[發(fā)明專利]基于高剪切乳化分散的農(nóng)田土壤聚乙烯微塑料分離方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710613805.7
• 申請日: 2017-07-25
• 公開（公告）號: CN107413833B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李文鋒;潘響亮;宋文娟;張道勇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所
• 主分類號: B09C1/02
• 分類號: B09C1/02;B03B5/32;G01N1/36
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11491
• 代理人: 郭偉紅

本發(fā)明涉及基于高剪切乳化分散的農(nóng)田土壤聚乙烯微塑料分離方法，以農(nóng)田土壤中小于100目的微塑料為目標分離污染物，通過乳化分離技術(shù)，室溫下，在5?50mm²的定子下以2000?10000r/min的分散速率分散5?30min，靜置1?4h后將懸浮液真空抽濾，收集懸浮在上清液中的的聚乙烯，對農(nóng)田土壤中聚乙烯微塑料進行分離提取。該方法簡單、易操作，不會造成環(huán)境二次污染，分離提取效果好，PE微塑料的最高平均回收率能達到87％，且分離提取的PE微塑料尺寸小。該方法具有分離效率高、簡單易操作、提取微塑料粒徑小、環(huán)境友好等特點。為解決農(nóng)田土壤環(huán)境中PE微塑料污染物的分離提取提供了新方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境科學(xué)與工程中污染物控制與環(huán)境修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種持久性有機污染物-微塑料的分離提取方法，特別涉及基于高剪切乳化分散的農(nóng)田土壤聚乙烯微塑料分離方法。

背景技術(shù)

隨著聚乙烯(PE)地膜的廣泛使用，農(nóng)田殘留PE地膜隨著時間逐漸增多，并且通過光照、耕作撕扯等一系列物理、化學(xué)作用逐漸破碎，降解，形成農(nóng)業(yè)面源上一種新型的污染物-PE微塑料。國際上定義直徑小于5mm的塑料均稱為微塑料，隨著時間推移和外力作用，該微塑料進一步破碎、降解形成尺寸更小的微塑料。由于微塑料足夠小，可能被生物體吞食，植物吸收，可在食物鏈中積累；微塑料與其他污染物復(fù)合，可能增強其毒害性；微塑料進一步破碎、降解過程中釋放的酞酸酯類有害有機污染物可能造成土壤微環(huán)境污染等一系列生態(tài)環(huán)境問題。但是，由于土壤中有機質(zhì)、粘土成份高，土壤顆粒小，人為耕作對土壤擾動大等因素，微塑料不斷包覆到土壤顆粒中，造成分離提取小尺寸的微塑料難度大，并且技術(shù)欠缺。因此，針對農(nóng)田土壤中小尺寸微塑料的分離提取亟待研究。

目前，微塑料的分離提取研究主要針對于濱海潮灘的沙性和泥性沉積物中微塑料，如周倩等公開了濱海潮灘土壤中微塑料的分離及其表面微觀特征。微塑料的分離提取常用的分離方法主要包括(1)密度分離法；(2)使用分離提取裝置法，但是，經(jīng)典的密度分離法分離提取微塑料僅達到39.8％的回收率，而利用分離浮選裝置方法分離得到的微塑料回收率也僅達到50％，回收率都不理想，并且，不管采用那種方法都會使用到高密度鹽溶液，特別是NaI溶液成本高，導(dǎo)致分離沉積物樣品量不大，限制了該方法的廣泛使用。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有方法存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供基于高剪切乳化分散的農(nóng)田土壤聚乙烯微塑料分離方法，以農(nóng)田土壤中小尺寸微塑料為目標分離產(chǎn)物，提供一種農(nóng)田土壤中微塑料污染物的分離提取方法，該方法采用高剪切乳化分散方法，將包含微塑料的土壤樣品在實驗室分散乳化機的轉(zhuǎn)子和定子間隙內(nèi)高速運動，形成強烈的液力剪切和湍流，分散土壤顆粒，同時產(chǎn)生離心擠壓、碾磨、碰撞等綜合作用力，最終使土壤顆粒破碎完全，釋放包覆在其中的微塑料，并通過對分離提取條件的優(yōu)化，達到最佳乳化分離效果，計算回收率。

該技術(shù)方法具有分離效率高、簡單易操作、提取微塑料尺寸小、環(huán)境友好等特點。為解決農(nóng)田土壤環(huán)境中微塑料的分離提取提供了新思路，為土壤中微塑料的分離提取提供了一種新方法。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

基于高剪切乳化分散的農(nóng)田土壤聚乙烯微塑料分離方法，以農(nóng)田土壤中小于100目的聚乙烯微塑料為目標分離污染物，通過乳化分離技術(shù)，室溫下，在5-50mm²的定子下以2000-10000r/min的分散速率分散5-30min，靜置1-4h后將懸浮液真空抽濾，收集懸浮在上清液中的的聚乙烯，對農(nóng)田土壤中聚乙烯微塑料進行分離提取。

進一步的，上述方法具體步驟如下：

步驟一、含微塑料土壤的制備：將從農(nóng)田采集的一定量未使用地膜空白土壤樣品進行簡單分散，使用蒸餾水將其土壤濕度調(diào)節(jié)為40-80％，然后加入過100目篩的粉狀聚乙烯適量混合，采用人工擾動方法使PE完全包覆到土壤顆粒中；