[發明專利]一種利用光能驅動去除水體中納米和微米塑料的方法

有效

• 申請號: 202110765580.3
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113461095B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 方一民;陳珊;王鵬程;黃宗雄
• 申請（專利權）人: 南京醫科大學
• 主分類號: C02F1/24
• 分類號: C02F1/24
• 代理公司: 深圳尚業知識產權代理事務所(普通合伙) 44503
• 代理人: 王利彬

本發明公開一種利用光能驅動去除水體中納米和微米塑料的方法，內含納米和/或微米的微塑料的水體上方設有光源，水體和光源之間設有可將光源光線聚焦的透光聚焦體，光源產生帶有熱量的光線經透光聚焦體而匯聚的聚焦點位于水體下方的基底表面，聚焦點及其周圍水體因熱量集中使基底聚焦處產生氣泡，聚焦點位置持續加熱并使氣泡內部與外部的溶液存在溫差而產生對流，進入氣泡內的微塑料因聚焦點熱量迅速提高而熔融和相互融合，最終形成整體體積逐漸增大的塊狀物。相對現有技術，本發明技術方案可有效地利用自然界的陽光而無需額外的能量，且不會引起二次污染。

技術領域

本發明涉及水體中微塑料污染去除技術領域，特別涉及一種利用光能驅動去除水體中納米和微米塑料的方法。

背景技術

隨著塑料制品的大量生產和使用，塑料制品已經進入人們生活當中，而塑料制品使用完畢或者丟棄后，大量塑料制品或者塑料廢棄物將直接進入水體環境中，該塑料制品因時間逐漸風化以及因機械破損后，而使其尺寸逐漸減小，形成水體中微塑料物質，甚至成為尺寸為納米和微米級別的微塑料。

由于微塑料的粒徑較小、數量較多、分布較廣以及具有吸附性，當水環境中的水生生物將微塑料吞食后，將會影響水生生物的正常生理活動。另外微塑料內部的添加劑可逐漸進入水體中，而添加劑的表面面積較大，可吸附水體的有毒有害物質，如農藥、磺胺類化合物等，這樣會進一步危害水生生物，還會沿著食物鏈而最終富集到人體而影響人體健康。

為了清除水體中的微塑料物質，現有技術中通常會采用物理、化學、生物等技術手段實現其清除，而不同的方法，達到的去除效率則不盡相同。

物理處理手段有混凝法、沉降法和過濾法。其中混凝法通過混凝劑和微塑料形成體積較大的聚合物而實現去除。現有的混凝技術對于微塑料去除效果并不好，對于10μm以下的微塑膠的去除效率偏低。而沉降法通過重力從液體流中去除懸浮的固體顆粒，其缺點是去除效率因微塑膠的組成和大小的差異而不固定，污染物只能與污泥一起去除。而過濾法包括超濾、納濾、快速砂濾以及分滲透等，其優點是使用的濾膜孔徑較小，可阻止絕大多數的微塑料通過，特別對于小粒徑的微塑料能夠很好阻隔，微塑料的去除效率較高，然而該方法的膜成本和運行費用偏高，并且還難以避免發生膜污染等問題。

另外化學處理技術手段包括光催化和臭氧技術，而上述這兩種方法都存在能耗較高等缺陷。

而生物處理技術包括生物降解法、活性污泥法和膜生物反應器法，其中生物降解法具有高效降解和成本低廉等優點，但環境參數將會限制生物降解過程；活性污泥法去除效率低且不穩定；膜生物反應器法雖然可以去除99.9％的微塑料，但生物膜的厚度、膜堵塞和液體分布影響微塑料的整體去除效率。

因此成本較低、工作高效且不會產生二次污染的污水水體的微納米塑料的去除方法顯得非常重要。

發明內容

針對現有技術的污水微塑料去除技術存在技術缺點，本發明的目的在于提出一種可有效地利用自然界的陽光而無需額外的能量，且不會引起二次污染的利用光能驅動去除水體中納米和微米塑料的方法。

為實現上述目的，本發明提出的一種利用光能驅動去除水體中納米和微米塑料的方法，內含納米和/或微米的微塑料的水體上方設有光源，水體和光源之間設有可將光源光線聚焦的透光聚焦體，光源產生帶有熱量的光線經透光聚焦體而匯聚的聚焦點位于水體下方的基底表面，聚焦點及其周圍水體因熱量集中使基底聚焦處產生氣泡，聚焦點位置持續加熱并使氣泡內部與外部的溶液存在溫差而產生對流，進入氣泡內的微塑料因聚焦點熱量迅速提高而熔融和相互融合，最終形成整體體積逐漸增大的塊狀物。

優選地，含有納米和/或微米的微塑料的所述水體盛裝于頂部設有開口的中空透明容器內，中空透明容器頂部設有透明蓋板臨時密封，在暗場顯微鏡下計數水體溶液中的微塑膠顆粒數量；