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新型磁性材料除微納塑料 共“塑”綠色高質量發展新格局
2023年09月25日 13:24:56
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：5223
然而目前，無論是水廠還是污水處理廠，均缺乏有效去除微納塑料的環節，這使得在處理后仍有部分微納塑料殘留在水體中，帶來水質安全和健康風險隱患。面對這些潛在威脅，開發出高效去除水環境中微納塑料的技術迫在眉睫。
【化工儀器網 行業百態】塑料作為一種高分子聚合物，因其質地輕，不易腐蝕，成本低廉等優點，得以廣泛應用于建材、農業、工程建設及日常生活中。但其燃點低、易形變、難降解等缺點仍然無法克服，成為白色污染和潛在危害的罪魁禍首。全球塑料產量逐年遞增，但目前僅9%的塑料被回收利用，約79%的塑料被填埋或遺棄在自然環境中。這些塑料制品在生產、使用和處置過程中，經紫外線照射、機械磨損等作用，會逐步形成粒徑較小的塑料顆粒。
《Science》雜志上首次提出“微塑料”概念，指的是粒徑小于5mm的塑料碎屑和顆粒。隨后，有研究者在環境中檢測到粒徑更小的塑料顆粒，將粒徑小于1μm的塑料顆粒定義為納米塑料，也有學者參考納米材料的定義，將粒徑小于100nm的塑料顆粒稱為納米塑料。
環境中的納米塑料主要來源于兩個方面：一 是初生來源。初生來源納米塑料指在制造時體積微小，通常由聚乙烯或聚苯乙烯組成，主要運用于含有微珠的防水涂料、生物醫學產品和個人護理產品，例如油漆、面部磨砂膏、牙膏等。二是次生來源，指的是進入水體環境中的塑料垃圾在光照、機械力、化學反應及生物降解等作用下形成納米級塑料顆粒。
由于微納塑料體積小，很容易被水生生物吸收，最終進入食物鏈而對終端消費者人類產生危害。同時微塑料在水中還會從周圍環境中吸附其他有毒污染物(比如重金屬和永久性有毒物質)，這會造成微納塑料的毒性成幾何倍數放大。
中國塑料加工工業協會專門印發《中國塑料加工業綠色發展綱要(2022版)》，規劃到2025年，塑料加工行業單位工業增加值二氧化碳排放降低18%，規上企業單位增加值能耗降低13.5%。廢舊塑料資源開發和利用的6條道路是：物理機械再生是大道(全力推廣)、化學高溫裂解是小路(另類化工)、化學循環解聚是難路(醇解酶解)、完全生物降解是新路(積極替代)、填埋是末路(大幅減少)、焚燒是終路(最后終結)。
然而目前，無論是水廠還是污水處理廠，均缺乏有效去除微納塑料的環節，這使得在處理后仍有部分微納塑料殘留在水體中，帶來水質安全和健康風險隱患。面對這些潛在威脅，開發出高效去除水環境中微納塑料的技術迫在眉睫。
近日，廣西科學院生態環境研究所環境新型污染物綜合治理與生態修復創新團隊李婉赫研究實習員、黃慨研究員、王俊教授等開發了一種新型磁性材料，可對水環境中的微納塑料進行快速去除。
塑料顆粒納米化后，其在水體中的分散作用更強，疏水性變弱，常規的吸附材料難以在水體中有效地吸附納米級塑料顆粒。對此，研究團隊設計并研制了一種具有親水和疏水特性的雙親性吸附材料，該材料既能在水體自由分散又能尋找并吸附塑料微粒，從而實現高效去除和實現生態環境修復的目標。
這種新型磁性材料的優勢在于對低濃度高度納米化的微納塑料具有更顯著的吸附能力，親水側有利于充分分散接觸，疏水側有利于吸附目標物，在磁場作用下能快速聚集分離。該材料吸附聚苯乙烯(PS)微粒的吸附速率為每分鐘0.759，吸附容量達到每克能吸附2.72克聚苯乙烯微粒，而它吸附聚乙烯(PE)微粒的吸附速率為每分鐘0.539，吸附容量達到每克吸附2.42克聚乙烯微粒。
這些吸附能力數據比非雙親性吸附材料都要高，因此新型雙親性磁性材料在處理聚苯乙烯和聚乙烯兩種微納塑料方面具有更強的競爭優勢。除此之外，新型雙親性磁性材料還可以應用于水環境中微納塑料顆粒的吸附治理，未來也能應用于水環境中抗生素和其他永久性有機污染物的吸附治理。
隨著納米塑料技術的不斷密集發展，我國納米塑料市場將會進一步擴大，市場影響力也將變得更加明顯。與此同時，近幾年來塑料加工行業以科技創新、綠色低碳、專精特新、高質量發展為重心，堅持科技引領，開展技術攻關，取得顯著成效。我們是重要在發展中保護，在保護中發展，積極探索代價小、效益好、排放低、可持續的環保新道路。
(資料參考來源：科技日報)
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