《Journal of Environmental Economics and Management》：Electrospun Fibrous Membranes from Waste Thermocol-Based PU-EPS/ZnO for Oil-Water Separation
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本研究利用废弃聚苯乙烯泡沫（EPS）热塑性聚氨酯（PU）纤维膜，结合绿色合成的纳米氧化锌（ZnO）增强材料，开发出具有高疏水性和孔隙结构的油水分离膜。实验表明，该膜对高粘度机油吸附容量达55 g/g，水通量超过3500 L/m2·h，且可重复使用20次以上，有效解决塑料污染问题。
Nikhi Maria Raju|K Manjima|Peter Philip|Sabadh|Soney C George
印度喀拉拉邦科塔亚姆阿马尔·乔蒂工程学院化学工程系
摘要
塑料废弃物处理是当今最严重的环境问题之一。其中，膨胀聚苯乙烯（EPS）既不可生物降解又具有致癌性。利用静电纺丝技术将塑料废弃物转化为纤维膜是环境修复和废物回收的理想解决方案。本研究收集了家用泡沫塑料废弃物，并将其与聚氨酯（PU）纤维膜基质以等比例混合，旨在重新利用这些废弃物，同时提高PU纤维膜的疏水性和多孔性，特别适用于油水分离应用。为进一步增强PU-EPS纤维的机械强度、疏水性和表面粗糙度，研究人员使用墨西哥薄荷（Plectranthus amboinicus）叶提取物合成了氧化锌纳米颗粒作为功能性填料。新型微纤维PU-EPS/ZnO膜在处理高粘度机油时表现出55克/克的吸附能力，同时对恶劣环境具有出色的耐受性，并具有良好的可回收性。通过应用多种动力学模型研究了该纤维膜的吸附动力学特性。此外，该膜还具有优异的通量（≥3500 L/m2·h）以及从油水乳液中分离油的能力，且可回收性超过20倍。这种多功能PU-EPS/ZnO纤维膜有望成为未来水净化领域的可持续解决方案。
章节摘录
引言
塑料废弃物数量日益增加，合理的废物管理变得越来越困难。大量塑料废弃物的堆积对环境和人类健康造成了严重威胁[1]。在各种不可生物降解的塑料中，聚苯乙烯（PS）的年产量约为1500万吨，广泛用于板材、一次性餐具和包装材料等。由于其白色污染和毒性健康影响，其安全处置和回收面临挑战。目前已有多种方法被广泛采用。
原材料
热塑性聚氨酯（TPU，产品编号430218，Sigma-Aldrich公司提供）。醋酸锌二水合物和氢氧化钠由NICE Chemicals Pvt. Ltd. India公司提供；37%的盐酸购自Merck Specialties Pvt. Ltd.；二甲基甲酰胺（DMF）和四氢呋喃（THF）购自Sigma Aldrich USA公司；汽油、柴油、煤油和葵花籽油在当地采购；废弃的EPS废弃物来自实验室仪器的包装盖。氧化锌纳米颗粒的表征
图2a展示了合成的氧化锌纳米颗粒的X射线衍射（XRD）谱图。衍射峰出现在2θ值为31.7°、34.5°、36.3°、47.7°、56.6°、62.9°和68.0°处，分别对应于(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)和(112)晶面。这些衍射结果与ZnO的标准数据（JCPDS卡片编号36-1451）一致，证实了纳米颗粒具有六方纤锌矿结构。未出现其他额外峰，表明样品为单一相。结论
利用EPS、PU和绿色合成的ZnO颗粒制备的聚合物膜表现出优异的亲油特性。这种多功能PU-EPS/ZnO纤维膜的开发在应对塑料废弃物（尤其是膨胀聚苯乙烯）带来的环境问题方面取得了重要进展。这一成果是通过将EPS废弃物融入PU基质，并进一步使用ZnO纳米颗粒进行功能化实现的。利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。致谢
作者衷心感谢全印度技术教育委员会在研究促进计划（文件编号8-41/FDC/RPS (POLICY-I)下的支持，感谢新德里科技部在FIST计划（SR/FST/COLLEGE-346/2018）下的支持，以及APJ Abdul Kalam技术大学在研究促进计划（AJCE2023CHE01NMR）下的支持。同时，也非常感谢Sagitha P.博士的宝贵帮助。
