CN111825241B - 一种基于微纳米马达材料的污染物的治理方法及处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于微纳米马达材料的微塑料污染物的治理方法，其包括：将微纳米马达材料加入到待处理的污水中，然后再在污水中加入双氧水开始处理过程，所述微纳米马达材料在待处理的水中发生催化反应，持续产生微纳米气泡，驱动水中的污染物上浮到水面并富集在气泡泡沫相中，然后将泡沫相与污水进行分离，达到治理微塑料污染物的目的；其中，所述微纳米气泡的外径为20nm~5000μm。采用本发明的技术方案，利用微纳米马达的自驱动运动自搅拌和高速产生微气泡的能力，实现了水中悬浮的污染物的吸附性气泡分离过程，实现了对微塑料污染物的治理。该方法简单，容易操作，成本低，对环境污染小，具备一定的工业化应用潜力。

Description

一种基于微纳米马达材料的污染物的治理方法及处理装置

技术领域

本发明属于环保技术领域，涉及水中污染物的治理，尤其涉及一种基于微纳米马达材料的污染物的治理方法及处理装置。

背景技术

作为一种新兴的环境污染物，微塑料污染问题在近几年得到了广泛的社会关注，国内外许多媒体也进行了大量的报道。微塑料由于具有比较小的尺寸（微纳米尺度），而具有比较大的比表面积，在吸附重金属离子和有机类的污染物后，有可能被水生生物误食。随后微塑料上面吸附的污染物会释放在生物体内，对水生生物产生长期而持续的毒害作用。这些污染物也会随着食物链的富集作用，最终危害到人类的健康。因而最近几年，人们开始注意到这一环境污染治理难题，并研究相关的治理的方法。

塑料制品的出现极大的方便了人们的生活，但是也带来了看得见的白色垃圾和看不见的微塑料污染物等环境危害。白色污染是大块的废弃的塑料制品，例如一次性塑料袋等。随着风力、水流、光照影响的自然风化作用，大块塑料会逐渐转化成看不见的细小的微塑料污染物。随着人们逐渐认识到微塑料污染物的危害和对微塑料污染物治理的重视程度的提高，各个国家都在出台相关的法规制度等来应对微塑料污染物治理难题。作为一种塑料制品，它们是很难通过常规方法处理掉的，许多种塑料可以在自然环境下存在100年以上而不发生降解。因而有必要将这些环境污染物分离出来，单独处理掉，使它们不对环境造成危害。

水环境微塑料及塑料污染已经引起了国际社会的广泛关注，然而直到现在还没有切实可行的针对实际被污染的水体中已经存在的微塑料污染的治理方法。在当前的绝大部分个人清洁护理用品中，比如磨砂洗面奶等，大多含有许多种类似的不同形貌，大小，和尺寸类型的微塑料添加剂。可见塑料污染比我们现在能看到的还要严重。目前，微塑料的足迹已经遍布了地球上绝大部分的地方，甚至出现了在野生动物和人类的身体里面。世界各主要大国都开始制定了相关的法律法规限制塑料制品的生产和使用，以期达到从源头上限制塑料污染物的目的。限制生产有些不切实际，在某种程度上，人类已经离不开塑料制品了，因而要加大对塑料制品的回收利用和开发出塑料治理技术。

有部分研究在尝试合成容易降解的塑料替代物，但是当前的这些可降解的塑料制品的生产和研发还远远不能满足人类的需求。绝大部分的塑料制品都是难以自然降解的，并且，这些大块的塑料会在自然条件作用下，转化成为更难以处理的微塑料污染物。针对有机污染物，我们可以使用氧化方法去除，重金属离子我们可以使用吸附剂去除。但是针对悬浮的不溶解的微塑料颗粒污染物，当前依然没有很好的处理方法，并且相关的研究，标准制定等都属于起步阶段。因为人类只是在最近几年才逐渐认识到微塑料污染这一世界性难题。

发明内容

针对以上技术问题，本发明公开了一种基于微纳米马达材料的污染物的治理方法及处理装置，结合现有的微纳米发动机制备技术，应用到水环境的微塑料等污染物的治理中来，将微塑料等污染物进行富集和吸附性气泡分离。

对此，本发明采用的技术方案为：

一种基于微纳米马达材料的污染物的治理方法，其包括：将微纳米马达材料加入到待处理的污水中进行处理，所述微纳米马达材料在待处理的污水中发生催化反应，持续产生微纳米气泡，驱动水中的污染物上浮到水面、富集在泡沫相中，然后将泡沫相与水进行物理分离；其中，所述微纳米气泡的外径为20nm~5000μm。进一步的，所述微纳米气泡的外径为50nm~1500μm。

采用此技术方案，微纳米马达在待处理的水中发生催化反应，持续产生大量的微纳米气泡，利用微纳米马达的运动和高速产生微气泡的能力，可以将水中的微塑料等污染物搬运使其上浮到水面进行富集，转移到上浮的气泡形成的泡沫层中，然后将泡沫相与水进行分离，从而实现对水中微塑料等污染物的治理。因为气泡形成的泡沫是能很容易就通过物理分离方法从反应液表面分离开来的。因而该方法不仅能为微纳米马达的应用添加新的场景，也能对广泛存在的微塑料等悬浮的污染物治理提供新的解决途径。

其中，产生的气泡的尺寸很重要，气泡太大，相对来说同样的气体体积产生的比表面积小并不利于形成稳定的泡沫层，上浮后气泡很容易就破了，并不容易吸附微纳米尺寸的微塑料颗粒污染物，而且有科技文献记载，宏观尺寸的气泡并不容易吸附微小的微塑料等污染物颗粒，另外宏观气泡和微气泡在尺寸上的差异，造成了吸附性能上的巨大不同，其中与微气泡的表面张力比较大等原因相关。对此，我们也进行了相应的对比试验，宏观气泡可以通过吹气的方法生成，但是我们使用物理通气的方法，并不容易产生微小的气泡。因为微气泡形成的表面张力会比较大。也就是说，用吹气和通气体的方法，不容易产生微小的气泡。因而并不能方便地吸附去除微小的悬浮污染物。

另外，对微纳米马达材料的性能有要求，需要能持续产生大量的微纳米气泡，优选在水中催化水中的某些物质反应，高速产生大量的微纳米气泡的微纳米马达材料，这样在产生的微纳米气泡上浮过程中，微纳米气泡就会吸附在微塑料等污染物的表面，带走微塑料等污染物颗粒上浮，从而将悬浮于水中的微塑料等污染物颗粒带入到大量气泡形成的泡沫相中，实现分离的目的。大量的微塑料等污染物颗粒悬浮去了污水表面的泡沫相中，这会非常有利于后续的物理富集过程的实施，从而达到治理微小的微塑料污染的目的，这就是利用微纳米马达吸附性气泡分离微塑料的机制。

作为本发明的进一步改进，所述微纳米马达材料的粒径为20nm~5000μm。进一步优选的，所述微纳米马达材料的粒径50nm~1500μm。

作为本发明的进一步改进，所述微纳米马达的表面有微纳米尺寸的特征结构，比如我们的核壳结构的微纳米马达的表面的纳米片外壳等，就会比较有利于形成微纳米尺寸的气泡。尺寸较大较小的马达材料都可以，微纳米马达尺寸大一点也行，重点特征是能与双氧水等氧气产生物质发生反应并且持续产生大量的微纳米尺寸的气泡，微纳米马达材料的尺寸外形特征可大可小。

作为本发明的进一步改进，所述微纳米马达材料为能快速催化双氧水分解的材料，所述待处理的水中含有双氧水、或在处理前/处理中加入双氧水到待处理的水中。采用此技术方案，能催化双氧水分解的材质与含有双氧水的污水接触时，会催化双氧水分解，从而高速、持续产生大量的微纳米气泡，大量的微纳米气泡吸附在微塑料等污染物颗粒的表面，将其带到水体表面，更加有利于微塑料等污染物颗粒的富集和微纳米气泡的吸附分离。

另外，在水中加入的双氧水，在太阳光照等条件下会自然分解为氧气和水，对环境没有影响。而且双氧水本身也是氧化剂，本身就可以处理污水中的有机类污染物质，还能起到杀菌的作用，双氧水可以发挥多重的环境治理作用。

现有的铝/碱性溶液等微马达，产生的气泡速度慢，并不能持续产生大量的气泡，而且这种马达为消耗型马达，不能持续进行气泡产生，达不到悬浮污染物上浮到泡沫相中去除的效果。关键是这些牺牲消耗性质的马达会造成二次污染，马达被反应溶解消耗的过程中会产生二次的污染物。由于氧化锰类的材料本身是催化剂，虽然与双氧水的反应过程也会造成一定的二氧化锰催化剂的降解损失，但是这部分消耗掉的马达引起的二次污染与那些一次性的消耗性马达相比是很微小的。

作为本发明的进一步改进，所述微纳米马达材料包括金属类催化剂、锰氧化物催化剂、普鲁士蓝、过氧化氢酶或过渡金属-有机框架材料（MOFs）中的至少一种。也就是，其本身就是上述材料中的至少一种，或其表面含有上述材料中的某种材料，这样，能对双氧水发生催化反应，高速、持续地产生大量的微纳米气泡。

作为本发明的进一步改进，所述金属类催化剂包括铂金、铱金、钯金或银的至少一种；所述锰氧化物催化剂包括二氧化锰、四氧化三锰或氧化锰中的至少一种，所述过渡金属-有机框架材料的金属为钴、铁的金属-有机框架材料（MOFs）中的至少一种。

其中，氧化锰类催化剂具有低成本、高气泡产生率和合成方法多样化的特点而最具有前途。不排除以后开发出更高效的先进催化剂体系和结构，具有本案类似的吸附性气泡分离机理，可以用于微塑料等污染物的治理。

作为本发明的进一步改进，在处理前或处理中，向待处理的水中加入表面活性剂。表面活性剂有利于微纳米气泡的生成，并可以稳定气泡，因而可以促进吸附性气泡分离过程的效果。由于很多种污水水体中含有的洗洁精，洗衣粉，洗面奶等成分，这些清洁剂的主要成分就含有混合的表面活性剂。部分污水，比如市政污水和生活污水本身含有一定量的表面活性剂，因而加入表面活性剂不是必须的。

作为本发明的进一步改进，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂如十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、阴离子表面活性剂如十二烷基硫酸钠（SDS）、非离子中性表面活性剂如Triton-X-100等和两性离子表面活性剂中的一种或两种及以上的混合物。上述表面活性剂的亲水基团的带电性不同，混合的表面活性剂也能被用来促进吸附性气泡分离过程，也就是说，可以使用多种表面活性剂的混合物，但是不能同时使用阴离子、阳离子两种类型的表面活性剂的混合，因为这两种表面活性剂会产生化学反应。如果污水原本就含有一定量的表面活性剂，也可以不用添加表面活性剂。只要加入双氧水后能高速产生气泡就可以。

不同的表面活性剂对于吸附性气泡分离不同类型的微塑料污染物具有不同的效果。考虑到表面活性剂种类繁多，微塑料污染物的种类也难以计数，因而在依托本发明专利的原理下实现的利用不同表面活性剂用于处理不同类型种类的微塑料污染物也是该专利保护的内容。

表面活性剂有利于气泡生成，稳定气泡，因而可以促进吸附性气泡分离过程的效果。表面活性剂使气泡形成的泡沫能稳定存在一段时间，后续我们可以用物理分离方法，比如吸取、抽气、吹气分离等实现对表面生成的泡沫的分离，以达到分离微塑料污染物的目的。

作为本发明的进一步改进，所述微纳米马达材料通常为具有一定的非对称的结构，其采用水热合成法、化学反应合成，模板辅助合成法、电化学沉积法或物理气相沉积法中的一种或者多种方法联合制备得到。非对称的结构特征有利于形成定向的推进力来实现微纳米尺度的运动。运动的微纳米马达带来的自搅拌作用可以加速污染物之间的对流和交换，加速悬浮的微塑料等污染物的去除过程。

作为本发明的进一步改进，所述微纳米马达材料为核壳结构的微马达。

作为本发明的进一步改进，所述微纳米马达材料为铁磁性材料内核的核壳结构的微马达，磁性材料内核，也能方便回收。

作为本发明的进一步改进，所述基于微纳米马达材料的污染物的治理方法还包括：将分离的气泡泡沫采用抽吸气或者吹气机构对其中的微纳米微塑料进行回收和后续处理。泡沫相中的少量微纳米马达材料可以分离回收，也可以不用。磁性材料机构对其中的微纳米马达材料进行回收，可以循环重复利用。

作为本发明的进一步改进，所述污染物为微塑料、重金属离子污染物、有机类的污染物中的至少一种。

本发明公开了一种微纳米马达材料用于水中进行污染物处理的应用。其中，所述污染物为微塑料、重金属离子污染物、有机类的污染物中的至少一种。

本发明公开了一种污染物的处理装置，其包括反应容器、微纳米马达材料加入装置、双氧水加入装置和泡沫抽取装置，所述反应容器设有用于引进污水的进水管、出水管、微纳米马达材料加入口、双氧水加入口，所述微纳米马达材料加入装置与微纳米马达材料加入口连接，所述双氧水加入装置与双氧水加入口连接，所述泡沫抽取装置伸入到反应容器内；所述微纳米马达材料为能催化双氧水分解的材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

第一，采用本发明的技术方案，利用微纳米马达的运动和高速产生微气泡的能力，实现水中悬浮污染物的吸附性气泡分离过程，提高了微塑料等污染物的治理能力；本发明的技术方案利用微纳米马达的自驱动能力，可以用于初级的污水处理程序，实现快速去除污水中多种污染物的目的，而且该方法用于处理微塑料非常简便可行，容易操作，成本相对来说比较低，并且具备实际的污水处理应用潜力。

第二，传统的马达吸附治理污染物是将马达作为一种先进的吸附剂，吸附在污染物上面，然后通过传统的分离方法，将马达和污染物一起从污水中提取出来，在这里提取的污染物的量和马达的量是正相关的关系。而采用本发明的技术方案，在对微塑料等污染物的处理过程中，微纳米马达本身并不会与污染物结合产生吸附作用，其中大部分的微纳米马达不会被消耗掉（除去进入泡沫中的自然损耗外），所以微纳米马达可以持续地反复使用，其中的磁性内核的维纳米马达还可以磁回收后循环重复利用。也就是说，只需要制备少量的微纳米马达材料，就可以处理好几倍自身质量的悬浮微塑料污染物。

第三，采用本发明的技术方案，基于二氧化锰催化双氧水分解的气泡推进微纳米马达不仅能利用气泡吸附原理吸附，还能催化氧化机类的污染物，比如甲基蓝等，同时二氧化锰的马达材料也能吸附去除重金属离子类污染物，具有多重的环境修复的效果。

附图说明

图1是本发明从现有的洗面奶提取的微塑料的光学显微镜照片。

图2是本发明从现有的洗面奶提取的微塑料的扫描电子显微镜照片

图3是本发明实施例制备得到的微纳米马达材料的电子显微镜形貌照片。

图4是本发明实施例的微纳米马达材料用于污水中进行微塑料治理的照片，a）为加入双氧水前；b）为加入双氧水30分钟后。

图5是本发明实施例分离的泡沫干燥后的微塑料颗粒的实物照片。

图6是本发明实施例分离微塑料污染物反应5小时后的实物照片。

图7是本发明实施例分离微塑料机制的示意图。

具体实施方式

下面对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明。

在进行污染物的治理试验之前，先制备具有磁性的Fe₃O₄-MnO₂核壳结构的微纳米马达材料，其包括以下步骤：

选取商业化的微纳米尺寸的四氧化三铁粉末颗粒作为基础材料，通过水热反应釜中的水热生长过程，在这些微纳米颗粒物上面生长一层二氧化锰类的催化剂材料，实现核壳结构的制备。得到了具有磁性的Fe₃O₄-MnO₂核壳结构的马达。

将该Fe₃O₄-MnO₂核壳结构的微纳米马达材料放入到水中，加入双氧水，该Fe₃O₄-MnO₂核壳结构的微纳米马达可以高速、持续产生大量的微纳米气泡。

对这个Fe₃O₄-MnO₂微纳米马达进行热处理，得到了同样具有磁性的Fe₂O₃-MnO₂核壳结构马达。热处理的步骤为：

将Fe₃O₄-MnO₂马达材料进行热处理，冷却至室温就可以得到Fe₂O₃-MnO₂马达。注意这里四氧化三铁发生了氧化转变变成了磁性三氧化二铁。外壳二氧化锰的形貌和晶体结构也发生了改变。但是化学成分依然是二氧化锰。该处的形貌结构改变是实现高速产生气泡分离的原因之一。

将热处理后得到的Fe₂O₃-MnO₂核壳结构的微纳米马达，放入到水中，加入双氧水，进行观察，该Fe₂O₃-MnO₂核壳结构的微纳米马达具有更好的运动速度和气泡产生速率。在相同燃料浓度和表面活性剂情况下，能产生更多的气泡和泡沫。得到的微纳米马达材料的电子显微镜形貌照片如图3所示，可见微纳米马达只有几个微米大小。这些微纳米马达具有磁性氧化铁内核和多层结构纳米花表面的二氧化锰外壳。二氧化锰是可以催化双氧水分解产生气泡的催化剂。这种结构成分的微纳米马达具有高效产生气泡的能力。

下面采用磁性的Fe₂O₃-MnO₂核壳结构的微纳米马达作为去除污水中微塑料颗粒的清污剂，对污水中的微塑料污染物进行治理。

在这里我们选取了一种市面上常见的洗面奶，通过反复清洗过滤和高速离心分离，我们提取了洗面奶里面的微塑料颗粒，在室温干燥微塑料后用于后续处理实验分析。如图1和2所示，该类型洗面奶提取的微塑料颗粒通常直径小于200微米，人类的视觉难以分辨出单个的微塑料颗粒，必须得借助显微镜来观察它们的大小分布等。在当前的绝大部分个人清洁护理用品中，比如磨砂洗面奶等，都含有许多种类似的不同形貌，大小，和种类尺寸的微塑料添加剂。人类在使用这些个人护理用品的同时，这些微塑料就被释放到了水体和自然环境中，形成了初次的微塑料污染物。部分宏观尺寸的塑料制品在自然环境的作用下也会慢慢转变成微塑料。这些微塑料会随着水流，风力等自然环境因素而在更广泛的范围内迁徙，最终会危害到土壤，淡水资源和海洋等生态系统的安全和人类的健康。

将微纳米马达材料加入含有微塑料待处理的水中，微纳米马达材料在水中的浓度为0.3g/L。其中，待处理的水中含有5g/L的微塑料，向水中加入Triton-X-100作为表面活性剂，使表面活性剂在污水中的质量百分比浓度为0.01%。

具体的气泡吸附去除微塑料实验如图4和图5所示。如图4所示，加入双氧水后，迅速产生了大量的气泡，如图7所示。其中，所述微纳米气泡的外径为50nm~1500μm，在反应液上层形成了一层泡沫。通过分离泡沫，我们发现里面确实存在微塑料颗粒污染物，如图5所示。分离微塑料污染物反应5小时后的实物照片如图6所示，可以清楚地看到三层结构，最上层是分离出来的微塑料污染物，中层是含有微塑料的气泡泡沫，下层是污水。上述实验证明了基于气泡推进的自驱动微纳米马达作为治理微塑料污染物的可行性。

如图7所示，在整个处理过程中，微纳米马达运动的同时会产生大量的微小气泡，部分气泡会吸附在微塑料表面，带着微塑料漂浮到反应液表面。然后再大量上浮气泡的作用下，这些微塑料颗粒就会被上浮气泡流顶到泡沫相中。实现了微塑料从悬浮于污水的液相到上浮于污水表面的泡沫相的转移。微塑料在液相中通常不容易分离处理，通过这种方法，我们能比较方便地将微塑料分离到泡沫相中。只要能将液相中的微塑料污染物分离出来，就能比较方便进行后续的处理，从而实现对微塑料污染物的治理过程。

本实施例的试验在一个小时的时间内，Fe₂O₃-MnO₂核壳结构的微纳米马达实现了从液相的含有微塑料悬浮液中分离出大约总共8%的微塑料。适当延长反应时间还可以继续提高微塑料治理的能力。在使用不同的微纳米马达材料和剂量，双氧水浓度和表面活性剂浓度和种类等的情况下，该处分离的效果还可以显著提高。并且我们相信该方法对多种不同类型大小的微塑料污染物和悬浮的细小污染物都会起到一定作用。基于该方法可以实现多种不同微塑料分离的效果，并且在不同实验参数和具体实施过程中，能实现显著差异性的分离效果。在这里，微纳米马达材料的消耗很少，也就是说，微纳米马达是可以重复利用的，消耗的主要是双氧水。而双氧水很容易持续添加，理论上，微纳米马达材料可以处理许多倍自身质量的微塑料污染物，而马达材料本身消耗很少。考虑到该处制备的马达成本很低，因而该方法用于处理微塑料污染物的总体成本是很低的。该方法相对于利用微纳米材料自身的亲和性去吸附去除微塑料污染物，具有更高的吸附去除量，和更低的材料成本。该方法可以一次处理许多倍自身重量的微塑料污染物，并且这些微纳米马达还可以继续重复利用。

制备得到的微纳米马达只有几个微米大小，但是能够搬运富集微塑料污染物。这些微纳米马达具有磁性氧化铁内核和多层纳米花的结构的二氧化锰外壳。二氧化锰是可以催化双氧水分解产生气泡的催化剂。这种结构成分的微纳米马达具有高效产生气泡的能力。因而我们选择利用这种微纳马达材料用于微塑料污染物治理。由于这种微纳米马达具有结构简单，成本低，能大量合成，并且具有磁控能力，因而它们具有一定的解决实际污水处理难题的应用前景。

除此之外，该方法制备的基于二氧化锰催化双氧水分解的气泡推进微纳米马达不仅能催化氧化有机类的污染物，比如甲基蓝等，也能吸附去除重金属离子污染物。说明该方法制备的微纳米马达材料具有多重的环境修复效果。结合这些马达具有的自驱动能力，这些微纳米马达可以用于初级的污水处理程序。实现快速去除高浓度污染物污水中多种污染物的目的。

另外，自然水体里面的砖石和土壤中的含锰铁等氧化物成分也可以对双氧水进行催化分解，促进双氧水的分解去除。在处理微塑料污染物后。磁性复合微纳米马达可以重复回收利用，双氧水分解成水和氧气。对环境的后续污染作用比较小。

本发明的核心思想是利用低成本高性能的微纳米马达材料实现悬浮污染物包括难处理的微塑料污染物等的治理。通过选取不同的表面活性剂，双氧水浓度参数调节，可以实现不同类型大小的微塑料污染物治理。在不改变本方法原理的前提下，简单调节水处理过程参数，比如表面活性剂种类，用量，微塑料污染物种类，双氧水浓度，新的气泡推进马达等从而实现差异化的污染物去除效果，也可以认为是本专利保护的内容。我们相信，除了这里公布的核壳结构马达外，其它的氧化锰类马达也具有类似的微塑料污染物分离去除功能。因此本发明重点的内容是对一种利用微纳米马达材料基于吸附性气泡分离机制去除悬浮颗粒微塑料污染物的方法的知识产权的保护。

基于上述的原理，可以依据图7 的原理，给反应器加上自动的进出污水管道，马达材料和双氧水的添加装置和气泡泡沫抽取装置，从而实现连续，可控地污水中多种污染物的悬浮气泡分离过程。

本发明还公开了一种污染物的处理装置，其包括反应容器、微纳米马达材料加入装置、双氧水加入装置和泡沫抽取装置，所述反应容器设有用于引进污水的进水管、出水管、微纳米马达材料加入口、双氧水加入口，所述微纳米马达材料加入装置与微纳米马达材料加入口连接，所述双氧水加入装置与双氧水加入口连接，所述泡沫抽取装置伸入到反应容器内；所述微纳米马达材料为能催化双氧水分解的材料。采用此技术方案，通过泵入污水到反应容器内，微纳米马达材料加入装置加入微纳米马达材料、双氧水加入装置加入双氧水，产生的泡沫通过泡沫抽取装置抽走，就可以轻松实现连续抽取微塑料污染物。只要保持双氧水浓度能持续维持在高速产生气泡泡沫相就可以。反应结束后，双氧水可以分解，残余微纳米马达可以磁分离，污水也能得到持续净化。该方法具有极大的处理多重污染物存在的高浓度废水能力，具有一定的工业化应用潜力。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本发明使用了核壳结构马达，其它的球形的，管状的，双面神的结构的，棒状的，不规则形状的马达应该也具有类似的污染物去除效果。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换和改进等，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于微纳米马达材料的污染物的治理方法，其特征在于，其包括：将微纳米马达材料加入到待处理的污水中进行处理，所述微纳米马达材料在待处理的污水中发生催化反应，持续产生微纳米气泡，驱动水中的污染物上浮到水面、富集在泡沫相中，然后将泡沫相与水进行物理分离；其中，所述微纳米气泡的外径为20nm~5000μm；所述微纳米马达材料为Fe₃O₄-MnO₂核壳结构材料，Fe₃O₄-MnO₂核壳结构的微纳米马达材料其制备方法包括以下步骤：选取商业化的微纳米尺寸的四氧化三铁粉末颗粒作为基础材料，通过水热反应釜中的水热生长过程，在微纳米颗粒物上面生长一层二氧化锰类的催化剂材料，实现核壳结构的制备，得到具有磁性的Fe₃O₄-MnO₂核壳结构的马达，所述污染物为微塑料。

2.根据权利要求1所述的基于微纳米马达材料的污染物的治理方法，其特征在于：所述微纳米马达材料为能催化双氧水分解的材料，所述待处理的污水中含有双氧水、或在处理前/处理中加入双氧水到待处理的污水中。

3.根据权利要求2所述的基于微纳米马达材料的污染物的治理方法，其特征在于：在处理前或处理中，向待处理的污水中加入表面活性剂；

所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子中性表面活性剂和两性离子表面活性剂中的一种或者几种的混合物。

4.根据权利要求2所述的基于微纳米马达材料的污染物的治理方法，其特征在于：所述微纳米马达材料的粒径为100nm~2000μm。

5.根据权利要求4所述的基于微纳米马达材料的污染物的治理方法，其特征在于：所述微纳米马达材料为非完全对称的结构。

6.根据权利要求1~5任意一项所述的基于微纳米马达材料的污染物的治理方法，其特征在于：其还包括：将分离的气泡泡沫采用抽吸气或者吹气机构对其中的微塑料进行回收和后续处理。

7.根据权利要求1所述的基于微纳米马达材料的污染物的治理方法，其特征在于：其采用基于微纳米马达材料的污染物的处理装置进行处理，所述基于微纳米马达材料的污染物的处理装置包括反应容器、微纳米马达材料加入装置、双氧水加入装置和泡沫抽取装置，所述反应容器设有用于引进污水的进水管、出水管、微纳米马达材料加入口、双氧水加入口，所述微纳米马达材料加入装置与微纳米马达材料加入口连接，所述双氧水加入装置与双氧水加入口连接，所述泡沫抽取装置伸入到反应容器内；所述微纳米马达材料为能催化双氧水分解的材料。

Images