专利快讯｜陕西师范大学：一种微塑料与生物炭的分离方法

CN113618966B 

一种微塑料与生物炭的分离方法

申请人：陕西师范大学

公开(公告)日,授权日：2022-12-27

 

专利快讯

本发明公开了一种微塑料与生物炭的分离方法，该方法包括：一、向生物炭和微塑料的混合液中曝气得到曝气溶液；二、向曝气溶液中加入油类并冷冻得到冷冻液；三、将冷冻液上层的油层进行分离，得到的下层液送入盛有水的分离器中并进行曝气，使得下层液中的微塑料进入收集筒中，得到微塑料粗品；四、将微塑料粗品抽滤并冲洗滤渣，烘干后得到微塑料。本发明利用微塑料与生物炭的密度及漂浮性能差异，采用曝气浮选使得两者分层，然后利用油和水的凝固点的不同，采用油水冷冻分离的方式将生物炭和微塑料分离，再次采用曝气分离收集微塑料，实现了微塑料与生物炭的有效分离，大大提高了两者的分离效果，提高了微塑料的回收效率。

 

背景技术

土壤中普遍存在着大量天然有机质活性组分，生物炭作为天然有机质的重要组分，对于土壤中有机污染物起着转化降解作用。微塑料是环境中不断增加的一类新兴有机污染物，因其较小的粒径(＜5mm)，易被摄入生物体内并经食物链富集而产生严重的环境和健康问题。当二者同时存在于土壤环境中时，由于生物炭的密度(0.8-1.7g/cm3)与微塑料的密度(0.9-1.5g/cm3)十分相近，利用常规的方法难以将二者进行分离。

目前分离微塑料与其他固体物质的方法主要有：密度分离法、油水分离法、静电分离法、磁选分离法、溶剂萃取法，但这些方法对于分离生物炭与微塑料并不可行。密度分离法利用微塑料与其他物质之间的密度差异进行分离，使得在同一个溶液体系中，微塑料漂浮在溶液表面，其他物质沉在溶液底部；该方法是使用较多的方法，但是该方法分离不完全，分离效率低，分离过程繁琐且耗时。油水分离法基于塑料聚合物的亲油性、而其他大多数物质的亲水性，利用分液漏斗装置，通过油水界面的分层来提取微塑料；静电分离法利用微塑料通常不导电、而其他固体物质可以导电的特性，采用来自静电发生器的放电，根据导电介质和非导电微塑料之间的静电差异进行高效分离；磁选分离法基于微塑料的疏水表面可通过结合疏水性铁纳米粒子来磁化，随后，由于磁性，铁结合的微塑料可以在外加的磁场中从环境介质中分离出来；溶剂萃取法利用有机溶剂在特定的物理化学条件下从环境介质中提取塑料聚合物，该方法是从传统的提取方法发展而来的，如索氏提取、回流煮沸和溶解后再沉淀。油水分离法、静电分离法、磁选分离法、溶剂萃取法均为新兴技术，对设备的要求程度高，且需要对干燥清洁的样品做一定的预处理。另外，上述分离方法都存在着难以分离小粒径的颗粒、分离效率极低这一缺点。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种微塑料与生物炭的分离方法。该方法利用微塑料与生物炭的密度及漂浮性能差异，采用曝气浮选使得两者分层，然后利用油和水的凝固点的不同，采用油-水冷冻分离的方式将生物炭和微塑料分离，使得微塑料充分聚集在油层上，再次采用曝气分离收集微塑料，实现了微塑料与生物炭的有效分离，大大提高了两者分离效果，提高了微塑料的回收效率。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明首先利用微塑料与生物炭的密度及漂浮性能差异，采用曝气浮选使得两者分层，然后利用油和水的凝固点的不同，采用油-水冷冻分离的方式将生物炭和微塑料分离，使得微塑料充分聚集在油层上，再次采用曝气分离收集微塑料，实现了微塑料与生物炭的有效分离，大大提高了两者分离效果，提高了微塑料的回收效率。

2、本发明对生物炭进行磁化改性，并在向混合液曝气过程中通过外加磁场作用对改性生物炭的磁力吸附作用，促进了改性生物炭停留并沉积在混合液中，进一步促进了微塑料与生物炭的有效分离，提高了微塑料的回收效率。

3、本发明的方法对设备要求低，有效节约了分离成本。

4、本发明直接对生物炭和微塑料的混合液进行处理，无需进行前处理，工艺简单，分离效率高，微塑料的回收效率高达70％～96％。

5、本发明的方法实现了对密度相近且粒径较小的微塑料与生物炭的分离，有利于推广应用到其他相同性能的混合物的分离。

（数据来源：智慧芽）