湿度为60％～80％，每隔3～7天喷洒无菌水补充水分。
9.胆碱氨基酸离子液体，属于碱性离子液体，具有催化降解塑料的作用，还具有较好的生物相容性，易于生物降解；因此将其用于pvc的预处理，一方面能够促进pvc三维结构网
络的打散、降低连接紧密度，另一方面在黄粉虫取食pvc后，绝大部分能够在虫体内被降解，若经粪便排出后也在环境中降解，不会造成环境污染。胆碱和氨基酸还属于黄粉虫生长所需的营养物质，有文献报道将氨基酸用于黄粉虫降解塑料的诱食剂。发酵饲料中含有可降解塑料的肠道菌，发挥降解塑料的作用，还含有可供黄粉虫生长的营养物质，促进消化、增强食欲。甜菜碱，一方面能够使生物饲料的口感偏甜，符合黄粉虫的口感，能大大增加黄粉虫的食量以及进食速度，提高pvc塑料降解效率，使黄粉虫的体重能够保持正常速率增长。另一方面，甜菜碱能够使生物饲料中含有硫基氨基酸，使黄粉虫和大麦虫能够满足自身的营养需求，合成必需的氨基酸，有利于对于生物饲料中其他物质的吸收利用。多糖，不仅能够提高食欲，还有调节黄粉虫体内微生物菌群的作用，促进对pvc塑料的消化，提高黄粉虫的营养吸收能力，保持较好的存活率和体重增长率。
10.优选地，步骤s1中所述预处理之前还包括：将废弃pvc塑料膜置于阳光下暴晒3～10天或紫外光处理1～6天，预先使pvc塑料膜的结构结合紧密度降低，辅助降解。
11.优选地，步骤s1中所述预处理的温度为20～50℃，时间为6～48h。
12.优选地，步骤s1中所述胆碱氨基酸离子液体中的氨基酸包括甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、精氨酸中的一种或多种。
13.优选地，步骤s1中所述多糖包括α-葡聚糖寡糖、菊粉、低聚果糖中的一种或多种。α-葡聚糖低聚糖是一种碳水化合物分子，具有生物选择性和水结合能力。它通过刺激有益的微生物菌群和维持这些良性生物体生长的必要条件，帮助重建和支持皮肤微生物菌群。菊粉是一种天然的水溶性膳食纤维，可调节肠道微生物菌群，增加消化和食欲。低聚果糖，是一种水溶性膳食纤维，具有调节肠道菌群的作用。本发明使用的多糖不仅能够提高食欲，还有调节黄粉虫体内微生物菌群的作用，促进对pvc塑料的消化，提高黄粉虫的营养吸收能力，保持较好的存活率和体重增长率。
14.优选地，步骤s1中所述秸秆包括麦草、稻草、玉米秆中的一种或多种。
15.优选地，步骤s1中所述预处理剂与pvc塑料膜的质量比为1～30:100。
16.优选地，步骤s2中所述黄粉虫的体长为1.5～2.5cm。
17.优选地，步骤s2中所述黄粉虫与原始废弃pvc塑料膜的质量比为50～200:1。
18.优选地，步骤s3中所述培养过程中每天清理死亡的黄粉虫尸体，可用于步骤s1中所述发酵饲料的原料，每2～4天记录一次存活的黄粉虫数量、pvc膜重量和黄粉虫净重。
19.本发明可至少取得如下有益效果其中之一：
20.本发明的预处理剂，以碱性胆碱氨基酸离子液体和发酵饲料为降解塑料的助剂，辅以甜菜碱和多糖作为诱食剂、促消化剂和营养补充剂，能够与pvc塑料膜的三维空间结构的网络骨架的官能团结合，使其三维空间结构的结合紧密度降低，结构变松散，便于黄粉虫取食后在肠道菌群的作用下全面降解，同时预处理剂还能提高黄粉虫的食欲和进食速度，提高pvc塑料降解效率，保持黄粉虫以正常速率生长。
21.本发明提供的pvc塑料膜降解方法，效果好、效率高，还能保持良好的黄粉虫存活率和增长率，降解过程绿色安全，适合推广应用。
具体实施方式
22.下面将对本发明的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。
23.本发明的优选实施例，提供了一种黄粉虫降解废弃pvc塑料膜的方法，包括以下步骤：
24.s1、预处理：将废弃pvc塑料膜切割成小块后，然后在表面铺设一层预处理剂，预处理剂包括以下重量份的原料：胆碱氨基酸离子液体8～20份、发酵饲料8～20份、甜菜碱6～15份、多糖6～15份、水30～50份，发酵饲料的原料包括秸秆、玉米、黄粉虫尸体，还包括麦麸和/或米糠；
25.s2、培养准备：将预处理后的废弃pvc塑料膜置于培养箱底部，然后将黄粉虫均匀置入培养箱内，再在黄粉虫上覆盖废弃pvc塑料膜；
26.s3、培养过程：培养过程中保持培养箱内的温度为23～29℃，湿度为60％～80％，每隔3～7天喷洒无菌水补充水分。
27.其中，步骤s1中预处理的温度为20～50℃，时间为6～48h；胆碱氨基酸离子液体中的氨基酸包括甘氨酸、丝氨酸、脯氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸、精氨酸中的一种或多种；多糖包括α-葡聚糖寡糖、菊粉、低聚果糖中的一种或多种；发酵饲料的原料包括秸秆20～50份、玉米8～20份、黄粉虫尸体0.2～2.5份，还包括麦麸10～30份和/或米糠10～30份；秸秆包括麦草、稻草、玉米秆中的一种或多种；预处理剂与pvc塑料膜的质量比为1～30:100。优选预处理之前还包括：将废弃pvc塑料膜置于阳光下暴晒3～10天或紫外光处理1～6天，预先使pvc塑料膜的结构结合紧密度降低，辅助降解。
28.步骤s2中黄粉虫的体长为1.5～2.5cm；黄粉虫与原始废弃pvc塑料膜的质量比为50～200:1。
29.步骤s3中培养过程中每天清理死亡的黄粉虫尸体、可用于步骤s1中发酵饲料的原料，每2～4天记录一次存活的黄粉虫数量、pvc膜重量和黄粉虫净重。
30.以下是具体实施例。
31.实验所用材料及仪器均为市售。实施例1～5中，发酵饲料的原料包括麦草17份、玉米秆15份、玉米15份、麦麸20份，以及黄粉虫尸体1份。培养箱底部和黄粉虫上覆盖的废弃pvc塑料膜，二者质量比约为1:1，且黄粉虫上覆盖的废弃pvc塑料膜不能阻碍黄粉虫的呼吸。
32.实施例1
33.一种黄粉虫降解废弃pvc塑料膜的方法，包括以下步骤：
34.s1、预处理：将废弃pvc塑料膜切割成小块后，然后在表面铺设一层预处理剂，预处理剂包括以下重量份的原料：胆碱甘氨酸离子液体8份、发酵饲料20份、甜菜碱15份、α-葡聚糖寡糖6份、水35份，其中，预处理剂与pvc塑料膜的质量比为1:20，预处理的温度为25℃，时间为36h。
35.s2、培养准备：将预处理后的废弃pvc塑料膜置于培养箱底部，然后将体长为2cm左右、体态相似的黄粉虫均匀置入培养箱内，再在黄粉虫上覆盖废弃pvc塑料膜；黄粉虫与原始废弃pvc塑料膜的质量比为50:1。
36.s3、培养过程：培养过程中保持培养箱内的温度为23～26℃，湿度为60％～65％，
每隔4天喷洒无菌水补充水分。培养过程中每天清理死亡的黄粉虫尸体、可用于发酵饲料的原料，每3天记录一次存活的黄粉虫数量、pvc膜重量和黄粉虫净重。
37.实施例2
38.一种黄粉虫降解废弃pvc塑料膜的方法，包括以下步骤：
39.s1、预处理：将废弃pvc塑料膜切割成小块后，然后在表面铺设一层预处理剂，预处理剂包括以下重量份的原料：胆碱脯氨酸离子液体10份、胆碱精氨酸离子液体8份、发酵饲料10份、甜菜碱6份、菊粉5份、低聚果糖10份、水50份，其中，预处理剂与pvc塑料膜的质量比为1:4，预处理的温度为40℃，时间为20h。
40.s2、培养准备：将预处理后的废弃pvc塑料膜置于培养箱底部，然后将体长为2cm左右、体态相似的黄粉虫均匀置入培养箱内，再在黄粉虫上覆盖废弃pvc塑料膜；黄粉虫与原始废弃pvc塑料膜的质量比为150:1。
41.s3、培养过程：培养过程中保持培养箱内的温度为24～28℃，湿度为75％～80％，每隔5天喷洒无菌水补充水分。培养过程中每天清理死亡的黄粉虫尸体、可用于发酵饲料的原料，每3天记录一次存活的黄粉虫数量、pvc膜重量和黄粉虫净重。
42.实施例3
43.一种黄粉虫降解废弃pvc塑料膜的方法，包括以下步骤：
44.s0、光辅助降解：将废弃pvc塑料膜置于阳光下暴晒7天，预先使pvc塑料膜的结构结合紧密度降低，辅助降解。步骤s1～s3同实施例2。
45.实施例4
46.一种黄粉虫降解废弃pvc塑料膜的方法，包括以下步骤：
47.s0、光辅助降解：将废弃pvc塑料膜置于阳光下暴晒7天，预先使pvc塑料膜的结构结合紧密度降低，辅助降解。
48.s1、预处理：将废弃pvc塑料膜切割成小块后，然后在表面铺设一层预处理剂，预处理剂包括以下重量份的原料：胆碱苯丙氨酸离子液体12份、发酵饲料16份、甜菜碱12份、菊粉10份、水40份，其中，预处理剂与pvc塑料膜的质量比为1:5，预处理的温度为30℃，时间为24h。
49.s2、培养准备：将预处理后的废弃pvc塑料膜置于培养箱底部，然后将体长为2cm左右、体态相似的黄粉虫均匀置入培养箱内，再在黄粉虫上覆盖废弃pvc塑料膜；黄粉虫与原始废弃pvc塑料膜的质量比为100:1。
50.s3、培养过程：培养过程中保持培养箱内的温度为24～27℃，湿度为65％～70％，每隔5天喷洒无菌水补充水分。培养过程中每天清理死亡的黄粉虫尸体、可用于发酵饲料的原料，每3天记录一次存活的黄粉虫数量、pvc膜重量和黄粉虫净重。
51.实施例5
52.一种黄粉虫降解废弃pvc塑料膜的方法，包括以下步骤：
53.s0、光辅助降解：将废弃pvc塑料膜置于紫外光下处理2天，预先使pvc塑料膜的结构结合紧密度降低，辅助降解。
54.s1、预处理：将废弃pvc塑料膜切割成小块后，然后在表面铺设一层预处理剂，预处理剂包括以下重量份的原料：胆碱丝氨酸离子液体10份、胆碱谷氨酸离子液体5份、发酵饲料13份、甜菜碱10份、α-葡聚糖寡糖5份、菊粉6份、水40份，其中，预处理剂与pvc塑料膜的质
量比为1～30:100，预处理的温度为35℃，时间为15h。
55.s2、培养准备：将预处理后的废弃pvc塑料膜置于培养箱底部，然后将体长为2cm左右、体态相似的黄粉虫均匀置入培养箱内，再在黄粉虫上覆盖废弃pvc塑料膜；黄粉虫与原始废弃pvc塑料膜的质量比为120:1。
56.s3、培养过程：培养过程中保持培养箱内的温度为24～26℃，湿度为65％～75％，每隔5天喷洒无菌水补充水分。培养过程中每天清理死亡的黄粉虫尸体、可用于发酵饲料的原料，每3天记录一次存活的黄粉虫数量、pvc膜重量和黄粉虫净重。
57.对比例1
58.去除胆碱氨基酸离子液体，预处理剂的用量不变，即预处理剂中其余物质按比例增加，其余同实施例5。
59.对比例2
60.不加预处理剂(即去除步骤s1)，其余同实施例5。
61.分别采用实施例1～5和对比例1～2提供的方法降解pvc膜，每种方法平行设置3组试验；另外以喂食麦麸的黄粉虫作为对照，平行设置3组试验。每3天计算pvc膜的降解率、黄粉虫的存活率和黄粉虫的体重增长率，取3组试验的平均值，测试结果列于表1。
62.表1.pvc膜的降解率
[0063] 3天(％)6天(％)9天(％)12天(％)15天(％)18天(％)实施例114.127.338.147.855.663.2实施例213.726.137.248.556.764.8实施例315.330.643.150.560.567.4实施例415.630.344.551.761.368.1实施例516.231.445.352.261.970.7对比例112.126.335.641.950.159.4对比例210.824.530.438.142.352.6对照组000000
[0064]
由表1数据可知，本发明对pvc膜具有优异的降解效果；实施例2与实施例3对比发现，光辅助能够预先使pvc塑料膜的结构结合紧密度降低，辅助提高pvc膜的降解效果；实施例5与对比例1～2对比发现，胆碱氨基酸离子液体和预处理剂处理对pvc膜的降解影响很大，预处理剂中胆碱氨基酸离子液体对降解效果的影响最大，因其具有催化降解塑料的作用。
[0065]
表2.黄粉虫的存活率
[0066] 3天(％)6天(％)9天(％)12天(％)15天(％)18天(％)实施例110097.296.696.295.094.3实施例210097.096.595.694.894.2实施例310096.896.696.095.594.0实施例410097.096.896.395.294.6实施例510097.296.896.295.094.8对比例110096.596.395.294.393.6对比例210095.094.594.092.784.5
对照组10097.597.597.597.297.2
[0067]
由表2数据可知，本发明在优异降解率的情况下还能保证较高的黄粉虫存活率；实施例5与对比例1～2对比发现，胆碱氨基酸离子液体对黄粉虫存活率有一定影响，预处理剂对黄粉虫存活率影响较大，这是由于预处理剂中的胆碱氨基酸离子液体和其他成分，能为黄粉虫的生长提供所需营养。
[0068]
表3.黄粉虫的体重增长率
[0069] 3天(％)6天(％)9天(％)12天(％)15天(％)18天(％)实施例14.733.537.137.845.652.1实施例24.534.436.939.248.454.0实施例34.635.836.738.947.153.2实施例44.436.637.438.546.554.7实施例54.935.238.140.347.658.5对比例14.130.433.236.743.451.8对比例23.328.728.127.525.331.6对照组5.244.546.048.458.076.5
[0070]
由表3数据可知，本发明在优异降解率的情况下还能保证较高的黄粉虫体重增长率；实施例5与对比例1～2对比发现，胆碱氨基酸离子液体对黄粉虫体重增长率有一定影响，预处理剂中其他成分对黄粉虫体重增长率的影响较大，因为这些成分能提高黄粉虫的食欲和进食速度。
[0071]
综上，本发明提供的pvc塑料膜降解方法，效果好、效率高，还能保持良好的黄粉虫存活率和增长率，降解过程绿色安全，适合推广应用。
[0072]
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。