自然老化微塑料PLA对水中Cd2+的吸附机制

  • 摘要: 生物可降解微塑料PLA广泛存在于自然环境中,且在水环境中能够作为重金属污染物的载体。通过两种污染物的相关研究,可以为复合污染问题提供新的解决思路。在本研究中采用原位老化方法,将购买来的微塑料投入漓江流域水力条件良好的河流区域,进行自然老化,分不同时段收集老化后微塑料。研究不同老化程度的微塑料对重金属的吸附性能及机制变化,SEM实验表明老化前PLA较为平滑,老化后的PLA会出现孔洞以及断裂。FTIR实验表明老化后会有C=C和C-H等化学键的断裂重组、C=O键以及羟基官能团的生成。CA实验表明老化时间变长,微塑料表面粗糙程度加剧,导致表面化学组成不均匀、接触角变小,亲水性变强。BET实验表明老化时长和微塑料的比表面积存在先正相关后负相关的非单一过程,未老化PLA与老化2个月和4个月PLA,表面变得粗糙,比表面积增加。而老化6个月之后的微塑料PLA,老化后期微塑料发生聚集效应,比表面积减小。通过吸附动力学模型拟合后发现,对于老化4、6个月的PLA、12个月PLA在吸附镉离子时更符合准一级模型;其余时段微塑料吸附镉离子的作用机制更符合准二级模型,老化后2、4、6、10、12个月微塑料PLA对镉离子的吸附量分别可达到老化前的1.99、2.24、2.29、2.40、3.18倍。通过等温线模型拟合后可知,老化前后微塑料PLA吸附等温线数据均更符合Langmuir吸附模型。综合表征和吸附实验可判断得,原始微塑料对镉离子的吸附以物理吸附为主,老化后的微塑料吸附镉离子是一个复杂的多种作用机制协同进行、竞争主导的结果。

     

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