[发明专利]一种利用光能驱动去除水体中纳米和微米塑料的方法

说明书

本发明公开一种利用光能驱动去除水体中纳米和微米塑料的方法，内含纳米和/或微米的微塑料的水体上方设有光源，水体和光源之间设有可将光源光线聚焦的透光聚焦体，光源产生带有热量的光线经透光聚焦体而汇聚的聚焦点位于水体下方的基底表面，聚焦点及其周围水体因热量集中使基底聚焦处产生气泡，聚焦点位置持续加热并使气泡内部与外部的溶液存在温差而产生对流，进入气泡内的微塑料因聚焦点热量迅速提高而熔融和相互融合，最终形成整体体积逐渐增大的块状物。相对现有技术，本发明技术方案可有效地利用自然界的阳光而无需额外的能量，且不会引起二次污染。

技术领域

本发明涉及水体中微塑料污染去除技术领域，特别涉及一种利用光能驱动去除水体中纳米和微米塑料的方法。

背景技术

随着塑料制品的大量生产和使用，塑料制品已经进入人们生活当中，而塑料制品使用完毕或者丢弃后，大量塑料制品或者塑料废弃物将直接进入水体环境中，该塑料制品因时间逐渐风化以及因机械破损后，而使其尺寸逐渐减小，形成水体中微塑料物质，甚至成为尺寸为纳米和微米级别的微塑料。

由于微塑料的粒径较小、数量较多、分布较广以及具有吸附性，当水环境中的水生生物将微塑料吞食后，将会影响水生生物的正常生理活动。另外微塑料内部的添加剂可逐渐进入水体中，而添加剂的表面面积较大，可吸附水体的有毒有害物质，如农药、磺胺类化合物等，这样会进一步危害水生生物，还会沿着食物链而最终富集到人体而影响人体健康。

为了清除水体中的微塑料物质，现有技术中通常会采用物理、化学、生物等技术手段实现其清除，而不同的方法，达到的去除效率则不尽相同。

物理处理手段有混凝法、沉降法和过滤法。其中混凝法通过混凝剂和微塑料形成体积较大的聚合物而实现去除。现有的混凝技术对于微塑料去除效果并不好，对于10μm以下的微塑胶的去除效率偏低。而沉降法通过重力从液体流中去除悬浮的固体颗粒，其缺点是去除效率因微塑胶的组成和大小的差异而不固定，污染物只能与污泥一起去除。而过滤法包括超滤、纳滤、快速砂滤以及分渗透等，其优点是使用的滤膜孔径较小，可阻止绝大多数的微塑料通过，特别对于小粒径的微塑料能够很好阻隔，微塑料的去除效率较高，然而该方法的膜成本和运行费用偏高，并且还难以避免发生膜污染等问题。

另外化学处理技术手段包括光催化和臭氧技术，而上述这两种方法都存在能耗较高等缺陷。

而生物处理技术包括生物降解法、活性污泥法和膜生物反应器法，其中生物降解法具有高效降解和成本低廉等优点，但环境参数将会限制生物降解过程；活性污泥法去除效率低且不稳定；膜生物反应器法虽然可以去除99.9％的微塑料，但生物膜的厚度、膜堵塞和液体分布影响微塑料的整体去除效率。

因此成本较低、工作高效且不会产生二次污染的污水水体的微纳米塑料的去除方法显得非常重要。

发明内容

针对现有技术的污水微塑料去除技术存在技术缺点，本发明的目的在于提出一种可有效地利用自然界的阳光而无需额外的能量，且不会引起二次污染的利用光能驱动去除水体中纳米和微米塑料的方法。

为实现上述目的，本发明提出的一种利用光能驱动去除水体中纳米和微米塑料的方法，内含纳米和/或微米的微塑料的水体上方设有光源，水体和光源之间设有可将光源光线聚焦的透光聚焦体，光源产生带有热量的光线经透光聚焦体而汇聚的聚焦点位于水体下方的基底表面，聚焦点及其周围水体因热量集中使基底聚焦处产生气泡，聚焦点位置持续加热并使气泡内部与外部的溶液存在温差而产生对流，进入气泡内的微塑料因聚焦点热量迅速提高而熔融和相互融合，最终形成整体体积逐渐增大的块状物。

优选地，含有纳米和/或微米的微塑料的所述水体盛装于顶部设有开口的中空透明容器内，中空透明容器顶部设有透明盖板临时密封，在暗场显微镜下计数水体溶液中的微塑胶颗粒数量；