蛭石法生物降解实验（GB/T19277.1-2011）

蛭石是一种建筑用矿物黏土，广泛认同其特别适合作为微生物的载体，维持微生物的生存并充满活性。本实验所采用的的为8-12mm的“粗糙型”蛭石。 　　蛭石，作为无机物，可以明显减小引发效应，从而提高实验的可靠性。更大的优点是由于其低生物活性使空白实验容器中释放极少的二氧化碳（几乎为零），这就可以用来测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结果是一致或十分相似的。 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、实验仪器        四、实验材料 　　1、蒸馏水 　　2、活化的蛭石 　　3、薄层色谱级（TLC）的纤维素 　　4、1mol氢氧化钠溶液 　　5、0.1mol稀硫酸溶液 　　6、变色硅胶 五、实验步骤 　　1、准备实验材料和参比材料 　　1.1 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层积大约为2cm×2cm 如果试样原件高于该尺寸，则应加以减小，也可以使用碾磨仪，将试样碾磨成粉末状用于检测。 　　1.2 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。 　　2、开始实验 　　2.1 接通M9000的电源，设定温度58℃，开启内循环，开始加热； 　　2.2 按照下表所示，在反应瓶中加入对应的物质。        　　​注：反应瓶容积为2L；混合物约占反应瓶体积的3/4。 　　2.3 在9个脱碳瓶内分别加入300ml 1mol/L的氢氧化钠溶液； 　　2.4 在9个除氨瓶内分别加入300ml 1mol/L的稀硫酸溶液； 　　2.5 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； 　　2.6 打开主机、电脑记录数据； 　　2.7 开启曝氧通气，调节气体流量计，建议气流量设定在10-25ml/L； 　　2.8 试验周期不高于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。 　　3、结束实验 　　3.1 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； 　　3.2 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； 　　3.3 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。 　　4、结果的有效性 　　4.1 45天后参比材料的生物分解百分率高于70%； 　　4.2 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高于20%； 　　4.3 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=增加检验，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