CN113119350B - 一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法 - Google Patents
一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113119350B CN113119350B CN202110466689.7A CN202110466689A CN113119350B CN 113119350 B CN113119350 B CN 113119350B CN 202110466689 A CN202110466689 A CN 202110466689A CN 113119350 B CN113119350 B CN 113119350B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- surfactant
- micro
- nano plastic
- flotation
- nano
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/02—Separating plastics from other materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
- B03D1/00—Flotation
- B03D1/001—Flotation agents
- B03D1/004—Organic compounds
- B03D1/016—Macromolecular compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
- B03D3/00—Differential sedimentation
- B03D3/06—Flocculation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
- B03D2201/00—Specified effects produced by the flotation agents
- B03D2201/002—Coagulants and Flocculants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
- B03D2201/00—Specified effects produced by the flotation agents
- B03D2201/04—Frothers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B03—SEPARATION OF SOLID MATERIALS USING LIQUIDS OR USING PNEUMATIC TABLES OR JIGS; MAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
- B03D—FLOTATION; DIFFERENTIAL SEDIMENTATION
- B03D2203/00—Specified materials treated by the flotation agents; specified applications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
- B29B17/00—Recovery of plastics or other constituents of waste material containing plastics
- B29B17/02—Separating plastics from other materials
- B29B2017/0213—Specific separating techniques
- B29B2017/0217—Mechanical separating techniques; devices therefor
- B29B2017/0248—Froth flotation, i.e. wherein gas bubbles are attached to suspended particles in an aerated liquid
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling
Abstract
本发明公开了一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,该方法是在含环境微纳塑料污染物的废液中,先加入表面活性剂进行疏水矿化处理,再加入絮凝剂进行絮凝处理,再加入起泡剂,进行浮选分离,泡沫产品即为微纳塑料,该方法能够实现水体中微纳塑料的高效富集分离,分离效率高达98%以上,且处理微纳塑料种类广泛,操作简单,药剂加入量少,成本低,适合大规模处理海洋、陆源等环境微纳塑料污染物。
Description
技术领域
本发明涉及一种环境微纳塑料污染物回收方法,特别涉及一种通过矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,属于环境保护领域。
背景技术
微塑料(Microplastics)这一概念最早由Thompson等2004年在《Science》杂志提出,定义为直径小于5mm的塑料纤维、碎片、颗粒,主要包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等,微塑料可以进一步降解到纳米级别,被称为纳米塑料。微(纳米)塑料的来源分为原生塑料与次生塑料。原生塑料是指直接生产出来的微小颗粒、微珠,如洗化用品中含有磨砂成分的洗面奶、沐浴露,研磨时使用的研磨药剂以及工业领域树脂颗粒等;次生塑料是指大块塑料经降解产生的小塑料碎片,如塑料包装袋在长时间的物理(如波浪作用和砂子摩擦)、化学(如紫外线辐射)和生物降解过程的作用下,环境中大型塑料碎片会发生光降解、脆化和破碎,缓慢地分解为尺寸更小的塑料颗粒。微纳塑料广泛存在于自然界中,如江、河、湖、海等水体中以及土壤环境中。有数据显示,仅2015年,美国每天就有近800万微纳塑料从陆地排放到海洋等水生栖息地;北太平洋亚热带环流区的微纳塑料密度达到250mg/m3;海岸沉积物中微纳塑料有较大的空间分布性,微纳塑料的丰度为0.21~77000个/m2。土壤微纳塑料主要以农膜、污泥、有机肥、污水、大气沉降、垃圾填埋场渗滤液等通过一定的方式为来源输入到土壤。有数据显示,我国河北曹妃甸潮滩土壤中微纳塑料丰度达到634ind·kg-1。位于智利Mellipilla土壤中,微纳塑料丰度达到了600~10400ind·kg-1。
由于微纳塑料粒径小,低营养级生物体摄入微纳塑料,通过被高营养级生物体捕食作用在其组织和器官中转移和富集。许多海洋生物的胃、肠道、消化管等,甚至淋巴系统中均已发现有微纳塑料的存在。塑料在聚合过程中使用了数千种不同的添加剂,包括增塑剂、阻燃剂,如多溴联苯醚(PBDEs)等。这些添加剂约占微纳塑料重量的4wt%,随着塑料逐渐降解,添加剂和未聚合的单体会进入到海洋直至海洋生物体内,海洋生物被人类食用进入人体,这是微纳塑料自身的危害性。更严重的是,微纳塑料颗粒经阳光氧化和风化使颗粒表面结构改变,表面易获得电荷,容易吸附金属离子达到电荷平衡;海洋中的持久性有机污染物,如多氯联苯、多环芳烃和有机氯农药六氯苯等,对塑料的“亲和力”远大于水,在微纳塑料上的浓度比周围水的浓度高几个数量级。大的比表面积、疏水性、尺寸小等物理化学性质增强了微纳塑料对有毒污染物吸附的能力,对环境及生物安全造成了严重的危害。已有研究证明,小于5μm的颗粒可能能够穿过肠屏障并转移到肝脏或肌肉等内部组织中。微纳塑料污染已成为全球第四大环境问题。目前,常用的微纳塑料样品分离方法有直接目检法、筛分法、过滤法、密度浮选法和油提取法。
直接目检法是用镊子等工具直接观察或通过显微镜观察将疑似微纳塑料颗粒挑出,直接目检法操作简单,但是主观性高,准确率低,且费时费力。筛分法和过滤法都是通过过筛或过滤网的方法将粒径大于孔隙的微塑料截留。常选用的滤膜有玻璃纤维素滤膜、硝酸纤维素滤膜或醋酸纤维素滤膜,孔径在0.45~2μm左右。由于孔隙太小,水体中杂质易堵塞微孔,而且更小的纳米级微塑料会通过筛子和膜以致无法分离。
密度浮选法是利用微纳塑料密度低的特点,添加不同种类的饱和盐溶液使溶液密度增大进行浮选的方法,最常见的为饱和NaCl溶液、饱和NaI溶液和饱和ZnCl2溶液。微纳塑料会因浮力作用上浮于液体上层富集。此方法原理简单且所加入盐溶液简单易制,因此被广泛采用。但由于操作复杂、耗时耗力且回收率低(40%~80%),研究人员不断开发、改进或优化出高效的浮选装置,如专利201921457312.X发明的浮选装置,可进行连续性操作,简化后续挑取工作,降低了浮选成本。但是密度浮选法的原理导致其具有不可避免的缺点,其一,所使用饱和NaCl溶液制备时每1L需1200g NaCl,药剂需求量大;另外,一些密度较大的微纳塑料无法浮出,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)等。
油提取法基于微纳塑料的疏水亲油的特性,使用植物油等代替密度液分离微纳塑料,此法由Crichton等提出,对土壤中微纳塑料的提取效果较好,且针对高密度聚合物(PVC、PET)仍然具有高的回收率(>90%)。然而,浮选后上层油相中含有土壤的悬浮颗粒物、细小的植物体等杂质会堵塞滤膜。
一些公开专利使用溶气浮选法处理废旧塑料的方法。例如,中国专利(CN105399983A)使用含湿润剂的水溶液对废旧塑料进行表面改性,洗脱后进行浮选:中国专利(CN108247897)使用非均相高级氧化技术对废旧塑料氧化改性,将塑料颗粒清洗后进行浮选,这两种方法仅对0.1mm以上的塑料颗粒具有良好效果,并且由于塑料性质稳定,要将其表面改性需要大量润湿剂或大量H2O2,成本高,工艺流程相对繁琐。
综上所述,现有技术中分离微纳塑料方法通常存在处理效率低、对一些种类及纳米级微塑料无法处理、浮选药剂用量过大和无法大规模处理环境污染物的缺点。
发明内容
针对现有技术分离环境微纳塑料的方法存在的缺陷,本发明的目的是在于提供一种将环境微纳塑料污染物进行简单除杂预(沉淀泥沙、降解有机质处理等)后,通过气泡矿化浮选实现微纳塑料分离富集的方法,该方法对微纳塑料分离效率高,适应的微纳塑料种类广泛(包括纳米级微塑料),操作简单,药剂加入量少,成本低,适合大规模富集回收环境微纳塑料污染物。
为了实现上述技术目的,本发明提供了一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,该方法是在含环境微纳塑料污染物的废液中,先加入表面活性剂进行疏水矿化处理,再加入絮凝剂进行絮凝处理,再加入起泡剂,进行浮选分离,泡沫产品即为微纳塑料;所述废液的pH≥7时,采用的表面活性剂包括伯胺类表面活性剂、醚胺类表面活性剂及烃油类表面活性剂,所述废液的pH<7时,采用的表面活性剂包括羟基含氧酸类表面活性剂、皂类表面活性剂及烃油类表面活性剂。
本发明技术方案根据环境微纳塑料颗粒表面电荷特征,选择适当的表面活性剂能够高选择性对环境微纳塑料颗粒进行表面疏水矿化,由于微纳塑料颗粒中包含的纳米级塑料颗粒粒度过小而难以浮选,而通过使用适当的絮凝剂来调控其粒径范围在10~100μm,从而提高其可浮选性,再通过加入起泡剂使气泡持久,有更高的背负能力,最后,通入气泡或超临界流体,强化传质过程,实现环境微纳塑料的高效富集。
本发明技术方案中关键是在于选择特殊的组合表面活性剂,能够高选择性吸附在微纳塑料表面,有效对微纳塑料表面进行疏水矿化,同时通过选择合适的絮凝剂及控制用量来调控纳米级塑料颗粒大小至适当的粒径范围内,强化微纳塑料表面的浮选过程,对微纳塑料的回收效率达到98%以上。
作为一个优选的方案,所述环境微纳塑料经过包括沉淀泥沙和/或降解生物质在内的除杂预处理。降解生物质过程可以采用硝酸和双氧水混合溶液来消解有机质,具体如采用30%双氧水和65%硝酸(体积比1:3),在20~60℃温度下消解10~30min。通过自然静置沉淀泥沙和消解有机质等预处理,可以适当提高表面活性剂对环境微纳塑料表面的作用能力,减少对浮选过程的干扰。
本发明涉及的微纳塑料是指微米塑料和纳米塑料,其中,粒径小于5mm的塑料颗粒在数量上占>95%,小于1mm的颗粒占30%~75%,最小颗粒直径可达纳米级(如1nm)。
本发明涉及的环境微纳塑料来源于江河湖海等自然水体、生活及工业废水和土壤及海岸沉积物等。
作为一个优选的方案,所述废液的pH≥7时,采用的表面活性剂由以下质量份组分组成:伯胺类表面活性剂10~30份,醚胺类表面活性剂10~30份,烃油类表面活性剂40~80份。当废液的pH≥7时,微纳塑料表面主要带负电,优选的表面活性剂能够选择性吸附修饰在表面带负电的微纳塑料表面,对其进行疏水矿化。本发明技术方案提供的组合捕收剂之间协同作用明显,能够提高对微纳塑料表面的选择性疏水矿化能力,烃油类表面活性剂主要通过物理吸附在微纳塑料表面,提供大量的疏水基团能够强化微纳塑料表面的疏水性,但是其对微纳塑料表面修饰的选择性较差,而配合使用伯胺类表面活性剂和醚胺类表面活性剂在pH≥7的条件下可以通过静电作用吸附在带负电荷的微纳塑料表面,并在微纳塑料表面通过静电交联形成疏水修饰层,可提高对微纳塑料选择性疏水矿化。
作为一个优选的方案,所述伯胺类表面活性剂为二辛胺、十二胺、十四胺、十六胺中至少一种。
作为一个优选的方案,所述醚胺类表面活性剂为烷氧基正丙基醚胺、醚二胺中至少一种。
作为一个优选的方案,所述烃油类表面活性剂为煤油、变压器油、柴油、NP-40中至少一种。
作为一个优选的方案,所述废液的pH<7时,采用的表面活性剂由羟基含氧酸类表面活性剂、皂类表面活性剂及烃油类表面活性剂按以下质量份组分组成:羟基含氧酸类表面活性剂10~30份、皂类表面活性剂10~30份,烃油类表面活性剂40~80份。当废液的pH<7时,微纳塑料表面带正电,优选的表面活性剂能够选择性吸附修饰在表面带正电的微纳塑料表面,对其进行疏水矿化。本发明技术方案提供的组合捕收剂之间协同作用明显,能够提高对微纳塑料表面的选择性疏水矿化能力,烃油类表面活性剂主要通过物理吸附在微纳塑料表面,提供大量的疏水基团能够强化微纳塑料表面的疏水性,但是其对微纳塑料表面修饰的选择性较差,而配合使用羟基含氧酸类表面活性剂和皂类表面活性剂在pH<7的条件下可以通过静电作用吸附在带正电荷的微纳塑料表面,并在微纳塑料表面通过静电交联形成疏水修饰层,可提高对微纳塑料选择性疏水矿化。
作为一个优选的方案,所述羟基含氧酸类表面活性剂为异羟肟酸、苯乙烯磷酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中至少一种。
作为一个优选的方案,所述皂类表面活性剂为油酸、氧化石蜡皂、妥尔油中至少一种。
作为一个优选的方案,所述烃油类表面活性剂为煤油、变压器油、柴油、NP-40中至少一种。
作为一个优选的方案,所述表面活性剂在废液中的添加量为30~200mg/L。
本发明涉及的环境微纳塑料在自然环境中经阳光氧化和风化使颗粒表面结构改变,表面易获得电荷,同时微纳塑料自身具有一定的疏水性,因此,本发明技术方案通过将合适类型的离子型表面活性剂与非离子型表面活性剂结合使用,更易于作用于环境微纳塑料颗粒表面,增强其表面疏水性,可达到更好的效果。
作为一个优选的方案,所述絮凝剂为聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、磺酸盐、丙烯酰胺-DADMAC共聚物中至少一种。优选的絮凝剂与表面活性剂匹配性好,能够将表面活性剂修饰的微纳塑料颗粒粘接团聚形成微米级颗粒,有利于后续的浮选过程。
作为一个优选的方案,所述絮凝剂在废液中的添加量为10~100mg/L。通过控制絮凝剂的添加浓度,能够有效调控微纳塑料颗粒粒径控制在10~100μm范围内。
作为一个优选的方案,所述起泡剂为松醇油、环烷醇、聚丙烯乙二醇醚中至少一种;所述起泡剂在废液中的添加量为50~500μg/L。通过加入起泡剂使气泡持久,有更高的背负能力。
作为一个优选的方案,所述浮选过程中通入空气进行气泡矿化浮选,或者通入超临界流体矿化溶解、扩散进行浮选;其中,通入空气进行气泡矿化浮选的条件为:充气量为0.5~1.5L/min,浮选时间是5~30min;通入超临界流体矿化溶解、扩散进行浮选的条件为:采用超临界CO2、超临界乙烷或超临界水作为超临界流体,超临界流体加入量与废液的体积比为1:1~5(更优选为1:3~5)。本发明最优选在废液中通入超临界流体矿化溶解、扩散进行浮选,超临界流体的溶质扩散性要比一般的空气高一个数量级,而粘度则低一个数量级,具有更好的传质特性,使浮选过程耗时短效率高。
本发明提供的矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,具体如下:
1)将一定量的表面活性剂加入经预处理(泥沙沉淀、生物质降解等)的环境微纳塑料废液中,充分搅拌,实现环境微纳塑料颗粒表面的疏水矿化;表面活性剂的选择根据废液的pH值确定,当废液的pH≥7时,环境微纳塑料颗粒表面带负电,采用的表面活性剂由伯胺类表面活性剂、醚胺类表面活性剂及烃油类表面活性剂按以下质量份组分组成:伯胺类表面活性剂10~30份、醚胺类表面活性剂10~30份及烃油类表面活性剂40~80份;当废液的pH<7时,环境微纳塑料颗粒表面带正电,采用的表面活性剂由羟基含氧酸类表面活性剂、皂类表面活性剂及烃油类表面活性剂按以下质量份组分组成:羟基含氧酸类表面活性剂10~30份、皂类表面活性剂10~30份,烃油类表面活性剂40~80份;
2)向混合液中加入一定量的絮凝剂,搅匀,稳定后加入一定量的起泡剂,搅匀;絮凝剂为聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、磺酸盐、丙烯酰胺-DADMAC共聚物中至少一种,絮凝剂在废液中的添加量为10~100mg/L;起泡剂为松醇油、环烷醇、聚丙烯乙二醇醚中至少一种;所述起泡剂在废液中的添加量为50~500μg/L。
3)将混合液倒入浮选柱中,通入空气进行浮选或通过超临界流体矿化溶解、扩散进行浮选,微纳塑料与表面活性剂结合随气泡上浮至液面,从而实现水体中微纳塑料的分离富集。
相对现有技术,本发明的技术方案带来的有益效果在于:
本发明技术方案通过气泡矿化浮选过程来实现环境微纳塑料污染物的分离提取。气泡矿化浮选过程关键是在于利用特殊表面活性剂对环境微纳塑料颗粒表面进行疏水矿化以及采用絮凝剂对纳米级塑料颗粒进行粒径调控,再结合气泡或者超临界流体强化传质作用,实现微纳塑料颗粒的高效、高选择性浮选分离,微纳塑料颗粒回收率为98%以上。
本发明提供的矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法具有分离效率高,处理微纳塑料种类广泛(包括纳米级微塑料),操作简单,药剂加入量少,成本低,适合大规模处理海洋、土壤等环境微纳塑料污染物。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。需要说明的是,这些实施例仅为了更好的理解本发明,而不是限制本发明所保护的范围。
以下实施例中涉及的化合物如果没有特殊说明均为市面上常见的市售产品。
实施例1
将聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)常用塑料产品共1.0g分散在纯水溶液中(粒度范围为0.5~10μm、10~100μm、0.1~0.5mm、0.5~2mm,小于1mm的颗粒约占70%),为模拟真实环境水体,将pH调至8。向悬浮液中加入表面活性剂,其组成为十二胺20质量份,醚二胺10质量份,乳化煤油70质量份,浓度为80mg/L。再加入絮凝剂聚环氧乙烷50mg/L,充分搅拌后加入起泡剂松醇油100μg/L。将溶液转移至浮选柱中,通入空气进行浮选,充气量为1.2L/min,浮选时间是20min。收集上层泡沫相,干燥后用称重,计算回收率为99.2%。
实施例2
将聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)常用塑料产品共1.0g分散在纯水溶液中(粒度范围为0.5~10μm、10~100μm、0.1~0.5mm、0.5~2mm,小于1mm的颗粒约占70%),为模拟真实环境水体,将pH调至7。向悬浮液中加入表面活性剂,其组成为十四胺20质量份,醚二胺10质量份,NP-40 70质量份,浓度为50mg/L。再加入絮凝剂60mg/L,充分搅拌后加入起泡剂聚丙烯乙二醇醚100μg/L。将溶液转移至浮选柱中,通入空气进行浮选,充气量为1.2L/min,浮选时间是20min。收集上层泡沫相,干燥后用称重,计算回收率为98.3%
实施例3
将聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)常用塑料产品共1.0g分散在纯水溶液中(粒度范围为0.5~10μm、10~100μm、0.1~0.5mm、0.5~2mm,小于1mm的颗粒约占70%),为模拟真实环境水体,将pH调至6。向悬浮液中加入表面活性剂,其组成为十二烷基硫酸钠20质量份,妥尔油10质量份,柴油70质量份,浓度为60mg/L。再加入絮凝剂聚丙烯酰胺30mg/L,充分搅拌后加入起泡剂松醇油100μg/L。将溶液转移至浮选柱中,通入空气进行浮选,充气量为1.2L/min,浮选时间是20min。收集上层泡沫相,干燥后用称重,计算回收率为98.5%。
实施例4
将聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)常用塑料产品共1.0g分散在纯水溶液中(粒度范围为0.5~10μm、10~100μm、0.1~0.5mm、0.5~2mm,小于1mm的颗粒约占70%),为模拟真实环境水体,将pH调至8。向悬浮液中加入表面活性剂,其组成为十二胺20质量份,醚二胺10质量份,乳化煤油70质量份,浓度为80mg/L。再加入絮凝剂聚环氧乙烷50mg/L,充分搅拌后加入起泡剂松醇油100μg/L。将溶液转移至浮选柱中,通入超临界CO2进行浮选,加入量与溶液比例为1:4,浮选时间是8min。收集上层泡沫相,干燥后用称重,计算回收率为98.0%。
实施例5
取河南省郑州市某湖湖水于500ml烧杯中,静置沉淀泥沙等杂质,过滤后加入30%双氧水和65%硝酸(体积比1:3),常温下消解20min的消解有机质,向其中加入表面活性剂,其组成为十二烷基硫酸钠20质量份,妥尔油10质量份,柴油70质量份,浓度为60mg/L。再加入絮凝剂聚丙烯酰胺30mg/L,充分搅拌后加入起泡剂松醇油100μg/L。将溶液转移至浮选柱中,通入空气进行浮选,充气量为1.2L/min,浮选时间是20min。收集上层泡沫相,干燥后用称重。使用常规的密度浮选法与本实验对比,采用饱和氯化钠溶液对预处理后的湖水样品进行浮选,收集上层微塑料,干燥后称重。经计算,本发明所使用方法对微塑料的提取量是密度浮选法的1.8倍。
对比实施例1
将聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)常用塑料产品共1.0g分散在纯水溶液中(粒度范围为0.5~10μm、10~100μm、0.1~0.5mm、0.5~2mm,小于1mm的颗粒约占70%),为模拟真实环境水体,将pH调至6。向悬浮液中加入表面活性剂,仅由乳化煤油组成,浓度为10mg/L。再加入絮凝剂聚丙烯酰胺30mg/L,充分搅拌后加入起泡剂松醇油100μg/L。将溶液转移至浮选柱中,通入空气进行浮选,充气量为1.2L/min,浮选时间是20min。收集上层泡沫相,干燥后用称重,计算回收率为80.6%。说明采用单一的乳化煤油难以将微纳塑料高效浮选分离。
对比实施例2
将聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)常用塑料产品共1.0g分散在纯水溶液中(粒度范围为0.5~10μm、10~100μm、0.1~0.5mm、0.5~2mm,小于1mm的颗粒约占70%),为模拟真实环境水体,将pH调至6。向悬浮液中加入表面活性剂,其组成为十二烷基硫酸钠20质量份,妥尔油10质量份,柴油70质量份,浓度为10mg/L。再加入絮凝剂聚丙烯酰胺30mg/L,充分搅拌后加入起泡剂松醇油100μg/L。将溶液转移至浮选柱中,通入空气进行浮选,充气量为1.2L/min,浮选时间是20min。收集上层泡沫相,干燥后用称重,计算回收率为60.3%。说明表面活性剂浓度过低难以将微纳塑料表面有效疏水改性,浮选效率较低。
对比实施例3
将聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)常用塑料产品共1.0g分散在纯水溶液中(粒度范围为0.5~10μm、10~100μm、0.1~0.5mm、0.5~2mm,小于1mm的颗粒约占70%),为模拟真实环境水体,将pH调至8。向悬浮液中加入表面活性剂,其组成为十二胺20质量份,醚二胺10质量份,乳化煤油70质量份,浓度为80mg/L。充分搅拌后加入起泡剂松醇油100μg/L。将溶液转移至浮选柱中,通入空气进行浮选,充气量为1.2L/min,浮选时间是20min。收集上层泡沫相,干燥后用称重,计算回收率为85.6%。说明如果不加入絮凝剂来提高微纳塑料的粒径,大部分较小粒径的微纳塑料难以通过浮选方法充分回收。
综上所述,通过实施实例分析,使用吸附沉淀浮选法可高效回收微纳塑料污染物,并且对纳米级微塑料也可以有效回收,且操作简单,药剂加入量少,成本低,适合大规模处理环境微纳塑料污染物。经过对比例对比,本方法的关键在于表面活性剂的使用增强微纳塑料表面疏水性及通过絮凝剂调控纳米级微塑料颗粒大小使微纳塑料上浮。
Claims (7)
1.一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,其特征在于:在含环境微纳塑料污染物的废液中,先加入表面活性剂进行疏水矿化处理,再加入絮凝剂进行絮凝处理,再加入起泡剂,进行浮选分离,泡沫产品即为微纳塑料;所述废液的pH≥7时,采用的表面活性剂由以下质量份组分组成:伯胺类表面活性剂10~30份,醚胺类表面活性剂10~30份,烃油类表面活性剂40~80份,所述废液的pH<7时,采用的表面活性剂由以下质量份组分组成:羟基含氧酸类表面活性剂10~30份,皂类表面活性剂10~30份,烃油类表面活性剂40~80份;所述絮凝剂为聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、磺酸盐、丙烯酰胺-DADMAC共聚物中至少一种;所述絮凝剂在废液中的添加量为10~100mg/L。
2.根据权利要求1所述的一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,其特征在于:所述环境微纳塑料污染物经过包括沉淀泥沙和/或降解生物质在内的除杂预处理。
3.根据权利要求1所述的一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,其特征在于:
所述伯胺类表面活性剂为二辛胺、十二胺、十四胺、十六胺中至少一种;
所述醚胺类表面活性剂为烷氧基正丙基醚胺、醚二胺中至少一种;
所述烃油类表面活性剂为煤油、变压器油、柴油、NP-40中至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,其特征在于:
所述羟基含氧酸类表面活性剂为异羟肟酸、苯乙烯磷酸、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中至少一种;
所述皂类表面活性剂为油酸、氧化石蜡皂、妥尔油中至少一种;
所述烃油类表面活性剂为煤油、变压器油、柴油、NP-40中至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,其特征在于:所述表面活性剂在废液中的添加量为30~200mg/L。
6.根据权利要求1所述的一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,其特征在于:所述起泡剂为松醇油、环烷醇、聚丙烯乙二醇醚中至少一种;所述起泡剂在废液中的添加量为50~500μg/L。
7.根据权利要求1所述的一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法,其特征在于:浮选过程中通入空气进行气泡矿化浮选,或者通入超临界流体矿化溶解、扩散进行浮选;
其中,
通入空气进行气泡矿化浮选的条件为:充气量为0.5~1.5L/min,浮选时间是5~30min;
通入超临界流体矿化溶解、扩散进行浮选的条件为:采用超临界CO2、超临界乙烷或超临界水作为超临界流体,超临界流体加入量与废液的体积比为1:1~5。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110466689.7A CN113119350B (zh) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | 一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110466689.7A CN113119350B (zh) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | 一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113119350A CN113119350A (zh) | 2021-07-16 |
CN113119350B true CN113119350B (zh) | 2023-03-24 |
Family
ID=76780482
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110466689.7A Active CN113119350B (zh) | 2021-04-28 | 2021-04-28 | 一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113119350B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113618966B (zh) * | 2021-08-30 | 2022-12-27 | 陕西师范大学 | 一种微塑料与生物炭的分离方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103331212A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-10-02 | 武汉工程大学 | 一种碳酸盐磷矿反浮选捕收剂及其制备方法 |
CN111330744A (zh) * | 2018-12-19 | 2020-06-26 | 中蓝连海设计研究院有限公司 | 一种含方解石磷矿的浮选方法与前处理方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5234110A (en) * | 1992-11-23 | 1993-08-10 | Kobler Ronald W | Polyvinyl chloride-polyethylene terephthalate separation process and product |
US6145667A (en) * | 1998-05-27 | 2000-11-14 | Cytec Technology Corp. | Mineral collector compositions and processes for making and using same |
CA2690253A1 (en) * | 2007-06-13 | 2008-12-18 | Trican Well Service Ltd. | Well service compositions for consolidation of particulates in subterranean coal seams |
CN101912822B (zh) * | 2010-08-23 | 2012-10-10 | 长沙矿冶研究院 | 铁矿石浮选阴/阳离子捕收剂及其制备方法 |
EP2441555B1 (de) * | 2010-10-15 | 2013-07-03 | Continental Reifen Deutschland GmbH | Verfahren zur Aufbereitung von Gummigranulaten oder Gummipulvern |
CN104607321B (zh) * | 2014-12-11 | 2017-07-14 | 云南胜威化工有限公司 | 一种胶磷矿泡沫浮选捕收剂及其制备方法 |
CN104826740A (zh) * | 2015-05-07 | 2015-08-12 | 乌鲁木齐金石徽龙矿业有限公司 | 一种磷矿的浮选工艺 |
CN106944262B (zh) * | 2017-04-10 | 2019-10-11 | 太原理工大学 | 一种复合型阳离子捕收剂及其制备方法 |
CN114007753A (zh) * | 2019-07-24 | 2022-02-01 | 巴斯夫欧洲公司 | 捕收剂组合物 |
CN112474063A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-03-12 | 福建志远矿业有限公司 | 一种用于捕收硅质矿物的捕收剂及其制备方法 |
-
2021
- 2021-04-28 CN CN202110466689.7A patent/CN113119350B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103331212A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-10-02 | 武汉工程大学 | 一种碳酸盐磷矿反浮选捕收剂及其制备方法 |
CN111330744A (zh) * | 2018-12-19 | 2020-06-26 | 中蓝连海设计研究院有限公司 | 一种含方解石磷矿的浮选方法与前处理方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113119350A (zh) | 2021-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shi et al. | Removal of microplastics from water by magnetic nano-Fe3O4 | |
Sun et al. | Optimization of biosurfactant production from Pseudomonas sp. CQ2 and its application for remediation of heavy metal contaminated soil | |
He et al. | Dynamic exchanges between DOM and POM pools in coastal and inland aquatic ecosystems: A review | |
Rubio et al. | Overview of flotation as a wastewater treatment technique | |
Pan et al. | Removing microplastics from aquatic environments: A critical review | |
Adeleke et al. | Principles and mechanism of adsorption for the effective treatment of palm oil mill effluent for water reuse | |
Hashim et al. | Application of colloidal gas aphrons for pollution remediation | |
Pooja et al. | Recent advancements in the removal/recovery of toxic metals from aquatic system using flotation techniques | |
Vidal et al. | Oil removal from crude oil-in-saline water emulsions using chitosan as biosorbent | |
Zhang et al. | Immobilizing metal-resistant sulfate-reducing bacteria for cadmium removal from aqueous solutions | |
Wang et al. | Interaction between heavy metals and aerobic granular sludge | |
CN113119350B (zh) | 一种矿化富集分离环境微纳塑料污染物的方法 | |
Jimoh et al. | Prospects in the bioremediation of petroleum hydrocarbon contaminants from hypersaline environments: A review | |
Priyanka et al. | A sustainable approach for removal of microplastics from water matrix using Colloidal Gas Aphrons: New insights on flotation potential and interfacial mechanism | |
Jena et al. | Surfactants in water and wastewater (greywater): environmental toxicity and treatment options | |
CN104478055B (zh) | 污水处理复合剂、其制备方法和应用方法 | |
CN112479557A (zh) | 一种稠油污泥处理方法 | |
Meng et al. | A new perspective of particle adsorption: dispersed oil and granular materials interactions in simulated coastal environment | |
ZHANG et al. | Membrane combination technic on treatment and reuse of high ammonia and salts wastewater in rare earth manufacture process | |
Kyzas et al. | Biosorbents for heavy metal removal from dilute aqueous solution | |
Banerjee et al. | Overview on natural materials for oil water separation | |
Wu et al. | Flotation and separation of microplastics from the eye-glass polishing wastewater using sec-octyl alcohol and diesel oil | |
KR100449169B1 (ko) | 퇴적 준설물의 경량화에 의한 난분해성 물질의 처리 장치 및 처리 방법 | |
Yang et al. | Characterization of biological iron sulfide composites and its application in the treatment of cadmium-contaminated wastewater | |
Fegade | Application of biosurfactant for treatment of effluent waste, polluted wastewater treatment, and sewage sludge |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |