利用罗勒籽(Ocimum basilicum)黏液高效去除废水中的微塑料:一种绿色净化技术

【字体: 时间:2025年06月09日 来源:Journal of Hazardous Materials Advances 5.5

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  本研究针对废水中难降解的微塑料(MPs)污染问题,创新性地利用罗勒籽(Ocimum basilicum)黏液作为生物吸附剂,通过优化离心速度(1000 rpm)、接触时间(24小时)和种子剂量(100 mg)等参数,实现了对洗衣、纺织和农业废水中多种聚合物(PP、LDPE、HDPE、PET、PS)的高效去除(平均效率98%)。研究首次系统评估了植物黏液对真实废水环境中MPs的捕获能力,发现蓝色纤维状PET(58%)为主要污染物,为开发低成本、环境友好的水处理技术提供了新思路。

  

在塑料制品年产量达3.91亿吨的今天,直径1.0 μm至5.0 mm的微塑料(MPs)已成为全球性环境威胁。这些来自洗衣纤维、化妆品微珠和塑料降解的微小颗粒,不仅通过食物链在人体胎盘、动脉斑块甚至睾丸中被检出,更会释放塑化剂等内分泌干扰物。传统污水处理厂每天仍会向河流排放72亿个MPs,而现有物理化学处理方法存在成本高、二次污染等问题。面对这一困境,来自巴基斯坦拉合尔的研究团队从当地超市购买的罗勒籽中获得灵感,探索这种富含黏液蛋白的"草药之王"能否成为对抗MPs污染的自然解决方案。

研究团队首先用含PP、LDPE、HDPE、PET和PS的人工废水优化操作参数,随后采集拉合尔和谢胡普拉地区的36份真实样本(洗衣废水、纺织厂排放和农业径流各12份)进行验证。关键技术包括:1) 芬顿试剂预处理消除有机物干扰;2) 梯度离心(1000-3000 rpm)结合接触时间变量实验;3) 体视显微镜和热针测试进行MPs形态学鉴定;4) FTIR光谱分析聚合物组成。所有样本均通过0.45 μm滤膜过滤,严格实施空白对照确保数据可靠性。

在"3.1 MPs去除的最佳条件"部分,研究发现1000 rpm离心速度下黏液形成最理想,MPs捕获率达96.6%,而3000 rpm时效率骤降至73.3%。延长接触时间至24小时使去除率提升至96%,100 mg种子剂量实现98%峰值效率,过量种子反而因电荷排斥降低效果。通过t检验证实这些参数与去除效率存在显著相关性(p<0.05)。

"3.2 基于聚合物类型的去除效率"显示,优化条件下所有聚合物去除率均超97%,其中PP和PE达99%。"3.3 真实废水中的MPs去除"环节发现,洗衣废水MPs负荷最高(170颗粒/升),纺织和农业废水经24小时处理后去除量分别提升61%和58%。值得注意的是,50 mg剂量处理6小时已能捕获108个MPs,表明该方法在较温和条件下仍具实用价值。

通过"3.4 MPs的颜色、形状和化学表征"揭示:蓝色MPs占32%(洗衣废水达39%),透明和红色分别占28%和24%;纤维形态占总量94%,与纺织品来源特征相符;FTIR鉴定出PET(58%)、尼龙(15%)和PE(14%)为主要成分,其中PET的高占比与衣物纤维释放规律一致。研究还意外检出3%聚异丁烯,可能来自轮胎磨损颗粒。

该研究证实罗勒籽黏液能高效捕获不同来源废水中的MPs,其多糖-蛋白质复合物通过氢键和疏水作用吸附塑料颗粒。相较于传统方法,这种生物材料具有可降解、无化学残留等优势。但作者也指出,黏液吸附饱和后的再生利用、大规模应用的经济性等问题仍需探索。论文发表在《Journal of Hazardous Materials Advances》,为发展基于天然材料的"绿色水处理"技术提供了重要案例,未来或可结合现有污水处理工艺,构建多级MPs阻控系统。随着全球对PFAS等"永久化学品"管控加强,这类环境友好型解决方案将显现更大价值。

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