【摘 要】
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微塑料被认为是环境中有机物潜在的吸附载体,但是对于新制微塑料(PMP)和次生微塑料(SMP)对有机物的吸附机理的区别尚不明确,且在不同环境体系下主导吸附的因素是否相同也需论证,
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微塑料被认为是环境中有机物潜在的吸附载体,但是对于新制微塑料(PMP)和次生微塑料(SMP)对有机物的吸附机理的区别尚不明确,且在不同环境体系下主导吸附的因素是否相同也需论证,因此本论文通过降解实验对生活中典型的塑料薄膜(PVC、PP、PET)进行紫外光照和热氧降解处理,分别探讨紫外光照条件下塑料(UPVC、UPP、UPET)和热氧条件下塑料(TPVC、TPP、TPET)的降解规律和机理;以新制和经过降解的三种典型塑料薄膜制成的次生微塑料颗粒为研究对象,探究其在菲-甲醇、菲-纯水和菲-海水体系下对有机污染物菲的吸附及其机理。论文的主要结论如下:塑料薄膜经过6个月紫外光照和热氧降解后,其黄度指数随降解时间的增加而增加,其中紫外光照条件下大于热氧条件下的变黄程度,PVC对光和热的反应较敏感且在所有样品变黄程度最大;降解过程中表面形貌变化有凹痕、颗粒、结块、剥落和裂纹状等特点,并随着时间增加由“点到面”、“线到面”、“块到面”和由“外到里”的方式进行细化;降解过程中的产生的主要官能团为羟基(-OH,3500~3000 cm-1)和羰基(C=O,~1700 cm-1),PP和PVC在紫外光照降解下的红外谱图与热氧降解下的红外谱图特征峰的出现的位置不同,但吸收强度都随着降解时间增加而增加,其中PET无明显新的官能团生成。不同材料经历了不同条件的降解,其热稳定的发生不同程度的变化,TPVC、UPP和TPP的热稳定性降低,UPET和UPVC的热稳定性增加,TPET的热稳定性不变。微塑料在不同体系下所表现的吸附能力不同,PMP和SMP在菲-甲醇体系中的饱和吸附量为0.59-8.56μg/g,在菲-纯水体系中的饱和吸附量为18.39-25.53μg/g,海水体系中的饱和吸附量为28.46-30.71μg/g。PMP和SMP在三种体系下对菲的吸附动力学更符合准二级动力学方程,R2值达0.93以上,预测值与实验值的偏离程度低,其中,海水体系下的R2值达到0.99以上,且SMP与PMP的吸附量差距较小,因此可以通过对新制塑料对菲的模拟来对海水环境中微塑料的实际吸附量进行预估;通过对等温曲线的模拟,发现Freundlich方程的拟合度最高,其次是线性模型,Langmuir方程的拟合度最低,综合三种体系下的吸附分析可得,微塑料对菲的吸附是化学吸附和物理吸附共存的状态,且为多分子层的吸附。不同类型的微塑料和背景溶液下主导吸附量的因素和造成吸附差异的因素有所不同,菲-甲醇体系中,微塑料吸附量远小于其它两种体系主要由疏水性分配作用导致,其中,PMP以分配作用为主,SMP以化学吸附为主,造成SMP比PMP吸附量大的原因是SMP有氢键的作用;菲-纯水体系中,以物理吸附为主,为疏水性分配作用;菲-海水体系中,以物理吸附为主,造成SMP比PMP吸附量大的原因是背景溶液中的离子与塑料表面裸露的羟基和羰基相互作用的结果,而盐度是菲-海水比菲-纯水体系下吸附量大的主导因素。微塑料在三种体系下的吸附大小规律为:菲-海水体系>菲-纯水体系>菲-甲醇体系,且类型规律为:PP的吸附量>PVC的吸附量>PET的吸附量。
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