蛭石法生物降解實(shí)驗(yàn)（GB/T19277.1-2011）

蛭石是一種建筑用礦物黏土，廣泛認(rèn)同其特別適合作為微生物的載體，維持微生物的生存并充滿活性。本實(shí)驗(yàn)所采用的的為8-12mm的“粗糙型”蛭石。 　　蛭石，作為無(wú)機(jī)物，可以明顯減小引發(fā)效應(yīng)，從而提高實(shí)驗(yàn)的可靠性。更大的優(yōu)點(diǎn)是由于其低生物活性使空白實(shí)驗(yàn)容器中釋放極少的二氧化碳（幾乎為零），這就可以用來(lái)測(cè)定低生物分解性的一些材料。 　　使用活化蛭石得到的生物降解率和使用腐熟堆肥得到的結(jié)果是一致或十分相似的。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 　　模擬在強(qiáng)烈需氧堆肥的條件下，測(cè)定實(shí)驗(yàn)材料的最終需氧生物分解能力和質(zhì)量損失，并確定實(shí)驗(yàn)材料的崩解程度。 二、實(shí)驗(yàn)原理 　　生物基材料在微生物的作用下，消耗氧氣分解產(chǎn)生二氧化碳、水等無(wú)機(jī)物，產(chǎn)生的二氧化碳通過(guò)高精度紅外傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。樣品實(shí)際二氧化碳釋放量與該樣品理論二氧化碳釋放量的百分比，即為生物降解率。 　　當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，可以用于確定實(shí)驗(yàn)材料的崩解程度，也用于測(cè)定實(shí)驗(yàn)材料的質(zhì)量損失。 三、實(shí)驗(yàn)儀器 ? ? ?? 四、實(shí)驗(yàn)材料 　　1、蒸餾水 　　2、活化的蛭石 　　3、薄層色譜級(jí)（TLC）的纖維素 　　4、1mol氫氧化鈉溶液 　　5、0.1mol稀硫酸溶液 　　6、變色硅膠 五、實(shí)驗(yàn)步驟 　　1、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料和參比材料 　　1.1 實(shí)驗(yàn)材料的型式包括粒狀、粉末狀、薄膜、或簡(jiǎn)單形狀（比如啞鈴型）。每一件試樣的最大表層積大約為2cm×2cm 如果試樣原件高于該尺寸，則應(yīng)加以減小，也可以使用碾磨儀，將試樣碾磨成粉末狀用于檢測(cè)。 　　1.2 使用薄層色譜級(jí)（TLC）纖維素作為正控制參比材料，粒度小于20μm。 　　2、開(kāi)始實(shí)驗(yàn) 　　2.1 接通M9000的電源，設(shè)定溫度58℃，開(kāi)啟內(nèi)循環(huán)，開(kāi)始加熱； 　　2.2 按照下表所示，在反應(yīng)瓶中加入對(duì)應(yīng)的物質(zhì)。 ? ? ?? 　　?注：反應(yīng)瓶容積為2L；混合物約占反應(yīng)瓶體積的3/4。 　　2.3 在9個(gè)脫碳瓶?jī)?nèi)分別加入300ml 1mol/L的氫氧化鈉溶液； 　　2.4 在9個(gè)除氨瓶?jī)?nèi)分別加入300ml 1mol/L的稀硫酸溶液； 　　2.5 將反應(yīng)瓶、脫碳瓶、除氨瓶分別放在對(duì)應(yīng)的卡槽位點(diǎn)，固定好，然后用硅膠軟管連接試驗(yàn)體系； 　　2.6 打開(kāi)主機(jī)、電腦記錄數(shù)據(jù)； 　　2.7 開(kāi)啟曝氧通氣，調(diào)節(jié)氣體流量計(jì)，建議氣流量設(shè)定在10-25ml/L； 　　2.8 試驗(yàn)周期不高于6個(gè)月，如果還能觀測(cè)到明顯的生物分解現(xiàn)象，則試驗(yàn)期應(yīng)當(dāng)延長(zhǎng)到恒定平穩(wěn)階段為止。 　　3、結(jié)束實(shí)驗(yàn) 　　3.1 如果要測(cè)定實(shí)驗(yàn)材料的質(zhì)量損失，則稱量每一個(gè)反應(yīng)瓶中試驗(yàn)混合物的質(zhì)量； 　　3.2 從每個(gè)反應(yīng)瓶中取出試驗(yàn)混合物，測(cè)定總干固體和揮發(fā)性固體； 　　3.3 記錄實(shí)驗(yàn)材料性狀的直觀觀察結(jié)果的詳細(xì)情況，以確定其崩解程度。 　　4、結(jié)果的有效性 　　4.1 45天后參比材料的生物分解百分率高于70%； 　　4.2 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各組中每個(gè)反應(yīng)體系的生物分解百分率之間的相對(duì)偏差不高于20%； 　　4.3 在實(shí)驗(yàn)前10天，空白容器中接種物產(chǎn)生50mg CO2/g揮發(fā)性固體（平均值）至150mg CO2/g揮發(fā)性固體（平均值）。 六、結(jié)果計(jì)算 　　1、計(jì)算二氧化碳的理論釋放量 　　按照以下公式計(jì)算實(shí)驗(yàn)材料的理論二氧化碳釋放量（ThCO2），以（g）表示： ? ? ?? 式中： 　　MTOT表示實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)加入反應(yīng)瓶中實(shí)驗(yàn)材料的總干固體，單位為（g） 　　CTOT表示實(shí)驗(yàn)材料中總有機(jī)碳與總干固體的比，單位為克每克（g/g） 　　44和12分別表示二氧化碳的分子量和碳的原子量 　　2、計(jì)算生物分解百分率 　　每個(gè)試驗(yàn)周期采用下式根據(jù)累計(jì)釋放的二氧化碳量，計(jì)算實(shí)驗(yàn)材料的生物分解百分率DT（%）； ? ? ? ?? 式中： 　?。–O2）T表示每個(gè)含有實(shí)驗(yàn)混合物的反應(yīng)瓶累計(jì)釋放的二氧化碳量，單位為克每個(gè)容器（g/容器） 　?。–O2）T表示空白容器累計(jì)釋放的二氧化碳量的平均值，單位為克每個(gè)容器（g/容器） 　　ThCO2表示實(shí)驗(yàn)材料產(chǎn)生的理論二氧化碳量，單位為克每個(gè)容器（g/容器） 　　如果每個(gè)結(jié)果的相對(duì)偏差小于20%，則計(jì)算平均生物分解百分率，否則，單獨(dú)使用每個(gè)反應(yīng)瓶的數(shù)值。 　　使用同樣的方法計(jì)算參比材料的生物分解率。 　　3、計(jì)算質(zhì)量損失 　　根據(jù)揮發(fā)性固體含量，按照GB/T 19277.1的附錄C計(jì)算質(zhì)量損失。 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 　　材料降解實(shí)驗(yàn)報(bào)告 ? ? ?? 　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果： ? ? ?? 　　有效性判斷依據(jù)： 　　45d后參比材料的生物分解百分率是否＞70%？ 　　□是 ? ? ? ? ? ? ?□否 　　試驗(yàn)結(jié)束時(shí)不同容器的參比材料的生物分解百分率的相對(duì)偏差是否＜20%？ 　　□是 ? ? ? ? ? ? ?￡否 　　試驗(yàn)前10d內(nèi)空白容器產(chǎn)生的二氧化碳量的平均值是否在50mg CO2/g揮發(fā)性固體至150mg CO2/g揮發(fā)性固體？ 　　□是 ? ? ? ? ? ? ?□否 　　根據(jù)釋放出二氧化碳量計(jì)算的生物分解百分率 　　實(shí)驗(yàn)材料或參比材料： ? ? ? ? ? ? ? ? ?TOC： ? ? ? g/g ?ThCO2： ? ? ?g/容器 ? ? ?? 　　（CO2）B——實(shí)測(cè)空白試驗(yàn)產(chǎn)生的累計(jì)二氧化碳量； 　　（CO2）t——在t時(shí)間實(shí)測(cè)的試驗(yàn)材料或參比材料所產(chǎn)生的累計(jì)二氧化碳量。 　　計(jì)算： ? ? ? ? ? ? ?? 　　根據(jù)有機(jī)物質(zhì)量損失計(jì)算的生物分解百分率 　　實(shí)驗(yàn)材料： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?參比材料：? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 　 ? ?　縮寫(xiě)：com=接種物，mat=試驗(yàn)材料，mix=試驗(yàn)材料和接種物的試驗(yàn)混合物，ves=試驗(yàn)容器，wat=水 　　下標(biāo)：w=潮濕材料，d=總干固體，v=揮發(fā)性固體，d/w=總干固體與潮濕材料質(zhì)量之比，v/d=揮發(fā)性固體與總干固體之比，deg=分解的試驗(yàn)材料，f=實(shí)驗(yàn)容器，s=試驗(yàn)開(kāi)始，e=試驗(yàn)結(jié)束，y=空試驗(yàn)容器（空重），a=增加檢驗(yàn)，add=加的水，B=空白（僅接種物），m=試驗(yàn)材料和接種物的混合物，mean=平均值。按照揮發(fā)性固體計(jì)算生物分解率：Dv=matdeg×100/matvfs