一种将废弃口罩消毒并转化为可用于循环检测连二亚硫酸钠的荧光碳点方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种可以同时将废弃口罩消毒并转化为可用于循环检测连二亚硫酸钠的荧光碳点的方法及应用。主要目的在于解决疫情背景下大量废弃一次性医用外科口罩对环境的污染问题以及现有的处理废弃口罩方法中成本高，操作复杂，对环境造成二次污染等问题。包括：用一步水热法对废弃的一次性外科口罩进行处理，这种处理方法操作简便，成本低廉，绿色环保；在处理过程中，高温可以对废弃口罩携带的病毒进行完全灭活；经过处理得到的蓝光碳点，其荧光会被连二亚硫酸钠猝灭，在空气环境下可恢复，该过程可重复循环，因此可用来循环检测连二亚硫酸钠。硫酸钠。硫酸钠。

【技术实现步骤摘要】
一种将废弃口罩消毒并转化为可用于循环检测连二亚硫酸钠的荧光碳点方法及应用


[0001]本专利技术涉及环境污染治理
和纳米材料应用领域，具体涉及一种将废弃口罩消毒并转化为可用于循环检测连二亚硫酸钠的荧光碳点的方法及应用。

技术介绍

[0002]大多数人在公共场所时选择佩戴一次性医用外科口罩因为其价格低廉且能够有效阻止新冠病毒的传播。因此新冠疫情期间一次性医用外科口罩的生产量呈现爆发式的增长。在保护人们安全的同时，大量被丢弃的一次性医用外科口罩对环境造成了严重的污染。据统计，从2020年2月至4月底我国口罩的日均产量从2000万增长至4.5亿，增长了22.5倍，其中一次性医用外科口罩的日均产量达2亿。在保护人们安全的同时，这些大量的废弃一次性医用外科口罩的主体材料是聚丙烯，聚乙烯等不可降解材料，对环境造成了严重的污染。2020年全球约有15.6亿的口罩流入海洋，造成大约4680至6240吨的塑料污染，需要至少 450年才能分解，对海洋生态环境造成了严重危害。
[0003]目前废弃一次性医用外科口罩的回收处理主要有以下四种方法：一是将废弃一次性医用外科口罩在高温下焚烧，但同时会产生毒副产物，对环境造成污染；二是通过填埋废弃一次性医用外科口罩，利用土壤中的微生物将聚合物分解，但此过程耗时较长，同时会对土壤造成二次破坏。另外两种方法是通过机械回收和化学回收将废弃一次性医用外科口罩转化为低档填料、液态油类或焦炭等新材料，不过这两种方法都存在技术设备成本高、生产工艺复杂等缺点。更重要的是，由于废弃一次性医用外科口罩的表面与细菌或病毒(包括新冠病毒)有很强的静电作用，所以不容易清洗，这给废弃口罩的处理造成了特殊的困难。因此亟需一种新的绿色环保、成本低、操作简单且安全的处理方式，可以同时将废弃口罩进行消毒并转化成高附加值产品，从而保护环卫工人等相关工作人员的健康安全以及解决环境污染和资源浪费的问题。
[0004]连二亚硫酸钠是一种高效的还原剂，由于其出色的还原和漂白能力，被广泛用于纺织业、印刷，以及造纸业、医药制造、污水处理以及食品加工等领域，与我们的生活密切相关。但是摄入过多的连二亚硫酸钠对人的眼睛、呼吸道粘膜、肝脏和胃有损伤。目前检测连二亚硫酸钠的方法包括等速电泳、离子色谱、拉曼光谱和电化学方法等，这些方法由于仪器设备的限制，耗时和操作复杂等不能得到广泛应用。
[0005]与传统的检测方法相比，荧光分析法具有灵敏度高，操作简单，不需要借助大型仪器设备的优点而备受关注。荧光法碳点(CDs)作为一种新型的光致发光纳米材料，以其具有操作简单和成本低廉的合成方法、原料易得、毒性低和光稳定性强等优势在荧光传感、环境监测、生物成像和癌症诊断等多个领域都具有广泛的应用和巨大的发展潜力,并且目前碳点再检测连二亚硫酸钠方面的应用仍未见报。
[0006]与高温焚烧法，填埋法，机械回收法和化学回收法等回收处理废弃一次性医用外科口罩的方法相比，一步水热法操作简单，成本低廉，绿色环保，不仅可以通过高温对废弃
一次性医用外科口罩进行消毒，并且可以将其转化成具有高附加值的荧光碳点纳米材料。基于碳点以上的优良性质，在检测连二亚硫酸钠等方面也具有很大的应用潜力。

技术实现思路

[0007][0008]实现本专利技术的技术方案是：一种将废弃口罩消毒并转化为可用于循环检测连二亚硫酸钠的荧光碳点的方法，操作步骤如下：
[0009](1)将废弃一次性医用外科口罩碎片和去离子水加入到聚四氟乙烯内衬中；
[0010](2)将步骤(1)中的聚四氟乙烯内衬放置于水热反应釜中，将水热反应釜放置于烘箱中加热，加热后自然冷却至室温，得到产品；
[0011](3)将步骤(2)得到的产品用0.22μm滤膜处理，去除大颗粒，得到碳点溶液；
[0012](4)将步骤(3)得到的碳点溶液在冷冻干燥机中处理24h，得到固体碳点m
‑ꢀ
CDs；
[0013](5)将步骤(4)得到的固体碳点m
‑
CDs溶于有机溶剂中，超声溶解得到碳点储存液；
[0014](6)将步骤(5)得到的碳点储存液溶于PBS缓冲溶液中，得到可用于循环检测连二亚硫酸钠的m
‑
CDs溶液。
[0015]所述步骤(1)中口罩碎片和去离子水的质量比为1：20。
[0016]所述步骤(2)中的加热温度为200℃，加热反应时间为10h。
[0017]所述步骤(5)中有机溶剂为乙醇，乙二醇，甲醇，乙腈，乙酸乙酯，二甲基亚砜或N,N
‑
二甲基苯胺；碳点储存液的浓度为5
‑
10mg/mL。
[0018]所述步骤(6)中PBS缓冲溶液的pH为7.4，m
‑
CDs溶液的浓度为0.4
‑
1.0 mg/mL。
[0019]在室温下，将步骤(6)中的m
‑
CDs溶液置于真空比色皿中并通入氦气制造无氧环境后密封，在加入连二亚硫酸钠溶液后，在365nm紫外灯或者荧光仪的检测下，观察到碳点的荧光猝灭，且置于有氧环境中，荧光逐渐恢复。
[0020]所述连二亚硫酸钠溶液的浓度为10
‑
20mmol/L。
[0021]所述m
‑
CDs溶液的荧光在刚加入连二亚硫酸钠溶液后就开始猝灭，在10s 内完全猝灭。
[0022]所述荧光碳点的荧光猝灭和恢复能够重复循环。
[0023]本专利技术的有益效果为：
[0024]1.本专利技术提出的处理方法操作简单，成本低廉，绿色环保；
[0025]2.处理过程中利用高温对废弃一次性医用口罩进行杀菌消毒，无需添加其他消毒剂；
[0026]3.将废弃一次性医用口罩转化成具有高附加值的荧光碳点纳米材料，在保护环境的同时实现了废物利用；
[0027]4.制得的荧光碳点可以用来循环检测测连二亚硫酸钠。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术将废弃口罩消毒并转化为可用于循环检测连二亚硫酸钠的荧光碳点的方法原理图。
[0030]图2为实施例4中m
‑
CDs溶液，m
‑
CDs溶液荧光猝灭，m
‑
CDs溶液荧光恢复的发射光谱图，以及在365nm紫外灯照射下，肉眼观察到的相应荧光变化。
[0031]图3为实施例4中m
‑
CDs溶液在连二亚硫酸钠和空气的4次重复处理下445 nm处的荧光强度。
[0032]图4为m
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CDs溶液分别与连二亚硫酸钠及与连二亚硫酸钠等浓度的不同类似干扰物反应后于445nm处的荧光强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种将废弃口罩消毒并转化为可用于循环检测连二亚硫酸钠的荧光碳点的方法，其特征在于操作步骤如下：(1)将废弃一次性医用外科口罩碎片和去离子水加入到聚四氟乙烯内衬中；(2)将步骤(1)中的聚四氟乙烯内衬放置于水热反应釜中，将水热反应釜放置于烘箱中加热，加热后自然冷却至室温，得到产品；(3)将步骤(2)得到的产品用0.22μm滤膜处理，去除大颗粒，得到碳点溶液；(4)将步骤(3)得到的碳点溶液在冷冻干燥机中处理24h，得到固体碳点m
‑
CDs。(5)将步骤(4)得到的m
‑
CDs溶于有机溶剂中，超声溶解得到碳点储存液；(6)将步骤(5)得到的碳点储存液溶于PBS缓冲溶液中，得到可用于循环检测连二亚硫酸钠的m
‑
CDs溶液。2.根据权利要求1所述的一种将废弃口罩消毒并转化为可用于循环检测连二亚硫酸钠的荧光碳点的方法，其特征在于：所述步骤(1)中口罩碎片和去离子水的质量比为1：20。3.根据权利要求1所述的一种将废弃口罩消毒并转化为可用于循环检测连二亚硫酸钠的荧光碳点的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的加热温度为200℃，加热反应时间为10h。4.根据权利要求1所述的一种将废弃口罩消毒并转化为可用于循环检测连二亚硫酸钠的荧光碳点的方法，其特征在于：所述步骤(5)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：李朝辉，李森，孙远强，杨冉，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：