论文废菌丝体制备建筑石膏缓凝剂的研究

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1、废菌丝体制备建筑石膏缓凝剂的研究杨慧姣杨惠姣（1989-），女，河北行唐县人，河北科技大学化学工程与工艺在读本科生，联系方式：15931418822，Email：toto8001@gmail.com，穆琰1,2，任晓琼1,2，赵光耀1（1、河北科技大学化学与制药工程学院，河北石家庄050018；2、河北省固体废弃物资源化工程技术研究中心，河北石家庄050018）摘要：蛋白质及其水解产物可以有效延长建筑石膏制品的凝结时间，本论文利用制药废渣菌丝中含有大量菌体蛋白这一性质，成功制备出一种新型缓凝剂（PM型），并确定了最佳的实验条件，即pH值为10、反应温度为80℃、反应时间1h。常用建

2、筑石膏缓凝剂柠檬酸、多聚磷酸钠，均具有较好的缓凝效果，但对石膏制品强度负面影响较大，而PM缓凝剂影响相对较小。通过对掺加PM缓凝剂、柠檬酸以及多聚磷酸钠后，脱硫建筑石膏水化过程微观结构的观察，得出了PM缓凝剂缓凝机理。关键词：青霉素菌丝体；凝结时间；建筑石膏；缓凝剂中途分类号：TQ177.3文献标识码：A脱硫石膏是电厂湿法脱硫装置所产生的副产物，它与天然石膏一样具有型变小、质量轻、耐火性好等优点，但由于建筑石膏尤其是脱硫建筑石膏凝结时间较短，初凝时间往往只有几分钟，可操作性不强，严重制约了其的应用与发展[1]，目前常用的方法是向石膏中加入适量的缓凝剂来调节石膏体系的凝结时间。青霉素

3、菌丝体是制药工业青霉素生产过程中产生的固体废弃物，我国是青霉素生产大国，每年各大药厂所产生的青霉素菌丝体达数万至数十万吨，大量的菌丝体堆积给环境造成了很大的影响，然而，目前我国对其尚未有行之有效的处理措施。青霉素菌丝体主要成分为蛋白质、纤维素、以及少量的维生素、酶等，并含有一定量的水分[2]。蛋白质对石膏具有一定的缓凝作用[3]，本文所使用的PM缓凝剂是将青霉素生产过程中产生的废菌丝体经过干燥、碱浸泡、提取、浓缩等步骤制成的一种液体型缓凝剂，主要成分为被破坏的大分子蛋白质以及氨基酸等。该缓凝剂用于石膏体系中与常用石膏缓凝剂效果相似，为制药废弃物青霉素菌丝体的处理又找到了一条新的出路

4、。1.试验1.1试验原材料脱硫建筑石膏：为石家庄市长安嘉奕新型建材厂提供脱硫建筑石膏，其物理力学性能见表1。表1脱硫建筑石膏物理力学性能凝结时间绝干抗折强度绝干抗压强度0.2mm方孔筛筛余标准稠度需水量初凝终凝6min11min6.7MPa20.5MPa00.55缓凝剂：柠檬酸，分析纯；多聚磷酸钠，分析纯；青霉素菌丝体：来自华北制药股份有限公司，经烘干后备用。青霉素9菌丝体元素分析见表2所示。表2青霉素菌丝体元素分析元素名称碳氢氮硫氧含量/%44.086.2619.451.43632.841.1试验方法主要测试脱硫建筑石膏的标准稠度需水量、凝结时间、力学强度以及晶体的微观结构。（1

5、）根据《GBT17669.4-1999建筑石膏净浆物理性能的测定》测定其混合体系的标准稠度需水量、凝结时间。（2）根据《GBT17669.3-1999建筑石膏力学性能的测定》测定石膏试块的抗折强度、抗压强度等。（3）使用HITACHIS-4800-1型场发扫描电镜测定晶体微观形貌，放大倍数为4500倍。1.3试验流程废菌丝体经脱水、干燥后粉碎成粉末；然后将一定量的菌丝体粉末加入到缓冲溶液中，通过控制pH值、温度和时间等条件对菌丝体内菌体蛋白进行改性。改性后将固液分离，固体另行处理，液体经过浓缩干燥以后，制成产品。流程见图1所示。图1菌丝体制备建筑石膏缓凝剂流程图1.试验结果与讨论2

6、.1pH值对菌丝体改性作用效果的影响将菌丝体废渣研磨成菌丝体微粉，取15g菌丝体微粉分别浸入100mLpH值为3、5、7、10、12的水溶液中（pH采用HCl、NaOH溶液调节）浸泡3h后过滤，取滤液与脱硫建筑石膏混合制成料浆，测定其凝结时间。比较不同pH浸渍液对脱硫建筑石膏的缓凝效果如图2所示。9图2pH值对建筑石膏凝结时间的影响由图2可以看出，当pH值为3时缓凝剂作用效果最差，初凝时间只有12分钟，随着pH值的增加，初凝时间逐渐延长，当pH值大于10后，初凝时间呈下降趋势，因此pH值选择10较为合适。分析原因可能在于弱碱性环境下菌丝体内的菌体蛋白成分能够有效的水解成单分子氨基酸

7、，单分子氨基酸能够附着于石膏晶体表面从而阻碍晶核长大，即宏观表现凝结时间延长。而pH值过低或者过高则不利于蛋白质水解，从而表现在建筑石膏缓凝方面即缓凝效果变差。2.2改性温度对菌丝体改性作用效果的影响温度亦是蛋白质水解的一个重要影响因素，试验分别选取常温（25℃）、40℃、60℃、80℃以及90℃进行试验，试验结果见图3。图3不同浸渍液温度对建筑石膏凝结时间的影响由图3可以看出，随着温度的升高，缓凝剂对建筑石膏的凝结时间作用明显增强，当温度超过80℃时，缓凝效果下降，