磁性复合材料在去除塑料碎片中的应用制造技术

本申请公开了一种磁性复合材料在去除塑料碎片中的应用。本申请提供的磁性复合材料作为去除塑料碎片的吸附剂具有较高的去除率、较短的响应时间、适于对多种尺寸以及多种种类的塑料碎片进行去除，是一种适用于淡水和海水节能和大规模净化的生态技术，为磁性复合材料有效去除海洋污染开辟了道路。效去除海洋污染开辟了道路。效去除海洋污染开辟了道路。

【技术实现步骤摘要】
磁性复合材料在去除塑料碎片中的应用


[0001]本申请涉及吸附领域，具体而言涉及一种磁性复合材料通过吸附去除碎料碎片的应用。

技术介绍

[0002]全球水资源中的塑料垃圾引发了对食品安全、饮用水安全和长期生态影响的担忧。由于其抗降解能力以及对人类健康的潜在有害影响，包括亚微米塑料、微米级塑料和纳米级塑料的塑料垃圾是海洋生态系统的主要污染物，引起了世界各国的高度关注。由于塑料的大量消费和塑料废物的管理不善，估计全球每年有800万吨塑料从陆源流入海洋。大块塑料不可避免地会通过物理分解和风化(化学诱导脆化和表面氧化等)降解成大量的亚微米塑料(≥20μm)、微米级塑料(1
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20μm)或甚至形成纳米级塑料(＜1μm)。亚微米/微米级/纳米级塑料，成为当今水生环境中数量最多的塑料碎片，这些塑料碎片不仅在海水中，而且在从海岸到开阔海洋的海岸、海面和海底都能被观察到。通常，塑料颗粒的尺寸越小，就越难从环境样品中去除和/或去除。1.785亿吨海产品被塑料碎片污染，这最终可能被人类吸收。经证实，纳米级塑料可通过不同的接触途径进入人体，例如通过胃肠系统或呼吸系统，对人体造成不良影响。因此，去除水源中的塑料碎片对于保护生态系统和人类健康具有重要意义。
[0003]传统的过滤方法最近被强调用于修复宏观塑料和亚微米塑料，但由于在如此微小的过滤孔处压降的物理限制，因此传统的过滤方法不适用于去除微米级塑料和纳米级塑料。塑料碎片也可以通过生物过程降解，例如通过微生物降解，但这种过程的降解速度非常慢且具有许多剧毒的降解产物。此外，作为去除常见有机污染物的典型修复方法，由于存在大量稳定的碳原子，化学氧化在去除塑料碎片方面效率低下。由于塑料碎片具有复杂的组成和不固定的形状，因此目前的方法无法有效地从真实的水生环境中去除这些塑料碎片。虽然传统吸附剂(例如活性炭、沸石、介孔二氧化硅)可以通过吸附去除海水中的有机污染物，去除率达90％
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99％，但是，由于这些塑料碎片具有相对较大的体积、较重的重量以及在表面上具有复杂的化学基团，因此这些传统吸附剂不能用于塑料碎片的去除。因此，需要具有成本效益的技术来应对海水处理挑战。
[0004]快速吸附材料是一种新兴的、有前景的去除塑料以外的微污染物的方法，因为这种方法工艺简单且成本低。然而，低吸附能力和复杂的过程使其不适合作为从水生环境中去除塑料碎片的有效方案。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中的不足，本申请提供了一种磁性复合材料，该磁性复合材料作为塑料碎片的吸附剂具有去除能力大、响应速度快、能耗低、去除率高、可重复使用、生物相容性和毒性低的特点。
[0006]具体而言，本申请提供了一种磁性复合材料在去除塑料碎片中的应用。
[0007]可选地，所述应用包括如下步骤：将磁性复合材料分散在包含所述塑料碎片的水溶液中以通过所述磁性复合材料对所述塑料碎片的吸附来去除所述塑料碎片。
[0008]可选地，所述磁性复合材料通过使用非亲水性材料包覆磁性Fe3O4获得。
[0009]可选地，所述非亲水性材料所述非亲水性材料包括聚多巴胺、聚苯乙烯、硅烷化合物和烷基磺酸盐、羧酸类化合物中的至少一种。
[0010]可选地，硅烷化合物包括3
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氨丙基三乙氧基硅烷，所述烷基磺酸盐包括十二烷基磺酸钠、所述羧酸类化合物包括正戊酸。
[0011]可选地，所述非亲水性材料为聚多巴胺，所述磁性复合材料通过如下步骤制备：
[0012](1)获取磁性Fe3O4颗粒；
[0013](2)将磁性Fe3O4颗粒与含有多巴胺和碱性引发剂的原料进行混合以得到聚多巴胺包覆的Fe3O4复合材料，其中，所得的混合物的pH≥8。
[0014]可选地，所述步骤(2)在20～100℃的温度下进行。
[0015]可选地，所述步骤(2)中的碱性引发剂为赖氨酸、氨水、精氨酸、氢氧化钾、苯乙胺、萘乙胺、正丙胺、1，5
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戊二胺和乙二胺中的至少一种。
[0016]可选地，所述步骤(2)包括将获取赖氨酸的乙醇和水的混合溶液，将磁性Fe3O4颗粒与多巴胺置于所述乙醇和水的混合溶液中并进行搅拌以获得所述聚多巴胺包覆的Fe3O4复合材料。
[0017]可选地，所述塑料碎片包含聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚缩醛、醇酸清漆、橡胶和硅树脂中的至少一种。
[0018]可选地，所述塑料碎片包括纳米级塑料、微米级塑料和亚微米塑料中的至少一种，所述纳米级塑料的尺寸为＜1μm，所述微米级塑料的尺寸为1～20μm，所述亚微米塑料的尺寸≥20μm。
[0019]可选地，所述应用包括将含磁性复合材料的溶液分散在包含所述塑料碎片的水溶液中，所述塑料碎片为纳米级塑料，所述纳米级塑料的浓度为10～10000个/L。
[0020]可选地，所述塑料碎片为微米级塑料，所述微米级塑料的浓度为10～8000个/L。
[0021]可选地，所述塑料碎片为亚微米材料，所述亚微米塑料的浓度为50～9000个/L。可选地，所述塑料碎片为亚微米材料，所述亚微米塑料的浓度为100～8000个/L。
[0022]可选地，所述应用包括将含磁性复合材料的溶液分散在包含所述塑料碎片的水溶液中以使得所述磁性复合材料的质量浓度为0.1mg/mL～5mg/mL。
[0023]本申请能产生的有益效果包括：
[0024]1)本申请提供的磁性复合材料作为去除塑料碎片的吸附剂具有较高的去除率、较短的响应时间、适于对多种尺寸以及多种种类的塑料碎片进行去除，是一种适用于淡水和海水节能和大规模净化的生态技术，为磁性复合材料有效去除水体污染开辟了道路。
[0025]2)本申请提供的磁性复合材料作为去除塑料碎片的吸附剂时，磁性复合材料的尺寸越大，吸附塑料碎片的响应时间就越短。
附图说明
[0026]图1A显示了本申请实施例1中合成的磁性的Fe3O4的TEM图。
[0027]图1B显示了本申请实施例1中合成的磁性ANM的TEM图。
[0028]图1C显示了本申请实施例1中合成的磁性ANM团聚体的TEM图。
[0029]图1D显示了本申请实施例1中合成的磁性ANM的EDS图。
[0030]图1E显示了本申请实施例1中合成的磁性ANM的磁滞曲线。
[0031]图1F显示了本申请实施例1中合成的磁性ANM的FTIR谱图。
[0032]图2A显示了被磁性ANM捕获后的纳米级塑料的TEM图。
[0033]图2B为图2A的局部放大图。
[0034]图2C显示了磁性ANM团聚体和纳米级塑料复合物的EDS图。
[0035]图2D显示了纳米级塑料和磁性ANM
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纳米级塑料复合物的尺寸。
[0036]图3A1至图3A4显示了海水样品中不同形状的微米级塑料的TEM图。
[0037]图3B1和图3B2显示了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性复合材料在去除塑料碎片中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用包括如下步骤：将磁性复合材料分散在包含所述塑料碎片的水溶液中以通过所述磁性复合材料对所述塑料碎片的吸附来去除所述塑料碎片。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述磁性复合材料通过使用非亲水性材料包覆磁性Fe3O4获得。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述非亲水性材料包括聚多巴胺、聚苯乙烯、硅烷化合物和烷基磺酸盐、羧酸类化合物中的至少一种。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述硅烷化合物包括3
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氨丙基三乙氧基硅烷，所述烷基磺酸盐包括十二烷基磺酸钠、所述羧酸类化合物包括正戊酸。6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述非亲水性材料为聚多巴胺，所述磁性复合材料通过如下步骤制备：(1)获取磁性Fe3O4颗粒；(2)将磁性Fe3O4颗粒与含有多巴胺和碱性引发剂的原料进行混合以得到聚多巴胺包覆的Fe3O4复合材料，其中，所得的混合物的pH≥8；优选地，所述步骤(2)在20～100℃的温度下进行；优选地，所述步骤(2)中的碱性引发剂为赖氨酸、氨水、精氨酸、氢氧化钠、氢氧化钾、苯乙胺、萘乙胺、正丙胺、1,5
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戊二胺和乙二胺中的至少一种；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴立冬，相学平，童莹慧，童海贝，
申请(专利权)人：杭州布平医学检验实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：