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新型磁性材料除微纳塑料共“塑”绿色高质量发展新格局

发布时间：2023/9/26 9:25:59编辑：Ma Liang
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塑料作为一种高分子聚合物，因其质地轻，不易腐蚀，成本低廉等优点，得以广泛应用于建材、农业、工程建设及日常生活中。但其燃点低、易形变、难降解等缺点仍然无法克服，成为白色污染和潜在危害的罪魁祸首。全球塑料产量逐年递增，但目前仅9%的塑料被回收利用，约79%的塑料被填埋或遗弃在自然环境中。这些塑料制品在生产、使用和处置过程中，经紫外线照射、机械磨损等作用，会逐步形成粒径较小的塑料颗粒。

《Science》杂志上首次提出“微塑料”概念，指的是粒径小于5mm的塑料碎屑和颗粒。随后，有研究者在环境中检测到粒径更小的塑料颗粒，将粒径小于1μm的塑料颗粒定义为纳米塑料，也有学者参考纳米材料的定义，将粒径小于100nm的塑料颗粒称为纳米塑料。

　　环境中的纳米塑料主要来源于两个方面：一是初生来源。初生来源纳米塑料指在制造时体积微小，通常由聚乙烯或聚苯乙烯组成，主要运用于含有微珠的防水涂料、生物医学产品和个人护理产品，例如油漆、面部磨砂膏、牙膏等。二是次生来源，指的是进入水体环境中的塑料垃圾在光照、机械力、化学反应及生物降解等作用下形成纳米级塑料颗粒。

由于微纳塑料体积小，很容易被水生生物吸收，最终进入食物链而对终端消费者人类产生危害。同时微塑料在水中还会从周围环境中吸附其他有毒污染物（比如重金属和永久性有毒物质），这会造成微纳塑料的毒性成几何倍数放大。

中国塑料加工工业协会专门印发《中国塑料加工业绿色发展纲要（2022版）》，规划到2025年，塑料加工行业单位工业增加值二氧化碳排放降低18%，规上企业单位增加值能耗降低13.5%。废旧塑料资源开发和利用的6条道路是：物理机械再生是大道（全力推广）、化学高温裂解是小路（另类化工）、化学循环解聚是难路（醇解酶解）、完全生物降解是新路（积极替代）、填埋是末路（大幅减少）、焚烧是终路（最后终结）。

然而目前，无论是水厂还是污水处理厂，均缺乏有效去除微纳塑料的环节，这使得在处理后仍有部分微纳塑料残留在水体中，带来水质安全和健康风险隐患。面对这些潜在威胁，开发出高效去除水环境中微纳塑料的技术迫在眉睫。

近日，广西科学院生态环境研究所环境新型污染物综合治理与生态修复创新团队李婉赫研究实习员、黄慨研究员、王俊教授等开发了一种新型磁性材料，可对水环境中的微纳塑料进行快速去除。

塑料颗粒纳米化后，其在水体中的分散作用更强，疏水性变弱，常规的吸附材料难以在水体中有效地吸附纳米级塑料颗粒。对此，研究团队设计并研制了一种具有亲水和疏水特性的双亲性吸附材料，该材料既能在水体自由分散又能寻找并吸附塑料微粒，从而实现高效去除和实现生态环境修复的目标。

这种新型磁性材料的优势在于对低浓度高度纳米化的微纳塑料具有更显著的吸附能力，亲水侧有利于充分分散接触，疏水侧有利于吸附目标物，在磁场作用下能快速聚集分离。该材料吸附聚苯乙烯（PS）微粒的吸附速率为每分钟0.759，吸附容量达到每克能吸附2.72克聚苯乙烯微粒，而它吸附聚乙烯（PE）微粒的吸附速率为每分钟0.539，吸附容量达到每克吸附2.42克聚乙烯微粒。

这些吸附能力数据比非双亲性吸附材料都要高，因此新型双亲性磁性材料在处理聚苯乙烯和聚乙烯两种微纳塑料方面具有更强的竞争优势。除此之外，新型双亲性磁性材料还可以应用于水环境中微纳塑料颗粒的吸附治理，未来也能应用于水环境中抗生素和其他永久性有机污染物的吸附治理。

随着纳米塑料技术的不断密集发展，我国纳米塑料市场将会进一步扩大，市场影响力也将变得更加明显。与此同时，近几年来塑料加工行业以科技创新、绿色低碳、专精特新、高质量发展为重心，坚持科技引领，开展技术攻关，取得显著成效。我们是重要在发展中保护，在保护中发展，积极探索代价小、效益好、排放低、可持续的环保新道路。