CN109877997A - 塑料表面重金属离子的解吸附方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑料表面重金属离子的解吸附方法，该方法包括：用乙二胺四乙酸二钠水溶液浸泡表面吸附有重金属离子的塑料的步骤，将金属离子从塑料表面解吸附转移至乙二胺四乙酸二钠水溶液；以及，将乙二胺四乙酸二钠水溶液与塑料分离的步骤。与现有酸浸泡法和高温消解法相比，该方法的解吸附效果更好，操作简单，为微塑料的环境生态安全评价与再生利用提供了经济可行的方法与路径。
Description
技术领域
本发明属于环境污染治理领域，具体涉及一种塑料表面重金属离子的解吸附方法。
背景技术
微塑料，一般是指尺寸小于5mm的塑料颗粒或碎片，是一类新型的污染物。由于紫外光照、风化等的老化作用会增加微塑料表面的空洞及氧化官能团数量，因此，自然环境中微塑料自身不仅会释放污染物，而且会对环境中的锌、铜、镉等重金属离子产生富集和迁移的作用，极大的影响环境生物，进而影响到人类健康(“微塑料吸附行为及对生物影响的研究进展”，屈沙沙等，环境卫生学杂志，2017年2月，第7卷第1期，第75-78页)。传统处理微塑料表面吸附的重金属离子的方法有酸浸泡法、高温消解法等，酸浸泡法存在特别是对于老化的微塑料表面金属解吸不完全以及对设备易产生酸腐蚀等问题，高温消解法则会直接破坏微塑料本体阻碍了对微塑料的再生利用。
发明内容
针对背景技术中塑料表面重金属离子解吸附处理时所存在的问题，本发明的目的在于提供一种塑料表面重金属离子的解吸附方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
塑料表面重金属离子的解吸附方法，包括：
用乙二胺四乙酸二钠水溶液浸泡表面吸附有重金属离子的塑料的步骤，将金属离子从塑料表面解吸附转移至乙二胺四乙酸二钠水溶液；
以及，将乙二胺四乙酸二钠水溶液与塑料分离的步骤。
与现有酸浸泡法和高温消解法相比，本发明的解吸附效果更好，操作简单，对生产设备的酸腐蚀性小，为微塑料的再生利用提供了经济可行的路径。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明对塑料表面重金属离子进行解吸附的方法包括：
用乙二胺四乙酸二钠(EDTA-Na2)水溶液浸泡表面吸附有重金属离子的塑料的步骤，将金属离子从塑料表面解吸附转移至EDTA-Na2水溶液；
以及，将EDTA-Na2水溶液与塑料分离的步骤。
作为优选地技术方案之一，所述EDTA-Na2水溶液的pH值为5～6。
作为优选地技术方案之一，所述EDTA-Na2水溶液的EDTA-Na2浓度为1～10wt％。
作为更优选地技术方案之一，所述EDTA-Na2水溶液的EDTA-Na2浓度为5wt％。
作为优选地技术方案之一，所述重金属离子为锌、铜和镉离子。
作为优选地技术方案之一，所述塑料为平均直径小于5mm的塑料颗粒、碎片和/或纤维。
作为优选地技术方案之一，浸泡时间为5～48小时。
作为更优选地技术方案之一，浸泡时间为12～24小时。
作为优选地技术方案之一，浸泡时，对溶液进行搅拌。
作为优选地技术方案之一，可采用过滤或离心的方式将EDTA-Na2水溶液与塑料分离。
实施例1解吸附实验：
(1)老化的塑料来自于经常年风吹日晒的学校塑胶操场。为更准确的测试本发明的解吸附效果，将收集的塑料用5wt％的HNO3超声清洗30min后，真空抽滤并用超纯水清洗多次，以清除可能吸附的各种金属元素。真空干燥清洗后的塑料通过肉眼将他们分类为：颗粒塑料与纤维塑料。
(2)准确称量硫酸锌、硫酸铜和硫酸铬，分别配置成锌离子，铜离子和镉离子的标准溶液(C0，mg/L)。准确称量质量为M0的经步骤(1)处理的颗粒塑料和纤维素塑料，分别添加到上述锌离子，铜离子和镉离子中，在160r/min，30℃避光震荡过夜，使锌离子，铜离子和镉离子充分并饱和的吸附在颗粒塑料与纤维塑料上，并用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)测定吸附饱和后溶液中锌离子，铜离子和镉离子的浓度(C1，mg/L)。颗粒塑料和纤维素塑料对锌离子，铜离子和镉离子的吸附量可以通过公式(1)求得：
W＝(C0-C1)V0/M0 (1)。
(3)将步骤(2)中分别饱和吸附了金属锌离子，铜离子和镉离子的颗粒塑料和纤维素塑料真空过滤，并用超纯水清洗三次后，真空干燥(40℃)。准确称取质量为M1(5.00g)的干燥后的颗粒塑料和纤维素塑料，并加入到含有体积为V1(20mL)、pH≈5.5的EDTA-Na2水溶液(5wt％)的玻璃三角瓶中，在160r/min，30℃避光搅拌震荡过夜，对锌离子，铜离子和镉离子进行解吸附，理论上完全解吸附后，锌离子，铜离子和镉离子的浓度C2可以由公式(2)计算得到；
C2＝M1W/V1 (2)。
(4)测定解吸附后溶液中锌离子，铜离子和镉离子的浓度(C3，mg/L)：
取步骤(3)中一定体积溶液过0.22微米滤膜。定量移取V2(ml)过滤液并加入等体积的消解液(HNO3：H2O2＝3∶1)，在120℃消解2h后，升温至200℃赶酸，用2％HNO3溶液定容到10倍V2体积后，用ICP对金属锌，铜和镉进行测定。其测定的金属锌，铜和镉离子的溶度记为C3。解吸下来的金属锌，铜和镉离子的回收率P可由公式(3)计算得到；
P＝10C3/C2*100％ (3)。
对照实验实验操作过程及条件同上上述步骤(1)～(4)，区别只在于，用浓度为30％的HNO3溶液替代上述步骤(3)中pH≈5.5的EDTA-Na2水溶液。
表1学校塑胶操场的塑料材质及密度、尺寸大小
| 塑料材质 | 平均直径(mm) | 直径范围(mm) | 平均长度(mm) | 长度范围(mm) | 密度g/cm<sup>3</sup> |
| 颗粒塑料 | 2.99 | 1.1～5.2 | -- | -- | 1.3～1.7 |
| 纤维塑料 | 1.12 | 0.5～1.4 | 11.08 | 3.5～21.3 | -- |
表2EDTA-Na2对金属锌、铜和镉离子的回收率P：
表3 30％HNO3对金属锌、铜和镉离子的回收率P：
上述结果表明，EDTA-Na2能够有效地解吸附老化塑料表面上吸附的重金属元素，且效果要明显优于常规酸浸泡法。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.塑料表面重金属离子的解吸附方法，包括：
用乙二胺四乙酸二钠水溶液浸泡表面吸附有重金属离子的塑料的步骤，将金属离子从塑料表面解吸附转移至乙二胺四乙酸二钠水溶液；
以及，将乙二胺四乙酸二钠水溶液与塑料分离的步骤。
2.根据权利要求1所述的解吸附方法，其特征在于：所述乙二胺四乙酸二钠水溶液的pH值为5～6。
3.根据权利要求1或2所述的解吸附方法，其特征在于：所述乙二胺四乙酸二钠水溶液的乙二胺四乙酸二钠浓度为1～10wt％。
4.根据权利要求3所述的解吸附方法，其特征在于：所述乙二胺四乙酸二钠水溶液的乙二胺四乙酸二钠浓度为5wt％。
5.根据权利要求1所述的解吸附方法，其特征在于：所述重金属离子为锌、铜和/或镉离子。
6.根据权利要求1所述的解吸附方法，其特征在于：所述塑料为平均直径小于5mm的塑料颗粒、碎片和/或纤维。
7.根据权利要求1或6所述的解吸附方法，其特征在于：所述塑料为老化的塑料。
8.根据权利要求1所述的解吸附方法，其特征在于：浸泡时间为5～48小时。
9.根据权利要求8所述的解吸附方法，其特征在于：浸泡时间为12～24小时。
10.根据权利要求1或8所述的解吸附方法，其特征在于：浸泡时，对溶液进行搅拌。
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Addressee: Wu Yunfei Document name: Notice of Reexamination |
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