熱分解GCMSによる廃水中生分解性プラスチックの分解特性の把握と包括的処理の探索

利用热解GCMS了解废水中可生物降解塑料的分解特性并寻找综合处理方法

• 批准号: 22K04384
• 负责人: 谷口 省吾
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Osaka Sangyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04384/
• 关键词: 生分解性プラスチック; 熱分解GC/MS; 下水; 好気性処理法; 嫌気性処理法; 熱分解GCMS; 活性汚泥法; UV処理法; 促進酸化法

この研究は、都市下水処理における生分解性プラスチックとその分解物の定性・定量分析を行うものである。その手段として、熱分解ガスクロマトグラフ質量分析計（GC/MS）を用い、除去と分解過程の推定を試みる。さらに、生分解性プラスチックの分解処理に適した生物処理法の選定と、物理化学的処理法であるUVとオゾンの有効性を確認し、最適化された処理技術の提案を目指して次の課題に取り組んだ。熱分解GC/MSによる生分解性プラスチックの測定 : 生分解性プラスチックの測定条件の検討を行った。対象となる生分解性プラスチックの原料はポリ乳酸ポリマー(PLA)、セルロース、酢酸セルロース、デキストランである。これらの熱分解条件は、600℃で1分間で分解が可能であった。GC/MSの分析においては、無極性カラムを用いることで対象物質のピーク形状が良好であった。全ての物質はスキャンモードで検出可能であった。活性汚泥法による生分解性プラスチックの分解 : 活性汚泥法を用いて生分解性プラスチックの分解について基礎的な実験を行った。デキストランについては、水中の全有機炭素（TOC）濃度の変化が見られ、わずかに分解することが確認された。しかし、他の生分解性プラスチックについては分解が確認されなかった。分解を促進するため、分解微生物量（MLSS）を増加させ、長期間の実験も行ったが分解は確認できなかった。嫌気性消化法による生分解性プラスチックの分解 : 嫌気消化による生分解性プラスチックの分解については、PLA,セルロースとデキストランについては、固形物量の減少と消化によるガス化が観測され、実験期間中に分解が進行していたことが明らかになった。ガスの成分分析では二酸化炭素とメタンが検出されたが、試料の採取方法に課題があり、酸素も検出されたため、正確な分析が行えなかった。

本研究将对城市污水处理中的生物降解塑料及其分解产物进行定性和定量分析。为此，我们将使用热解气相色谱仪/质谱仪 (GC/MS) 来估计去除和分解过程。此外，我们还将选择适合生物降解塑料分解处理的生物处理方法，确认紫外线和臭氧等物理化学处理方法的有效性，并旨在提出优化的处理技术。通过热解 GC/MS 测量可生物降解塑料：我们研究了可生物降解塑料的测量条件。生物降解塑料的目标原材料是聚乳酸聚合物（PLA）、纤维素、醋酸纤维素和葡聚糖。这些热分解条件使得能够在600℃下分解1分钟。 GC/MS分析中，使用非极性色谱柱，目标物质的峰形良好。所有物质均可在扫描模式下检测到。利用活性污泥法分解生物降解塑料：我们进行了利用活性污泥法分解生物降解塑料的基础实验。对于葡聚糖，观察水中的总有机碳(TOC)浓度的变化，确认葡聚糖轻微分解。然而，没有证实其他可生物降解塑料会分解。为了促进分解，我们增加了降解产品的微生物（MLSS）的数量，并进行了长期实验，但未能证实分解。厌氧消化对生物降解塑料的分解：对于厌氧消化对生物降解塑料的分解，对于PLA、纤维素、葡聚糖来说，观察到由于消化而产生的固体物质量的减少和气化，并且在实验期间发生分解。很明显，这一切正在进行中。气体成分分析中检测到了二氧化碳和甲烷，但样品采集方法存在问题，而且还检测到了氧气，无法进行准确分析。