ASTM D5511-18 高固体厌氧消化条件下测定塑料材料厌氧生物降解的标准测试方法

美国材料与试验协会（ASTM）制定的《ASTM D5511-18高固体厌氧消化条件下测定塑料材料厌氧生物降解的标准测试方法》标准描述了一种测定高固体厌氧条件下塑料材料厌氧生物降解程度和速率的测试方法。将测试材料暴露于仅使用预处理过的生活垃圾的厌氧消化器产生的产甲烷接种物中。厌氧分解发生在高固体含量（占总固体含量的 30% 以上）和静态、未混合的条件下。

该测试方法旨在获得在处理城市固体废物的高固体厌氧消化器条件下样品中碳转化为气态碳的百分比。该测试方法也可能类似于生物活性垃圾填埋场中的一些条件，其中产生的气体被回收并且沼气的生产通过接种（例如，厌氧污水污泥的共同积累，厌氧渗滤液的再循环），湿度控制（例如，渗滤液的再循环）和温度控制（例如，短期氧气注入，再循环渗滤液的加热）得到积极支持。

该测试方法适用于所有不会干扰处理生活垃圾的厌氧消化器中微生物的塑料材料。

性能声明应仅限于测试所取得的数值结果，不应用于无资格的可生物降解声明。报告应清楚说明测试完成时测试和参考样品的净气态碳产量百分比。此外，结果不应推断超出测试的实际持续时间。

就本标准而言，标准“ASTM D883-00 塑料标准术语”中给出的术语和定义适用。另外，产甲烷菌剂是指经过厌氧消化的有机废物，其中含有高浓度的厌氧产甲烷微生物。

所述测试方法包括选择和分析待测试的材料，从厌氧实验室规模的消化器中获得浓缩的厌氧接种物，将材料进行厌氧静态批量发酵至固体含量超过 20％，测量气体中的总碳（二氧化碳和甲烷）随时间的变化，并评估其生物降解程度。

通过确定测试材料中的碳转化为气相碳（甲烷和二氧化碳）的百分比来获得百分比生物降解性。该百分比生物降解性不包括测试物质中转化为细胞生物质而不是依次代谢为二氧化碳和甲烷的碳量。

塑料在高固体厌氧消化装置中的生物降解是一个重要现象，因为它影响塑料周围其他废弃物的分解以及厌氧消化过程产生的消化产品的质量和外观。塑料的生物降解使其能够通过有氧和无氧固体废物处理设施安全地处置。该程序的开发是为了确定塑料产品在放入高固体厌氧消化器中从城市固体废物中生产消化产品时的厌氧生物降解速率和程度。

由于厌氧消化系统的构造和操作存在很大差异，并且堆肥系统的监管要求各不相同，因此该程序并不旨在模拟特定高固体厌氧消化系统的环境。然而，预计它将类似于在最佳条件下运行的高固体厌氧消化过程的环境。更具体地说，该程序旨在创建一个标准的实验室环境，以便在高固体消化条件下快速、可重复地测定厌氧生物降解性。

这些测试中使用的主要设备包括：

• 将量筒或塑料柱倒置在另一个适合测量水或气体体积的装置中。在整个测试过程中，与气体接触的水的 pH 值应小于 2，以防止二氧化碳因溶解在水中而损失。气体体积测量装置和气体管道必须具有足够的质量，以防止系统和周围空气之间的气体迁移和扩散。
• 气相色谱仪（可选）或其他配备合适检测器和色谱柱的装置，用于测量排放气体中甲烷和二氧化碳的浓度。
• 培养箱或热水浴能够在测试期间将测试瓶保持在 37 度±2 度或 52 度±2 度。
• 容量足以进行测试的锥形瓶，开口直径至少为 7 厘米（调整至不会损失气体）。
• pH计、精密天平（60,1克）、分析天平（60,1毫克）、温度计、气压计。
• 适用于通过水性注射色谱法测定挥发性脂肪酸、总凯氏氮、氨氮、干固体（105度）和挥发性固体（550度）浓度的仪器。

测试样品必须具有足够的碳含量，并按照 ASTM D4129-05 进行分析，以产生可通过所述捕获装置准确测量的二氧化碳和甲烷的体积。

测试样本可以是薄膜、粉末、颗粒、成型品或狗骨头的形式，只要符合 ASTM D618-21 即可接受。测试装置必须能够处理厚度为 100 毫米 x 50 毫米 x 4 毫米的物品。

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