一种快速高效老化水体中微塑料的方法技术

本发明专利技术公开一种快速高效老化水体中微塑料的方法，属于新型污染物环境行为评估技术领域。本发明专利技术所述方法为：将微塑料洗涤后烘干；将洗过的微塑料溶于装有过硫酸钾溶液的石英管中，在紫外光源照射下反应；每隔6h向石英管中加入初始浓度的过硫酸钾量直至反应结束；本发明专利技术使用的过硫酸钾成本低，容易获得，安全稳定，储存时间更长并且储存要求不高，紫外及过硫酸钾老化微塑料的过程所产生的活性自由基会快速氧化微塑料，使得老化速率大大提升，老化效果十分显著；本发明专利技术老化效果显著，可以作为一种实验室高效快速老化微塑料的方法替代自然老化过程，来研究微塑料的长期老化行为，为评估微塑料的环境行为及风险提供基础信息。估微塑料的环境行为及风险提供基础信息。估微塑料的环境行为及风险提供基础信息。

【技术实现步骤摘要】
一种快速高效老化水体中微塑料的方法


[0001]本专利技术涉及一种快速高效老化水体中微塑料的方法，属于新型污染物环境行为评估


技术介绍

[0002]塑料是一种可塑性强、化学稳定性高且质量轻、多功能、耐磨、耐腐蚀、廉价的材料，已经被广泛的应用于社会生活中。它在为人类提供极大便利的同时，也带来严重的环境污染问题。过去的几十年里，全球塑料产量从1950年的150万吨飙升至2019年的3.68亿吨，预计到2050年将达到330亿吨，如果不受管控，预计到2050年将有近120亿吨塑料释放到在环境中。环境中的塑料垃圾很难在自然条件的物理、化学老化作用下完全降解，会在盐分、光热以及生物等的作用下进一步分解为许多形状不规则、粒径不一的塑料碎片，迄今为止规定直径小于5mm的塑料为微塑料(MPs)。环境中的MPs会经历机械磨损、紫外线照射、热降解、化学氧化反应和生物降解等自然老化过程，从而导致MPs聚合物的降解，改变MPs的理化性质，如表面形态、结晶度、颗粒大小、反应性、疏水性等。研究发现MPs老化可使其表面孔洞和官能团增加，增大的比表面积使其更易吸附有害物质(如：重金属和有机污染物)，从而影响其在环境中的行为。因此研究MPs的老化作用有助于科学评估微塑料的环境行为及潜在的生态风险。
[0003]但MPs在自然环境下，由于光照强度不稳定、温度低和天然氧化剂(如臭氧)浓度低，存在其老化或分解效率较缓慢和过程复杂等问题。因此自然老化不利于高效率的开展环境中微塑料的长期命运和风险评估研究。为了预知水环境对微塑料的长期老化行为，研究人员在试验中已普遍采用人工干预技术替代自然老化来加速微塑料的老化进程。目前，人工光辐射技术是最常用的加速微塑料老化的方法，光辐射常用的光源主要有紫外灯、氙灯、汞灯等，用来模拟自然光照；还有通过添加强酸(如：HCl、HNO3)、强碱(NaOH)和强氧化剂(如：O3、H2O2、NaClO)来促进微塑料老化的，用来模拟水环境中的老化过程，但这些方法在老化微塑料上仍然耗时较长，少则数十天，多则数百天。
[0004]因此，为了更快速高效的老化微塑料，预测微塑料老化后在环境中的转化行为和生态风险，一种高效加速微塑料老化的方法急待提出。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于一种快速高效老化水体中微塑料的方法，包括以下步骤：
[0006](1)将实验所需微塑料先用乙醇洗涤2～4次，再用去离子水洗涤3次，在40
±
1℃烘箱内烘干，放入干燥器保存备用；
[0007](2)称取(1)中微塑料溶于装有初始浓度过硫酸钾溶液的石英管中，在紫外光源照射下反应，过硫酸钾初始浓度为0.02～0.05mol；
[0008](3)在反应过程中每隔6h向石英管中加入初始浓度的过硫酸钾量直至反应结束。
[0009]优选的，本专利技术所述微塑料为聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯或聚丙烯微塑料。
[0010]优选的，本专利技术所述微塑料的粒径为5μm。
[0011]优选的，本专利技术所述步骤(3)中共24h结束反应。
[0012]优选的，本专利技术所述方法还包括步骤(4)，具体操作为：24h反应结束后将微塑料体系真空抽滤，重复步骤(1)得到老化后的微塑料等待表征。
[0013]还包括步骤(4)，具体操作为：24h反应结束后将微塑料体系真空抽滤，重复步骤(1)得到老化后的微塑料等待表征。
[0014]本专利技术所述紫外活化及过硫酸钾老化微塑料的方法，将老化后的塑料进行表征，包括但不限于微塑料形貌的表征、官能团检测和结晶度检测等；包括使用扫描电镜(SEM场发射)观察MPs老化前后形貌变化，使用傅里叶红外光谱仪检测MPs老化前后官能团变化，使用X射线衍射仪(XRD)检测MPs老化前后结晶度变化等。通过MPs老化前后表征可知，该实验方法老化效果显著，可以作为一种实验室高效快速老化微塑料的方法替代自然老化过程，来研究MPs的长期老化行为，为评估MPs的环境行为及风险提供基础信息。
[0015]本专利技术的有益效果为：
[0016](1)本专利技术使用的过硫酸钾成本低，容易获得，相比O3、H2O2等强氧化剂来说更安全，更稳定，储存时间更长并且储存要求不高；另外本专利技术采用紫外及过硫酸钾人工高级氧化过程老化MPs的过程会产生活性自由基(如：羟基自由基、硫酸根自由基、单线态氧、超氧自由基)，相比其他微塑料老化体系，这些自由基会快速氧化微塑料，极大的缩短微塑料老化时间的同时使得微塑料老化效果更好；并且该技术没有添加剂残留引起的二次污染问题，具有环境友好的优点；在日常污水处理中常常会运用高级氧化技术，本专利技术更具有环境意义。
[0017]并且该技术没有添加剂残留引起的二次污染问题，具有环境友好的优点。
[0018](2)本专利技术操作便利，老化时间更短，老化效果显著，可以作为一种实验室高效快速老化微塑料的方法替代自然老化过程，来研究MPs的长期老化行为，为评估MPs的环境行为及风险提供基础信息。
附图说明
[0019]图1是本专利技术中原始聚苯乙烯(PS)塑料照片。
[0020]图2是本专利技术中原始聚苯乙烯(PS)塑料紫外老化后照片。
[0021]图3是本专利技术中原始聚苯乙烯(PS)塑料紫外及过硫酸钾老化后照片。
[0022]图4是本专利技术中原始聚苯乙烯(PS)塑料扫描电镜图。
[0023]图5是本专利技术中原始聚苯乙烯(PS)塑料紫外老化后扫描电镜图。
[0024]图6是本专利技术中原始聚苯乙烯(PS)塑料紫外及过硫酸钾老化后扫描电镜图。
[0025]图7是本专利技术中原始聚苯乙烯(PS)塑料老化前后傅里叶红外光谱图。
[0026]图8是本专利技术中原始聚苯乙烯(PS)塑料老化前后X射线衍射图。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例和附图对本专利技术进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本专利技术，但本专利技术并不局限于以下实施例。
[0028]为了进一步验证本专利技术所述方法的可行性，本实施方式采用以下技术方案：紫外
及过硫酸钾老化聚苯乙烯(PS)微塑料实验，包括实验材料、实验方法和实验结果。
[0029]其中，本专利技术中所用的原料及试剂，如无特殊说明，均能够从常规商业途径购买得到；微塑料粒径为5微米，购于东莞市特塑朗化工原料厂；过硫酸钾为分析纯，购于阿拉丁。
[0030]扫描电镜(SEM)的仪器生产厂家和型号是：上海VEGA3,TESCAN；傅里叶红外光谱仪器生产厂家和型号是：美国赛默飞Thermo Fisher Nicolet
‑
Is10。X射线衍射仪(XRD)仪器生产厂家和型号是：日本理学，smartlab9。
[0031]实验方法包括微塑料老化实验和表征实验：其中，微塑料老化实验，具体包括以下步骤：
[0032](1)将5微米的PS微塑料先用乙醇洗涤3次，再用去离子水洗涤3次，在40℃烘箱内烘干，放入干燥器保存备用。
[0033](2)在2个50mL石英管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速高效老化水体中微塑料的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将实验所需微塑料先用乙醇洗涤2～4次，再用去离子水洗涤3次，在40
±
1℃烘箱内烘干，放入干燥器保存备用；(2)称取(1)中微塑料溶于装有初始浓度过硫酸钾溶液的石英管中，在紫外光源照射下反应，过硫酸钾初始浓度为0.02～0.05mol；(3)在反应过程中每隔6h向石英管中加入初始浓度的过硫酸钾量直至反应结束。2.根据权利要求1所述快速高效老化水体中微...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，王娅男，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：