聚合物基分级滤料实现微/纳米塑料高效去除与循环增值利用

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Hybrid microfibrillar green fluff for efficient capture of realistic micro/nanoplastics and post-use valorization

　　

摘要

微/纳米塑料（MNPs）因其广泛存在、持久性和对生态系统的潜在影响，已成为一种新兴的环境挑战。尽管在减轻其影响方面的努力不断增加，但开发能够高效捕获环境相关MNPs并同时实现可持续的末端寿命管理的先进材料仍然是一项重大挑战。在本研究中，通过设计聚合物基分级过滤器，开发了一种MNPs减轻的循环方法，该过滤器既能高效去除颗粒，又能实现后处理的增值利用。聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）被选为常见塑料废物流的代表性聚合物，通过熔融共混实现较差的自相容化，随后通过熔融纺丝处理，在水中的涡旋辅助组装工艺中制备球状多孔蓬松滤料（P = 98.4%）。聚合物混溶性与不混溶性之间的平衡使得形成混合、分级的微纤维结构成为可能，同时保持了纤维的完整性。环境相关的MNPs混合物通过环境老化处理，由消费后塑料产品制备而成。所开发的蓬松滤料在多循环中展现了有效的MNPs混合物去除能力（RE = 96.5%），这归因于其分级形态以及聚合物基质与塑料颗粒之间有利的物理化学相互作用。此外，通过利用捕获的MNPs作为活性吸附剂去除有机污染物，证明了消费后滤料增值的可能性，以对乙酰氨基酚（PCM）作为模型污染物，在再循环策略中实现了50.6%的PCM去除率。这一可能性为从水环境中协同去除复杂污染物混合物提供了新的视角。

图形摘要

摘要

微/纳米塑料（MNPs）因其广泛存在、持久性和对生态系统的潜在影响，已成为一种新兴的环境挑战。尽管在减轻其影响方面的努力不断增加，但开发能够高效捕获环境相关MNPs并同时实现可持续的末端寿命管理的先进材料仍然是一项重大挑战。在本研究中，通过设计聚合物基分级过滤器，开发了一种MNPs减轻的循环方法，该过滤器既能高效去除颗粒，又能实现后处理的增值利用。聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）被选为常见塑料废物流的代表性聚合物，通过熔融共混实现较差的自相容化，随后通过熔融纺丝处理，在水中的涡旋辅助组装工艺中制备球状 porous 蓬松滤料（P = 98.4%）。聚合物混溶性与不混溶性之间的平衡使得形成混合、分级的微纤维结构成为可能，同时保持了纤维的完整性。环境相关的MNPs混合物通过环境老化处理，由消费后塑料产品制备而成。所开发的蓬松滤料在多循环中展现了有效的MNPs混合物去除能力（RE = 96.5%），这归因于其分级形态以及聚合物基质与塑料颗粒之间有利的物理化学相互作用。此外，通过利用捕获的MNPs作为活性吸附剂去除有机污染物，证明了消费后滤料增值的可能性，以对乙酰氨基酚（PCM）作为模型污染物，在再循环策略中实现了50.6%的PCM去除率。这一可能性为从水环境中协同去除复杂污染物混合物提供了新的视角。

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