一种用于分离湿污泥中微塑料的方法

本发明属于湿污泥中微塑料分离，尤其涉及一种用于分离湿污泥中微塑料的方法。

背景技术：

1、随着塑料用量持续增加，以及它本身的难降解特性，由塑料引起的环境污染和风险不断增加。微塑料是指通过各种途径进入生态环境中直径小于5mm的塑料颗粒。根据其来源不同，可分为初生微塑料和次生微塑料。初生微塑料主要是来源于工厂生产的微尺度塑料，存在于许多化妆品中，用于面部磨砂或气喷净媒介，以及洗涤服饰过程中产生的纺织纤维。次生微塑料主要是来源于较大塑料碎片在在光催化，自然风化，水流拍打和化学侵蚀等物理化学因素作用下，将大块塑料的体积分裂破碎成细微塑料。已有研究表明微塑料的存在会对生态系统的安全性构成重要威胁，微塑料易造成水生动物进食器官的堵塞，造成身体伤害，并且许多微塑料中含有有毒物质，这些有毒物质随着微塑料被吞食而释放出来，并进入生物体内，造成生态毒害作用。

2、有研究表明污水处理厂是陆地生态系统中微塑料的重要来源。来自于个人护理品、汽车轮胎磨损、家庭和洗衣尘埃的微塑料经排水管道进入污水处理厂，除少量微塑料随出水排入水体外，超过90％的微塑料被截留在污泥中，从而导致污泥中含有大量的微塑料，其丰度远高于水体和沉积物中微塑料的丰度。随着污泥的园林及土地利用，将直接导致这些微塑料进入土壤生态系统，从而对土壤生态系统产生潜在危害，因此污泥中微塑料的分离回收需引起高度重视。

3、目前表层水中微塑料的提取主要采用密度浮选法，通过目标组分与杂质的密度差异实现轻组分微塑料与重组分杂质的分离。然而，由于湿污泥是固液混合物，其含有非常高比例的有机质、黏土、矿物质、浮游生物等组分，这些组分中会嵌入到微塑料中，影响微塑料浮选和分离的有效性。

技术实现思路

1、基于上述技术问题，本发明提出了一种用于分离湿污泥中微塑料的方法，所述方法能够快速、简单、有效地对湿污泥中微塑料进行分离和提取，微塑料回收率高，方法重现性好。

2、本发明提出的一种用于分离湿污泥中微塑料的方法，包括如下步骤：

3、s1、将湿污泥进行固液分离后，得到污泥和泥水；

4、s2、将所述污泥经过静电吸附后，得到微塑料富集的污泥混合物；

5、s3、将所述微塑料富集的污泥混合物和泥水再分别进行消解，浮选后，即得到所述微塑料。

6、本发明中，先将湿污泥进行固液分离，再对所得污泥和泥水分别进行针对性处理，考虑到污泥中含有大量固体杂质，利用机械性物理电磁分选的原理预先对微塑料进行有效分离和富集，提高预处理效率，为后续消解和浮选减轻压力同时，也大大减少了分离时间；此后对污泥进行消解和浮选后，进一步消除了混合在微塑料中的杂质，从而将湿污泥中的微塑料高效、彻底地分离出来。

7、优选地，步骤s1中，所述湿污泥是经过多级筛网过滤后实现固液分离；

8、优选地，所述筛网孔径为4-1000目。

9、优选地，步骤s2中，将所述污泥利用静电发生装置进行静电吸附后，低密度微塑料和细微泥质即吸附在所述静电发生装置中，断电后进行回收处理，即得到所述微塑料富集的污泥混合物；

10、优选地，步骤s2中，所述污泥在经过静电吸附之前，还包括将其脱水以完全干化，再破碎成粉；

11、优选地，所述成粉粒径为1-5mm。

12、本发明中，通过将污泥干化，粉碎，以便更好地进行静电吸附。

13、优选地，将所述微塑料富集的污泥混合物直接加入消解液中进行消解，过滤后，得到不与污泥团聚的微塑料；将所述泥水利用过滤膜抽滤后，所得抽滤物再加入消解液中进行消解，过滤后，同样得到不与污泥团聚的微塑料。

14、本发明中，通过对污泥混合物和泥水分别进行消解，能够消除其中的有机质和浮游生物，有助于微塑料和污泥颗粒进行剥离，使得后续浮选充分进行。

15、优选地，所述消解液包括fenton试剂，所述fenton试剂的ph为3-5，过氧化氢和亚铁离子的摩尔比为1:2-5；

16、本发明中，所述消解液选择fenton试剂，其对微塑料中的有机杂质具有较高的消解率，提高湿污泥中微塑料的回收率。

17、本发明中，所述消解除了fenton消解法以外，还可以是酸消解法(hcl、hno3、hso4)、碱性消解法(koh、naoh)、酶消解法(蛋白酶)、过氧化氢(30％)消解法等，结合杂质的理化性质选取适用的方法，保证将微塑料与杂质分离最大化。

18、优选地，所述消解液还包括n-乙酰基活化剂和阴离子表面活性剂，n-乙酰基活化剂、阴离子表面活性剂与fenton试剂中过氧化氢的摩尔比为0.05-0.2:0.01-0.05:1；

19、优选地，所述n-乙酰基活化剂为四乙酰乙二胺，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。

20、本发明中，发明人发现，湿污泥中通常含有一定量的浮游生物，传统的fenton试剂等强氧化剂对这些浮游生物是无效的，而通过在消解液中添加一定量的n-乙酰基活化剂和阴离子表面活性剂能够对浮游生物具有有效的杀灭和分解效果，同时对微塑料无损伤，因此既能保证杂质的充分消解，又有助于提高微塑料的回收效率。

21、优选地，所述微塑料富集的污泥混合物与消解液的料液比为0.1-5g/100ml；所述泥水抽滤后得到的抽滤物与消解液的料液比亦为0.1-5g/100ml。

22、优选地，所述消解温度控制在60-70℃之间，消解时间为1-10h。

23、优选地，步骤s3中，将消解后得到的不与污泥团聚的微塑料加入浮选液中进行浮选，搅拌混匀后静置，再将所得上清液进行过滤，即得到所述微塑料。

24、本发明中，当将不同密度的材料(污泥和微塑料)的混合物放入中等密度的浮选液(饱和盐溶液))中时，密度低于浮选液的材料(微塑料)将漂浮在浮选液上方，而密度高于浮选液的材料(污泥)将下沉，因此本发明中通过将所得消解后的过滤物加入浮选液中进行密度分离，分离出微塑料。

25、对于本领域技术人员来说，与消解过程密不可分的分离操作，主要包括密度分离法和油萃取法，其主要原理是利用密度差和微塑料的亲油特性进行分选，本发明中，通过浮选液实现的密度分离法最为适用。

26、优选地，所述浮选液为饱和氯化钠或饱和氯化锌溶液；

27、优选地，所述饱和氯化钠溶液或饱和氯化锌溶液在使用之前还包括将其进行过滤。

28、本发明中，通过在使用之前将饱和氯化钠溶液或饱和氯化锌溶液进行过滤，减少二者作为浮选液时，其中的晶粒混入微塑料中导致分离效率降低，同时减少结晶体在检测微塑料时的干扰。

29、优选地，所述过滤采用的滤膜孔径为0.22-0.45μm。

30、与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

31、(1)本发明所述方法可以在湿污泥中有效分离和提取出微塑料，不仅操作简单快速，而且微塑料颗粒回收率高，实用性强。

32、(2)本发明明确了物理电磁分选及化学消解浮选分离湿污泥中的微塑料的可行性，并结合模拟实验验证了可缩减传统分离方法的时间，预处理性能得到提高；同时该发明所述方法具备的一体化理念，对回收微塑料的全系统处理提供参考。