聚合物降解有哪几种类型

有三种类型
热降解 化学降解 力学降解
1 热降解
当一种聚合物在没有其他化合物的非活性环境中处于高温状态时，会发生热降解。抵抗这样降解的阻力依赖于聚合物主要成分的性质和内在的热稳定性。有三种主要的热降解形式：解聚、链无规则断裂和取代基开链。
解聚和开链包括了通过连续消除单体来减小主链长度。这样的聚合物如有机玻璃、聚甲醛和聚苯乙烯是以这种机理降解的。聚苯乙烯在降解过程中开链到一定程度，大约仅有40%转换为单体。由于取代基的开链是聚苯乙烯的主要断链过程，所以，它是一种重要的热降解机理。由于它们简单的碳链结构，无规则断裂发生在许多种聚烯烃材料中。
由于聚合物几乎不可能是化学纯的，所以区分热降解和热化学降解往往是很困难的，杂质和添加剂在匀仨常高的温度下可能会与聚合物基质发生反应。
2 力学降解
力学降解被看做为由力学应力诱发的分子断裂。这些应力可能是剪切应力或拉伸应力，或这两种的组合。聚合物的力学降解可能发生在固体态、熔融态和液体中。Casale 和Porter 发表了在聚合物中力学诱导反应的这一领域大量的综述。在挤出机内，力学应力大多数被施加在熔融聚合物上。
已经研究出多种理论方法描述力学降解。较早的研究之一是由Frenkel和Kauzmann 和Eyring 进行的，他们提出在剪切场中，大分子沿运动方向被拉伸。分子上的应变主要集中在链的中部。当聚合度低于某临界值时，不会发生降解。Bueche 预言缠绕也能在大分子中段产生明显的张力。因此，链断裂最可能发生在链的中心。他也预言主链的断裂可能会随着分子量的增加戏剧性地增加。这些理论分析提出，在聚合物熔体或溶液中的力学降解是非随机过程，产生新低分子量样品，其质量是原始分子量的1/2、1/4、1/8。由于聚合物熔体的高温，力学降解主要总是伴随着热降解和可能的化学降解。当聚合物熔体处于强烈的力学
变形和应变速率不均匀时，局部温度肯定会升高至整体温度以上。因此，整体温度流量也许不能正确地反映出实际原料的温度。这是在螺杆挤出机和高强度密炼机中的情况，这里可能会发生非常高的局部温度，在这样的装置中，纯力学降解是不可能发生的。因此，在含有力学应力的聚合物熔体中的降解过程可能相当复杂。
某些人已经报告说，在加工条件下的降解几乎只有热降解，而其他人断言说，降解主要是力学降解。然而，大多数人员推断说，管降解性质基本上是热，但由于因力学变形而储存在聚合物链内的机械能，反应所必需的温度存在有明显的降低。这符合在势能函数中关于热键破坏的剪切诱导变化，这是由Arisawa 和Porter提出的。在实践中，这意味着如果聚合物承受力学变形，在静态下确定的诱导时间将长于实际诱导时间。
由于上述的在聚合物熔体中力学降解的复杂性，在聚合物溶液中的力学降解较容易研究。Casale 和Porter 回顾了1978 年以前在这一领域的大多数研究工作。后来在1978~1984 年间在这一领域发表的研究。Odell、Keller 和Miles 的最近一篇文章描述了一项对经历力学变形的聚合物溶液连续监控分子量分布(MWD)的先进技术。十字槽结构被用于这项研究中，以便对窄MWD 的无规聚苯的稀释溶液施加一个纯拉伸流场。通过测量双折射可以获得关于这一聚合物MWD的信息。
正如由该聚合物力学变形前后的MWD显示的那样，可以观察到在被拉伸分子中心处的重复断裂现象。
3 化学降解
化学降解被看做为由与聚合物接触的化学品诱导过程。这些化学品可能是酸、碱、溶剂、反应性气体等等。在许多情况下，由于这些过程中的活化能较高，只有在高温下才能得到明显的变化。化学降解的两种重要形式是溶剂分解和氧化。溶剂分解反应包括了C—X 键的断裂，X 表示非碳原子。水解反应是溶剂分解的一个重要类型。
这种类型的降解发生在聚酯、聚醚、聚酰胺、聚氨酯和聚二烷基硅氧烷中。易于吸水的聚合物最容易发生水解反应。例如，在聚酯和聚酰胺的挤出过程中，聚合物正确的预先干燥是非常重要的。在许多应用中聚合物抵抗溶剂分解助剂的稳定性是很重要的。如此重要的聚合物如PVC、PMMA、PA、PC、PETP、聚氨酯(PU)、聚丙烯腈(PAN) 和聚甲醛(POM)在室温下抵御酸碱的稳定性很差。聚烯烃和含氟聚合物易于获得抵抗这些溶剂分解助剂的良好稳定性。
在高温挤出过程中，氧化降解是发生在聚合物中降解的最常见的类型。因此，这种降解成为热氧化降解。聚合物降解与自由基产生同时发生，自由基与氧具有很高的反应亲和力，以形成不稳定的过氧基。新的过氧基将诱捕相邻的不稳定的氢，生成不稳定的过氧化氢物和更多的自由基，这些自由基将再次进行同样的过程。这将导致自身催化过程，即：一旦这一过程开始，自身繁殖就会发生。在连续的启动下，反应速率加速，导致转化与反应时间呈指数增加。当反应化学样品耗尽或反应产品抑制了繁殖时，这一过程将会停止。

第七章 微生物在水体自净中的作用
有机污染物生物净化
天然物质,人工合成物质
无机污染物生物净化
第一节 有机污染物的生物净化机理
净化本质——微生物转化为无机物
依靠——好氧分解与厌氧分解
一,好氧分解
细菌是其中的主力军
原理:好氧有机物呼吸
C → CO2 + 碳酸盐和重碳酸盐
H → H2O
N → NH3 → HNO2 → HNO3
S → H2SO4
P → H3PO4
二,厌氧分解
厌氧细菌
原理:发酵,厌氧无机盐呼吸
无毒无臭!
→ 矿化盐
C → RCOOH(有机酸)→CH4 + CO2
N → RCHNH2COOH → NH3(臭味) + 有机酸(臭味)
S → H2S(臭味)
P → PO43-
水体自净的天然过程中
厌氧分解(开始)→ 好氧分解(后续)
第二节 各类有机污染物的转化
一,碳源污染物的转化
包括糖类,蛋白质,脂类,石油和人工合成的有机化合物等
(一)糖类污染物
提问:哪些糖类会成为污染物
难溶的多糖,且当一些难溶解的多糖数量较大时才会使自净时间大大增加,从而对环境造成污染这类多糖主要是纤维素,半纤维素,果胶质,木质素,淀粉
1纤维素的转化
β葡萄糖高聚物,每个纤维素分子含1400~10000个葡萄糖基(β1-4糖苷键)
来源:棉纺印染废水,造纸废水,人造纤维废水及城市垃圾等,其中均含有大量纤维素
A微生物分解途径
B分解纤维素的微生物
好氧细菌——粘细菌,镰状纤维菌和纤维弧菌
厌氧细菌——产纤维二糖芽孢梭菌,无芽孢厌氧分解菌及嗜热纤维芽孢梭菌
放 线 菌——链霉菌属
真 菌——青霉菌,曲霉,镰刀霉,木霉及毛霉
需要时可以向有菌种库的研究机构购买或自行筛选
2半纤维素的转化
存在于植物细胞壁的杂多糖造纸废水和人造纤维废水中含半纤维素
分解过程
TCA循环
聚糖酶 CO2 + H2O
半纤维素 单糖 + 糖醛酸
H2O 各种发酵产物
厌氧分解
分解纤维素的微生物大多数能分解半纤维素
许多芽孢杆菌,假单胞菌,节细菌及放线菌能分解半纤维素霉菌有根霉,曲霉,小克银汉霉,青霉及镰刀霉
3木质素的转化
Lignin 木质素
木质素 空腔 纤维素
木质素存在于除苔藓和藻类外所有植物的细胞壁中,由松柏醇,香豆醇和芥子醇聚合而成的高度分枝多聚物
香豆醇
松柏醇
芥子醇
聚合交联
木质素模式图
自然界中哪些微生物能够进行木质素的降解呢
确证的只有真菌中的黄孢原毛平革菌,疑似的只有软腐菌
黄孢原平毛革菌(Phanerochaete chrysosprium)是白腐真菌的一种,隶属于担子菌纲,同担子菌亚纲,非褶菌目,丝核菌科
白腐—树皮上木质素被该菌分解后漏出白色的纤维素部分
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木质素降解的意义何在呢 如何实现工业化白腐菌降解木质素呢
(二)油脂的转化
水中来源:毛纺,毛条厂废水,油脂厂废水,肉联厂废水,制革厂废水含有大量油脂
降解油脂较快的微生物:
细 菌 —— 荧光杆菌,绿脓杆菌,灵杆菌
丝状菌 —— 放线菌,分支杆菌
真 菌 —— 青霉,乳霉,曲霉
途径:水解+β氧化
(三)石油的转化
提问:什么是石油
石油是含有烷烃,环烷烃,芳香烃及少量非烃化合物的复杂混合物石油污染主要出现在采油区和石油运输事故现场以及石化行业的工业废水中
1石油成分的生物降解性
与分子结构有关
A链长度
链中等长度(C10~C24)>链很长的(C24以上)>短链
( )
B链结构
直链 支链
不饱和 饱和
烷烃 芳烃
链末端有季碳原子(四周都与C相连)的烃以及多环芳烃极难降解
>
2降解石油的微生物
降解石油的微生物很多,据报道有200多种
细 菌 —— 假单胞菌,棒杆菌属,微球菌属,产碱杆菌属放线菌 —— 诺卡氏菌
酵母菌 —— 假丝酵母
霉 菌 —— 青霉属,曲霉属
藻 类 —— 蓝藻和绿藻
3石油的降解机理
A链烷烃的降解
+ O2
R-CH2- CH2-CH3 R- CH2-CH2-COOH β-氧化
CO2 + H2O
CH2-COOH + R-COOH
B无支链环烷烃的降解
以环己烷为例
通常一些微生物只能将环烷变为环己酮,另一些微生物只能将环己酮氧化开链而不能氧化环己烷,两类以上微生物的协同作用下将污染物 彻底降解——共代谢
C芳香烃
芳香烃普遍具有生物毒性,但在低浓度范围内它们可以不同程度的被微生物分解
已知降解不同芳香烃的细菌类别
苯和酚的代谢
苯,萘,菲,蒽的降解为如下图所示
苯的代谢
萘的代谢
菲的代谢
蒽的代谢
酚也是先被氧化为邻苯二酚,这样各类芳香烃在降解的后半段是相同的,可表示如下
(四) 人工合成的难降解有机化合
物的生物降解
提问:为什么这些有机物难于生物降解
微生物缺乏相应的水解酶
难———对于自然生态环境系统,如果一种化合物滞留可达几个月或几年之久,或在人工生物处理系统, 几小时或几天之内还未能被分解或消除
种类:稳定剂,表面活性剂,人工合成的聚合物,杀虫剂,除草剂以及各种工艺流程中的废品等
1 氯苯类
用 途:稳定剂(润滑油,绝缘油,增塑剂,油漆,热载体,油墨等都含有)
危 害:急性中毒,是一种致癌因子(米糠油事件)
降 解 菌:产碱杆菌,不动杆菌,假单胞菌,芽孢杆菌以及沙雷氏菌的突变体
通过共代谢完成氯苯的完全降解
共代谢研究进展及其成果对环保的应用现状
2洗涤剂
可分为阴离子型,阳离子型,非离子型,两性电解质四类
我国目前生产的洗涤剂属于阴离子型烷基苯磺酸钠较早开发的是非线性的丙烯四聚物型烷基苯磺酸盐(ABS):
ABS
甲基分支干扰生物降解,链末端与4个碳原子相连的季碳原子抗攻击的能力更强
危害:ABS可以在天然水体中存留800h以上,使这得接纳他的水体长时间保持,产生大量泡沫,引起水体缺氧
为使洗涤剂易于生物降解,人们将ABS的结构改变为线性的直链烷基苯磺酸盐(LAS):
由于减少了分支,它的生物分解速度大为提高
ABS
A降解洗涤剂的微生物
细 菌——假单胞菌,邻单胞菌,黄单胞菌,产碱单胞菌,产碱杆菌,微球菌,大多数固氮菌
放线菌——诺卡氏菌
由于这些微生物的作用,虽然每年排放入环境中的洗涤剂数量逐年递增,但环境中并没有发生洗涤剂的明显增加因而洗涤剂一般不会引起环境的有机污染洗涤剂目前存在的问题主要是洗涤剂中的添加剂聚磷酸盐造成的水体富营养化问题
B洗涤剂的降解机理
3塑料
塑料在环境中积累有哪些危害
危害:白色污染
对微生物无影响
(1)土地板结
(2) 被海鸟及海洋哺乳动物误食,致使这些动物消化系统停滞,引起死亡具报道每年海洋中死于废弃塑料的海鸟和海洋哺乳动物,数目之多令人触目惊心
(3)影响景观
目前发现能降解塑料的微生物,种类很少,而且降解速度缓慢他们主要是细菌,放线菌,曲霉中的某些成员
提问:如何解决塑料的难降解问题
(1)限制使用不可降解塑料
(2)开发可降解塑料
光降解,高填充碳酸钙,填充淀粉,淀粉改性塑料, 化学合成或用微生物,转基因植物直接生产可生物降解的塑料;
如何制造完全生物可降解塑料 有哪些种类 发展前景如何
4农药
如杀虫剂,除草剂等
化学成分:有卤素,磷酸基,氨基,硝基,羟基及其它取代物的简单烃骨架(有机磷,有机锡,有机氯等)
相比较其它取代基团而言,微生物对卤素取代基往往不适应,因而随着卤素取代基数量的增多,农药的生物可降解性大幅度下降水中来源:农田土壤的灌溉水或雨水
危害:生物毒性(急性,慢性,致癌,致畸变)
最典型的一个例子就是杀虫剂DDT(二氯二苯三氯乙烷),由于氯代基数量大,在自然界的半衰期长达半年以上,由于DDT不溶于水而易溶于脂肪,因而可在动物脂肪组织中堆积,并沿着食物链在逐级向上不断积累,引起生物各种急慢性中毒
降解农药的微生物:
细 菌 —— 假单胞菌,芽孢杆菌,产碱杆菌,黄杆菌
放线菌 —— 诺卡氏菌
真 菌 —— 曲霉
这些微生物往往需共代谢将农药逐级降解
二,氮源有机污染物的转化
蛋白质,氨基酸,尿素,胺类,腈化物,硝基化合物等
(一)蛋白质的转化
水中来源: 生活污水,屠宰废水,罐头食品加工废水,制革废水等
1降解蛋白质的微生物
种类很多
好 氧 细 菌—— 链球菌和葡萄球菌
好氧芽孢细菌——枯草芽孢杆菌,巨大芽孢杆菌,蜡状芽孢杆菌及马铃薯芽孢杆菌
兼 性 厌 氧 菌——变形杆菌,假单胞菌
厌 氧 菌——腐败梭状芽孢杆菌,生孢梭状芽孢杆菌
此外,还有曲霉,毛霉和木霉等真菌以及链霉菌(放线菌)
2降解机理
反硝化
N2↑
3典型含氮有机物的转化
氰化物,乙腈,丙腈,正丁腈,丙烯腈等腈类化合物及硝基化合物
水中来源:化工腈纶废水,国防工业废水,电镀废水等
危 害:生物毒害 ,环境积累
A降解这些物质的微生物
细 菌——紫色杆菌,假单胞菌
放线菌——诺卡氏菌
真 菌——氧化性酵母菌和霉菌中的赤霉菌(茄科病镰刀霉),木霉及担子菌等
B降解机理
a氰化物
5HCN + 55O2 5CO2 + H2O + 5NH3
b有机腈
担子菌还能利用甲醛,氨水和氢氰酸在腈合成酶的作用下缩合成为α—氨基乙腈,进而合成为丙氨酸
HCN
CH3COH CH3CHNH2CN CH3CHNH2COOH
甲醛 α—氨基乙腈 丙氨酸

由于纳米TiO2除了具有纳米材料的特点外，还具有光催化性能，使得它在环境污染治理方面将扮演极其重要的角色。
1．降解空气中的有害有机物。随着室内装潢涂料油漆用量的增加，室内空气污染越来越受到人们的重视。调查表明，新装修的房间内空气中有机物浓度高于室外，甚至高于工业区。科学家已从空气中鉴定出几百种有机物质，其中有许多物质对人体有害，有些是致癌物。对室内主要的气体污染物甲醛、甲笨等的研究结果表明，光催化剂可以很好地降解这些物质，其中纳米TiO2的降解效率最好，将近达到100%。其降解机理是在光照条件下将这些有害物质转化为二氧化碳、水和有机酸。纳米TiO2的光催化剂也可用于石油、化工等产业的工业废气处理，改善厂区周围空气质量。
2．它可以降解有机磷农物。这种70年代发展起来的农药品种占我国农药产量的80%，它的生产和使用会造成大量有毒废水。这一环保难题，使用纳米TiO2来催化降解可以得到根本解决。
3．用纳米TiO2催化降解技术来处理毛纺染整废水，具有省资、高效、节能，最终能使有机物完全矿化、不存在二次污染等特点，显示出良好的应用前景。
4．在石油开采运输和使用过程中，有相当数量的石油类物质废弃在地面、江湖和海洋水面，用纳米TiO2可以降解石油，解决海洋的石油污染问题。
5．用纳米TiO2可以加速城市生活垃圾的降解，其速度是大颗粒TiO2的10倍以上，从而解决大量生活垃圾给城市环境带来的压力。
6．一般常用的杀菌剂Ag、Cu等能使细胞失去活性，但细菌被杀死后，可释放出致热和有毒的组分如内毒素。内毒素是致命物质，可引起伤寒、霍乱等疾病。利用纳米TiO2的光催化性能不仅能杀死环境中的细菌，而且能同时降解由细菌释放出的有毒复合物。在医院的病房、手术室及生活空间细菌密集场所安放纳米TiO2光催化剂还具有除臭作用。
7．纳米TiO2由于其表面具有超亲水性和超亲油性，因此其表面具有自清洁效应，即其表面具有防污、防雾、易洗、易干等特点。如将TiO2玻璃镀膜置于水蒸气中，玻璃表面会附着水雾，紫外线光照射后，表面水雾消失，玻璃重又变得透明。在汽车挡风玻璃、后视镜表面镀上TiO2薄膜，可防止镜面结雾。实验表明，镀有纳米TiO2薄膜的表面与未镀TiO2薄膜的表面相比，前者显示出高度的自清洁效应。一旦这些表面被油污等污染，因其表面具有超亲水性，污染不易在表面附着，附着的少量污物在外部风力、水淋冲力、自重等作用下，也会自动从TiO2表面剥离下来，阳光中的紫外线足以维持TiO2的薄膜表面的亲水特性，从而使其表面具有长期的自洁去污效应。这一特性的开发利用将改变人们对涂层功能的认识，从而给涂层材料带来-次新的革命。今后将广泛应用于汽车表面涂层、建筑物玻璃外墙等。由于纳米TiO2光催化剂具有良好的化学稳定性、抗磨损性能好、成本低、制备的薄膜透明等优点，已成为目前最引人注目的环境净化材料，更重要的是能直接利用太阳光、太阳能、普通光源来净化环境。
总之，随着纳米材料和纳米技术基础研究的深入和实用化进程的发展，特别是纳米技术与环境保护和环境治理进一步有机结合，许多环保难题诸如大气污染、污水处理、城市垃圾等将会得到解决。我们将充分享受纳米技术给人类带来的洁净环境。

光降解机理是：光降解剂是过渡金属元素且含有双键的有机化合物,在光照下发生光化学反应,产生自由基化合物,转移聚合物分子上的氢,导致分子链断裂,从而实现聚合物的降解。光降解剂分为过渡金属化合物（络合物）和二苯甲酮类化合物两类。
生物降解机理是：生物降解剂可以用细菌、真菌、放射线菌的作用,靠生物细胞的生长,而使塑料制品发生机械破坏,或是通过微生物对聚合物作用而产生新的物质,或是直接侵蚀塑料制品组分,生成霉菌,而导致塑料分裂、氧化、断链。生物降解剂主要是玉米、土豆、谷物等淀粉。
光/生物降解塑料是塑料制品在地面上受阳光照射,按光降解机理发生光降解塑料制品在地下土壤中时,按生物降解机理发生生物降解。
降解塑料制作方法就是树脂+光敏剂+光降解调节剂或树脂+生物降解材料+光敏剂+其他

随着生活水平的提高，人们对室内空气逐渐重视起来，家家户户都使用起空气净化器来改善室内空气质量。那么，空气净化器品牌哪个牌子好？下面科普，空气净化器什么牌子好。
1、冰尊(BENSHION)空气净化器
冰尊(BENSHION)被中央电视台CCTV推荐上榜，我们要相信品牌的力量！
冰尊空气净化器BS-P8除菌率高达9999%，释放1000万/cm3负离子，甲醛CADR高达554m3/H,颗粒物CADR高达900m3/H，颗粒物CCM高达P4级，甲醛CCM高达F4级。冰尊空气净化器的性能参数就是这么的可怕！
冰尊空气净化器使用五重净化：1、负离子。高压电击产生氨负离子，将空气中游离带正电荷的灰尘、细菌、病毒中和消灭。2、烧结活性炭。烧结活性炭祛除甲醛、苯、TVOC等有害气体，生成水和二氧化碳，超强过滤甲醛和苯等放射性物质。3、抗菌HEPA过滤网。过滤可吸入肺部的如PM25、二手烟、花粉、宠物毛发等过敏源。4、甲醛克星过滤网。高效清除H7N9、细菌、霉菌孢子等有害病毒和大于20纳米的微细颗粒。5、预过滤网。吸附如头发、颗粒、粉尘等脏物，防止呼吸道疾病。

2、艾吉森空气净化器
艾吉森一直专业、专注空气净化器行业，艾吉森进入中国市场的时间虽然很短，但以技术为起点，以质量为核心的发展思路，注定的艾吉森的高速发展。艾吉森产品的质量与做工一直都很不错。

3、布鲁雅尔空气净化器
布鲁雅尔是瑞典的室内空气净化著名品牌，该公司专注于设计、研发和生产高效的过滤系统。旗下生产的空气净化器产品还是不错的，在空气净化领域拥有着不错的口碑。

4、霍尼韦尔空气净化器
霍尼韦尔公司是一家空气净化领域新型企业。在技术研发、产品设计、生产制造、销售推广、售后服务的各个环节都算不错，因为在空气净化器行业积累了多年，目前在空气净化器行业占有一席之地。

5、贝克艾尔空气净化器
贝克艾尔主要从事小型空气净化器和果蔬机等产品的生产和研发，纯进口的产品在性价比和质量上是非常不错的。所以这几年的发展规模整体来说，也是非常巨大的。目前贝克艾尔在国内市场的热度，是个不错的品牌。

降解是指在物质(塑料)中加入一些促进其降解功能的助剂，或合成本身具有降解性能的塑料，或采用可再生的天然原料制造的塑料，在使用和保存期内能满足原来应用性能要求，而使用后在特定环境条件下，使其能在较短时间内化学结构发生明显变化，而引起某些性质损失的一类塑料。
降解塑料的分类：目前根据引起降解的客观条件或机理，降解塑料大致可分为：生物降解塑料、光降解塑料、氧化降解塑料和水解降解塑料等。它们之间又可以相互组合成性能更好的降解塑料，如：光/生物降解塑料等。
光降解塑料：一类由太阳光作用而引起降解的塑料；
生物降解塑料：一类由自然界存在的微生物如细菌、霉菌（真菌）和藻类的作用而引起降解的塑料。生物降解塑料又可分为完全生物降解塑料和破坏性生物降解塑料两种。
氧化降解塑料：一类由氧化作用而引起降解的塑料；
水解降解塑料：一类由水解作用而引起降解的塑料；
环境降解塑料：一类曝露于环境条件下，如光、热、水、氧、污染物质、微生物、昆虫以及风、砂、雨等及机械力等联合作用而发生降解的塑料，是降解塑料的总称。
完全生物降解塑料：完全生物降解塑料主要是由天然高分子（如淀粉、纤维素、甲壳质）或农副产品经微生物发酵或合成具有生物降解性的高分子制得，如热塑性淀粉塑料、脂肪族聚酯、聚乳酸、淀粉/聚乙烯醇等均属这类塑料。
破坏性生物降解塑料：破坏性生物降解塑料当前主要包括淀粉改性（或填充）聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS等。

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