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塑料垃圾问题严峻且回收利用率低，研究人员开展 “评估回收塑料作为低成本吸附剂削减污水中金属负荷” 的研究。结果显示，回收塑料能有效降低污水中铅浓度，可重复使用。这为污水处理提供低成本方案，意义重大。
在现代社会，塑料产品无处不在，给人们的生活带来极大便利。然而，随着塑料产量的持续攀升，塑料垃圾的堆积问题愈发严重，已然成为全球关注的环境难题。大量塑料垃圾被填埋处理，回收利用率极低，仅约 7%，远低于玻璃、纸张等材料。目前的塑料回收方法存在诸多不足，难以维持回收产品的加工和性能特性，多数塑料无法有效回收，仅有部分如聚对苯二甲酸乙二酯（PET）能在闭环回收系统中循环利用。与此同时，污水中金属污染问题也日益突出，尤其是铅（Pb
2+）等重金属，其来源广泛，像电池制造、油漆颜料生产以及电镀等行业的污水中都含有高浓度的铅。这些污水若未经有效处理直接排放，会对环境和人类健康造成极大危害。传统的污水处理技术成本高昂，对于许多发展中国家而言难以承受，导致大量污水未经处理就排入环境。
在这样的背景下，来自国外的研究人员开展了一项关于回收塑料作为低成本吸附剂用于削减污水中铅浓度的研究，该研究成果发表在《Environmental Research》上。此项研究意义非凡，若能成功利用回收塑料处理污水中的铅污染，不仅可以解决塑料垃圾的处置难题，还能为污水处理提供一种经济有效的新途径，特别是对于那些因成本问题无法有效处理污水的发展中国家来说，有望带来新的希望。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，运用傅里叶变换红外光谱仪（ATR - FTIR）对塑料材料进行结构分析，对比其与纯材料的光谱，以确定塑料的化学组成；利用扫描电子显微镜（SEM）观察塑料表面在吸附前后的形态变化。其次，通过批量实验和在线实验测定铅浓度，计算吸附容量（q）和吸附百分比（R） 。同时，采用火焰原子吸收光谱仪（FAAS）或电感耦合等离子体质谱仪（ICP - MS）测定溶液中的铅浓度，以此评估吸附效果。
研究结果
- 回收塑料的表征：HDPE 和 LDPE 光谱与纯 HDPE 匹配度达 99%，PP 光谱与 PP 和 HDPE 混合物更相符。SEM 图像显示，PP 初始表面更规则均匀，吸附后三种材料表面均有变化且形态各异。PP、HDPE 和 LDPE 的零电荷点（pHPZC）分别为 4.15、3.96 和 3.41，表明在较高 pH 值下塑料表面带负电，有利于铅的吸附。
- 吸附过程
- 实验变量的影响：研究发现，pH 在 6 以下时，三种材料对铅的吸附可忽略不计，pH 为 7 时显著增加。塑料用量增加时，吸附率先升后稳，PP 和 HDPE 在 30 g?L-1、LDPE 在 20 g?L-1后吸附率稳定，且相同数量的塑料颗粒对吸附率影响更明显。
- 吸附动力学：接触时间对三种材料吸附率影响相似，前两小时吸附率逐渐增加，之后趋于稳定。实验数据更符合伪二级动力学模型，表明化学吸附或化学反应过程参与了铅的吸附，且 HDPE、PP、LDPE 对铅的吸附速率依次降低。
- 吸附等温线：HDPE 和 PP 在低初始铅浓度时吸附率增加，1 - 2 mg?L-1达到饱和，之后下降；LDPE 更易吸附铅，在较低浓度就达到饱和。实验数据更符合 Freundlich 模型，说明吸附发生在能量不均一的表面，LDPE 的吸附能力最强。
- 共存离子和腐殖酸的影响：其他金属离子和腐殖酸的存在均降低了铅的吸附率，腐殖酸的干扰作用最强。
- 解吸和再利用性：研究表明，使用 0.6 mol?L-1的硝酸在 3 分钟内可完成铅的解吸。PP 和 HDPE 可重复使用 6 次，LDPE 可重复使用 3 次，之后吸附率逐渐下降。
- 在线模式：在线模式下的吸附率与批量实验最佳条件下相似，但在线模式仅需 10 分钟，动力学上更具优势。三种材料在经过 5 次吸附 / 解吸循环后，吸附率保持稳定。
研究结论与讨论
研究结果表明，HDPE、LDPE 和 PP 三种回收塑料对铅都有良好的吸附能力，在 pH 为 7、特定吸附剂用量下吸附效率最佳。吸附过程符合 Freundlich 等温线和伪二级动力学模型，说明吸附发生在异质表面，且化学吸附是限速步骤。尽管其他金属和有机物会降低铅的吸附能力，但回收塑料在经过解吸后仍可多次重复使用，且在连续流动系统中也能保持稳定的吸附效率，可使铅浓度降低达 70%。这意味着回收塑料有望成为削减污水中铅浓度的低成本有效替代品，尤其对于污水处理成本高昂的地区，具有重要的应用价值，为解决全球污水铅污染问题提供了新的方向和可能，推动了可持续污水处理技术的发展。
