一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法及装置，其方法包括：应用紫外线照射促进微塑料在不同环境中老化，利用老化后的微塑料对不同类型的重金属离子进行吸附，最终分析微塑料在不同环境中老化后对重金属吸附能力。本发明专利技术应用紫外线照射对微塑料进行老化，并结合傅里叶变换红外光谱与二维相关光谱，系统研究了微塑料在空气、海水和纯水三种条件下的老化行为，并通过老化微塑料对重金属吸附试验，明确了微塑料在老化过程中化学键的变化、老化过程和对污染物的吸附机理，从而实现对微塑料吸附重金属的能力的准确分析，进而能为微塑料的环境行为及其对重金属迁移的影响提供理论依据。的影响提供理论依据。的影响提供理论依据。

【技术实现步骤摘要】
一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法及装置


[0001]本专利技术涉及微塑料
，尤其涉及一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法及装置。

技术介绍

[0002]微塑料由生活污水和固体废物的排放而进入河流、湖泊和海洋，从而进入人类生活，更直接地与人类密切接触。随着微塑料污染程度的增加，人类对微塑料的老化及其潜在风险越来越多的关注。当前，对于微塑料污染的关注焦点主要集中在分离和提纯。对于不同老化阶段的微塑料对污染物的影响，尤其是不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法相对较少。
[0003]进入环境的中的微塑料会在各种外界因素的作用下继续老化，尤其是微塑料的颗粒尺寸、表面形貌和粗糙度都会发生改变。以此同时，老化后的微塑料还会与环境中重金属等污染物相互作用，进而形成复合污染物。在这个老化过程中，微塑料的表面电荷、微结构、孔隙率和疏水性都会增加，进而对重金属等污染物的吸附作用将更加复杂。不同环境中微塑料的老化行为不同，对污染物的吸附转化的影响因素也不同。目前已有文献报道了扫描电镜(SEM)表征老化微塑料对污染物的影响，但不能揭示不同环境条件下官能团的顺序变化和老化阶段的微塑料对污染物作用过程。因此，创新研发新方法找出微塑料在老化过程中化学键的变化，是明确老化微塑料吸附污染物的前提。
[0004]总体而言，现有的一些微塑料老化吸附试验方法流程相对单一，无法准确阐明微塑料的老化过程对重金属等污染物吸附的影响，导致无法准确分析塑料吸附重金属的能力，从而不能为微塑料的环境行为及其对重金属迁移的影响提供理论依据。另外现有的老化吸附试验需要分别在老化试验装置和重金属吸附试验装置中分布进行，试验装置也不便于在不同老化环境下对样品进行老化试验，使用不方便，试验操作更为繁琐。因此，本专利技术提出了一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法及装置用以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提出一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法及装置，用来解决现有微塑料老化吸附试验方法无法准确分析微塑料吸附重金属的能力，以及现有的试验装置不便于在不同老化环境下对样品进行老化试验的问题。
[0006]为了实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：先根据试验需要准备微塑料原料，再将准备好的微塑料原料分别置于不同的容器中并分别在空气中、纯水中和海水中进行紫外线照射老化试验，老化完成后利用超纯水对微塑料原料进行冲洗，冲洗完毕后再进行冷冻干燥，获得不同老化环境下的微塑料老化样品备用；
[0008]步骤二：先制备不同的重金属离子吸附溶液并测定初始金属浓度，再将制备的重金属离子吸附溶液注入装有微塑料老化样品的容器中，接着对容器中的重金属离子吸附溶液进行超声波振荡并取样，然后对取样的溶液进行金属浓度测定并计算其与初始金属浓度的差，得到微塑料老化样品对不同重金属的吸附量；
[0009]步骤三：先利用扫描电镜观察微塑料原料和微塑料老化样品的微观特征并监测其原子和分子结构，再用FTIR测定微塑料原料和微塑料老化样品的表面官能团，同时用2D
‑
COS对微塑料原料和微塑料老化样品的FTIR光谱进行分析，获得微塑料老化样品的理化特性，最后结合步骤二中得到的重金属吸附量分析微塑料老化对其重金属吸附能力的影响。
[0010]进一步改进在于：所述步骤二中，制备重金属离子吸附溶液的具体步骤为：先制备包括Pb
2+
、Cu
2+
、Cd
2+
、As
3+
和Zn
2+
在内的5种重金属吸附剂，再分别融入超纯水中，获得5种重金属离子吸附溶液。
[0011]进一步改进在于：所述步骤二中，对取样的溶液进行金属浓度测定的具体步骤为：先用针管从振荡后的重金属离子吸附溶液中取5mL溶液，再利用0.45μm过滤器进行过滤，过滤后采用火焰原子吸收分光光度计测定其最终金属浓度。
[0012]进一步改进在于：所述步骤三中，观察微观特征时将微塑料原料和微塑料老化样品固定在基板上并镀上一层金，扫描电镜使用时设置放大倍数为50000倍，加速度电压为5kV，FTIR记录的区间在4000
‑
400cm
‑1之间。
[0013]一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的装置，包括试验箱，所述试验箱内部滑动设有支撑板，所述支撑板上嵌合安装有呈等距分布的培养罐，所述培养罐底端设有排液管且排液管入口处设有滤网，所述培养罐前后两侧分别设有真空泵和储液箱，所述培养罐与真空泵之间连接有吸气管，所述培养罐与储液箱之间连接有注液管,所述注液管上设有抽液泵，所述培养罐内壁设有制冷管，所述培养罐底端安装有超声波振荡器，所述试验箱内部顶端设有电机，所述培养罐上方设有通过电机驱动升降的升降板，所述升降板底端等距固定有与培养罐适配的罐盖，所述罐盖内部顶端安装有紫外线灯。
[0014]进一步改进在于：所述试验箱正面对称设有箱门，所述试验箱远离箱门的一侧设有蓄水箱，所述罐盖内部底端设有喷淋头，所述喷淋头顶端连接有弹性水管，所述弹性水管远离喷淋头的一端依次贯穿罐盖、升降板和试验箱并通过抽水泵与蓄水箱连接。
[0015]进一步改进在于：所述试验箱内部顶端固定有吊架，所述电机的输出端连接有丝杆，所述丝杆上螺纹套接有螺纹板，所述螺纹板两端均滑动贯穿吊架，所述螺纹板底端两侧通过吊杆与升降板固定连接。
[0016]进一步改进在于：所述排液管下方设有与试验箱滑动连接的废液收集盒，所述试验箱内部底端等距设有位于废液收集盒下方的滚轮，所述废液收集盒位于排液管下方。
[0017]进一步改进在于：所述试验箱后侧内壁安装有温度传感器，所述试验箱内部顶端两侧分别设有制冷器和加热器，所述温度传感器与制冷器和加热器电性连接。
[0018]进一步改进在于：所述试验箱左右两侧内壁均固定有与支撑板适配的滑轨，所述滑轨内侧的底端和顶端均安装有滑轮。
[0019]本专利技术的有益效果为：本专利技术的老化吸附方法应用紫外线照射对微塑料进行老化试验，并结合FTIR光谱与2D
‑
COS，系统研究了微塑料在空气、海水和纯水三种条件下的老化行为，并通过重金属吸附试验，阐明了微塑料在老化过程中化学键的变化、老化机理和污染
物的吸附机理，从而实现对微塑料吸附重金属的能力的准确分析，进而能为微塑料的环境行为及其对重金属迁移的影响提供理论依据；
[0020]通过在支撑板上设置三组培养罐，并在培养罐底端设置排液管，同时在罐盖底端设置紫外线灯，从而使该装置可以在微塑料样品老化后直接进行重金属吸附，实现老化吸附的一体式设计，另外可以同时在三种不同环境下进行老化试验，使用方便，一定程度上简化了试验操作流程。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的微塑料老化并吸附重金属的方法流程示意图；
[0022]图2是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：先根据试验需要准备微塑料原料，再将准备好的微塑料原料分别置于不同的容器中并分别在空气中、纯水中和海水中进行紫外线照射老化试验，老化完成后利用超纯水对微塑料原料进行冲洗，冲洗完毕后再进行冷冻干燥，获得不同老化环境下的微塑料老化样品备用；步骤二：先制备不同的重金属离子吸附溶液并测定初始金属浓度，再将制备的重金属离子吸附溶液注入装有微塑料老化样品的容器中，接着对容器中的重金属离子吸附溶液进行超声波振荡并取样，然后对取样的溶液进行金属浓度测定并计算其与初始金属浓度的差，得到微塑料老化样品对不同重金属的吸附量；步骤三：先利用扫描电镜观察微塑料原料和微塑料老化样品的微观特征并监测其原子和分子结构，再用FTIR测定微塑料原料和微塑料老化样品的表面官能团，同时用2D
‑
COS对微塑料原料和微塑料老化样品的FTIR光谱进行分析，获得微塑料老化样品的理化特性，最后结合步骤二中得到的重金属吸附量分析微塑料老化对其重金属吸附能力的影响。2.根据权利要求1所述的一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法，其特征在于：所述步骤二中，制备重金属离子吸附溶液的具体步骤为：先制备包括Pb
2+
、Cu
2+
、Cd
2+
、As
3+
和Zn
2+
在内的5种重金属吸附剂，再分别融入超纯水中，获得5种重金属离子吸附溶液。3.根据权利要求1所述的一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法，其特征在于：所述步骤二中，对取样的溶液进行金属浓度测定的具体步骤为：先用针管从振荡后的重金属离子吸附溶液中取5mL溶液，再利用0.45μm过滤器进行过滤，过滤后采用火焰原子吸收分光光度计测定其最终金属浓度。4.根据权利要求1所述的一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的方法，其特征在于：所述步骤三中，观察微观特征时将微塑料原料和微塑料老化样品固定在基板上并镀上一层金，扫描电镜使用时设置放大倍数为50000倍，加速度电压为5kV，FTIR记录的区间在4000
‑
400cm
‑1之间。5.一种不同环境中微塑料老化并吸附重金属的装置，其特征在于：包括试验箱(1)，所述试验箱(1)内部滑动设有支撑板(2)，所述支撑板(2)上嵌合安装有呈...

【专利技术属性】
技术研发人员：张珍明，张家春，曾宪平，徐代刚，杨家干，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：