由于全球塑料產量逐年增加,且塑料降解速度慢和回收效率低等問題,大量的廢棄塑料在機械磨損和太陽光輻射等作用下分解成微塑料甚至納米塑料進入水體,水中的微納塑料可通過食物鏈進入人體。由于微塑料的攝入可引起生物體肝臟損傷、炎癥和代謝紊亂等問題,水中的微納塑料顆粒污染越來越受到科學界和公眾的關注。然而,目前用于去除水中塑料顆粒的方法(包括金屬離子絮凝、化學氧化、細菌降解和濾膜過濾等)效率低下、成本高,這限制了它們的應用。
本研究提出了一種利用光學方法實現水中塑料顆粒高效去除的新策略。通過對光的匯聚作用實現界面微區加熱產生微氣泡。由于熱對流和馬蘭戈尼應力的作用,可將水中的微納塑料自動吸入到微氣泡內。由于氣泡中的溫度遠高于溶液中的溫度,促使微納塑料顆粒在微氣泡中高溫熔化,可將微納塑料顆粒熔成大塊塑料,從而去除水中塑料顆粒的污染。為了進一步探索該光學方法實際應用的可能性,本研究還采用玻璃球直接匯聚太陽光的方法實現了實際水中微納塑料的高效去除。該方法無需使用任何化學、生物試劑或濾膜,操作簡單且可以有效利用自然界的陽光而無需額外的能量,且可避免二次污染,這意味著其在處理水生態系統中的塑料污染方面具有廣闊的應用前景。
南京醫科大學藥學院方一民教授為該論文的通訊作者,2019級博士研究生王鵬程和已出站博士后黃宗雄、陳珊為該論文的共同第一作者。該研究得到國家自然科學基金青年項目和面上項目的資助。
參考資料:http://yxy.njmu.edu.cn/2021/0804/c10016a199361/page.htm
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