分離材料100篇-3 環(huán)境中微塑料處理
? ?Hello大家好,我是vivi,今天給大家科普的是環(huán)境水處理的小知識,希望能夠?qū)Υ蠹议_闊視野有一定的幫助。之前也很想把這個(gè)內(nèi)容做下去,但由于某些原因沒做,現(xiàn)在希望繼續(xù)撿起來,希望大家能多給一點(diǎn)意見和支持??赡芎罄m(xù)會多一些科普類的綜述在里面,或者大家有什么特別想看的內(nèi)容可以留言給我。
? 個(gè)人而言感覺對于材料學(xué)科,做出效果是一方面,能有非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)感做出想要的效果是另一方面(這才是對個(gè)人能力的提升吧)。揉面團(tuán)容易但是有新意的揉面團(tuán)還是比較難的。
? 今天拆分的這篇綜述名稱是 “Removal of microplastics and nanoplastics from urban waters: Separation and degradation"

微塑料定義:
宏觀的塑料可以分解成為尺寸小于5mm的顆粒,通常被視為微塑料(MP),微塑料進(jìn)一步分解降解產(chǎn)生小于0.1 μm的顆粒,這些顆粒被視為納米塑料(NP)。它們具有較大的比表面積(SSA)來吸附有害污染物(例如,持久性化學(xué)品、金屬離子),以及它們在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)移和積累的潛力。
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通常情況下我們對于處理環(huán)境污染水中得過程大致分成兩步,一步分離,一步降解。分離的話意思非常淺顯易懂,通過篩選去除不必要的物質(zhì),而降解過程是將污染物進(jìn)一步轉(zhuǎn)換礦化成為小分子可以進(jìn)一步進(jìn)行加工利用。這里分離常用的方法,可以包括吸附,絮凝混凝,浮選,過濾還有磁化分離。而降解的方法可以進(jìn)一步分為電化學(xué)降解,AOPs,光降解,光催降解和生物降解等多種方法。

通常情況廢水處理場(WWTP)可以進(jìn)行三級處理模式,對污染廢水中的微塑料進(jìn)行分離,經(jīng)過三級處理后的微塑料去除率可達(dá)到95%以上,但這是僅針對于微米級別的塑料并不包含納米級別。
2.1 吸附
??吸附是從廢水中去除有機(jī)污染物的一種成本效益高且容易的策略。MPs/NP可以通過孔隙填充、靜電吸引、氫鍵、表面絡(luò)合、π-π堆積、疏水相互作用等吸附在吸附劑上。。吸附效率取決于吸附劑的性質(zhì)(例如SSA、孔隙率、表面官能團(tuán))和實(shí)驗(yàn)參數(shù)(例如pH值、無機(jī)離子)。碳基的吸附劑近年來引起了人們的廣泛關(guān)注,由于其高得比表面積,高孔隙率和疏水型被廣泛地研究應(yīng)用。除此之外,非碳基的材料也引起了人們的廣泛關(guān)注。無碳材料,如層狀雙氫氧化物(LDHs也就是水滑石)、金屬有機(jī)框架(MOF)其中,LDHs和MOF由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征、靈活的化學(xué)組成和易于合成而引起了極大的興趣。和飛灰(Zhao等人,2022年)也對MP/NP吸附有效。
? 最近,電吸附,即電場輔助吸附,已被應(yīng)用于NP的分離。由于老化的NPS和NPS球體帶負(fù)電,陽極對應(yīng)物可以從溶液中取出更多的微小塑料(。對于電吸附的進(jìn)一步應(yīng)用,應(yīng)強(qiáng)調(diào)幾個(gè)方面:(1)MPs/NP的表面電荷修飾;(2) 大表面積多孔電極的設(shè)計(jì);(3) 優(yōu)化電化學(xué)參數(shù)(例如電極距離、電解質(zhì))。
MPs/NP吸附的關(guān)鍵因素:溶液的pH值通過調(diào)節(jié)MPs/NP和吸附劑之間的靜電吸引力以及這些微粒的穩(wěn)定性/聚集性影響吸附過程.依賴于pH的MP/NP吸附現(xiàn)象表明,弱酸或中性pH值有利于實(shí)現(xiàn)吸附劑和MP/NP之間的最佳靜電吸引。
2.2混凝/絮凝
??? 混凝/絮凝作為一種有效的廢水處理方案,通過添加混凝劑/絮凝劑(如FeCl3?6H2O、明礬)去除水中懸浮顆粒(如膠體基質(zhì)、MP/NP)。通常,混凝、絮凝和沉淀是連續(xù)進(jìn)行的,這使得混凝劑/絮凝劑輔助的MP/NP碰撞以及絮凝體的生長和沉淀。在本部分中,為方便起見,將相關(guān)報(bào)道的工藝(如混凝絮凝、混凝沉淀、絮凝沉淀和混凝沉淀)命名為最廣泛使用的混凝。根據(jù)凝結(jié)劑的來源,凝結(jié)可分為化學(xué)凝結(jié)和電凝結(jié)。
電凝:與化學(xué)凝聚相比,電凝聚是一種更簡單、更穩(wěn)健的過程,不需要額外的化學(xué)物質(zhì)。電凝聚使用目標(biāo)金屬基電極電產(chǎn)生凝固劑,Al陽極對MP的去除效率高于Fe陽極,纖維MP比顆粒MP更容易去除。使用實(shí)際廢水樣品,90分鐘內(nèi)MP(25–1500μm)的去除率達(dá)到96.5%。
此外,88.8%的細(xì)菌和92.2%的COD也可以通過電凝聚過程去除。因此,電凝聚是一種很有前途的清潔多功能廢水處理技術(shù)。
2.3 浮選
??由于MP/NP的可調(diào)疏水性,浮選能夠有效地從城市水中提取MP/NP。氣泡和MP/NP之間的親水/疏水相互作用(決定了浮選效率)受到MP/NP和氣泡的表面性質(zhì)以及溶液化學(xué)的強(qiáng)烈影響。因此,已經(jīng)在優(yōu)化氣泡和MPs/NP的表面性質(zhì)方面做出了努力。
2.4 過濾
膜過濾:在膜過濾過程中,多孔膜(如超濾、納濾、微濾和反滲透過濾膜)起著尺寸依賴性屏障的作用,允許小物質(zhì)(如離子、水、分子)通過,但阻止其他大尺寸物質(zhì)通過。MP/NP過濾效率取決于MP/NP的大小、水化學(xué)、膜性質(zhì)、流速等。
2.5 磁分離
磁分離可以從城市水中提取MPs/NPs,操作簡單、容量高、廢污泥少。在磁分離過程中,磁性載體介質(zhì)可以與MP/NP結(jié)合并磁化,這是磁提取的先決條件。盡管塑料類型對磁分離效率影響不大(Grbic等人,2019),但尺寸較大(例如,900μm)的塑料比尺寸較?。ɡ纾?00μm)更易于收集。此外,更高的磁性載體介質(zhì)密度導(dǎo)致更好的分離能力。
3.城市水中MPs/NPs的降解 這一部分我們就暫時(shí)放在下期拆解啦
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