微塑料的老化对污染物吸附行为的影响

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微塑料作为一种新型污染物在环境中普遍存在,并因其对有机污染物的携带作用而受到广泛关注。进入自然环境中的微塑料受到机械磨损、太阳辐射、化学氧化等作用而发生老化,自身的物理和化学特性会发生改变,进而对其环境行为产生影响。本文选用两种不可降解微塑料聚酰胺(PA)、聚氯乙烯(PVC)和一种可降解微塑料聚乳酸(PLA)作为吸附剂,两种性质结构不同的有机污染物双酚A和菲为吸附质,研究原始和老化微塑料对污染物的吸附行为变化。为探究不同水环境条件对微塑料老化的影响,实验中设置的老化条件为:将微塑料放置在两种不同的介质溶液(p H值为6的溶液和硝酸钠溶液)中,在500W汞灯下持续照射60h。通过对原始和老化微塑料的微观表面形态、元素组成、表面官能团、结晶度和聚合物的非晶态域表征实验,对比原始和老化微塑料物理化学性质的变化,发现老化均增加了三种微塑料的表面粗糙度,而不同微塑料之间或在不同介质溶液中老化的的同一种微塑料,其表面极性、官能团、结晶度和玻璃化转变温度的变化不尽相同。本文通过吸附热力学实验和吸附动力学实验,研究老化对微塑料吸附污染物的影响,结果表明吸附热力学行为能够被Frendlich和Langmiur模型拟合,吸附动力学行为能被准二级动力学方程拟合。结合模型拟合参数与吸附等温线和吸附动力学曲线,发现不同微塑料的老化对同一种污染物的吸附、同一微塑料的老化对不同污染物的吸附性能均呈现差异性,这归因于其老化后的特性,如比表面积、疏水性、含氧官能团、结晶度等的不同变化。同时,本文探究了硝酸根离子对微塑料老化后吸附有机污染物的影响,实验发现由于硝酸根离子能够促进酚类有机物在水体中的光解反应,使双酚A在与微塑料的混合溶液中含量降低,从而导致在硝酸钠溶液中老化后的微塑料比原始微塑料和在p H6溶液中老化的微塑料对双酚A的吸附量更低。
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