酸性低共熔溶剂降解医用口罩聚丙烯材料及其油品吸附应用研究

针对COVID-19疫情期间废弃口罩造成的环境压力，四川大学研究人员创新性采用酸性低共熔溶剂（DESs）降解聚丙烯医用口罩，通过ChCl-OA等体系实现材料粉末化改造，获得吸附容量提升4.06倍（达40 g/g）的油品吸附剂，10-15分钟快速平衡吸附，为医疗废物绿色回收与资源化提供新策略。

　　

随着COVID-19疫情全球蔓延，一次性口罩消耗量激增至每月近500万吨，其聚丙烯（PP）等聚合物成分在环境中缓慢降解为微塑料，传统焚烧或填埋处理还会释放多环芳烃（PAHs）。如何实现医疗废物的绿色转化成为迫切的科学问题。四川大学化学工程学院的研究团队在《European Polymer Journal》发表论文，首次将胆碱氯化物（ChCl）-草酸（OA）等四种酸性低共熔溶剂（Deep Eutectic Solvents, DESs）应用于医用口罩降解，并成功开发出高效油品吸附材料。

研究通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）确认DESs氢键网络形成，采用持续加热策略结合凝胶渗透色谱（HT-GPC）、扫描电镜等技术分析降解产物。关键实验显示，改性后材料对汽油/柴油吸附量提升至40 g/g，吸附平衡时间仅10-15分钟，且经脱附后可重复使用。

【主要技术方法】

团队筛选ChCl、苄基三乙基氯化铵（TEBAC）作为氢键受体（HBA），OA、对甲苯磺酸（TsOH）为氢键供体（HBD）构建DESs体系；通过粘度-电导率联测评估溶剂性质；采用高温连续处理工艺实现PP口罩的粉末化改造；结合比表面积分析仪和GC-MS表征降解产物；建立吸附动力学模型验证材料性能。

【研究结果】

1. DESs特性分析：ChCl-OA体系在3332 cm^-1出现宽峰，证实氢键作用；粘度符合VFT方程，80℃时ChCl-OA电导率达12.4 mS/cm。

2. 降解效能：DESs处理使口罩材料密度降低67%，比表面积增加8倍，HT-GPC显示分子量从2.1×10⁵降至4.3×10³ Da。

3. 油品吸附：改性材料对柴油吸附符合准二级动力学模型（R²>0.99），5次循环后仍保持85%吸附效率。

该研究不仅为医疗塑料废物提供绿色降解新方案（56℃加热即可同步灭活病原体），更开创性地将废弃物转化为高附加值吸附材料。通过高斯软件模拟证实DESs质子转移机制，经济分析显示处理成本较传统方法降低62%，为"双碳"目标下的环境治理提供创新范式。