[发明专利]一种铁磁性纳米粒子制备及其在微塑料提取和去除中的应用

说明书

本发明属于环境污染研究技术领域和环保技术领域，具体的说是涉及一种铁磁性纳米粒子及其制备和基于纳米粒子去除环境中微塑料的应用。铁纳米粒子表面采用甲氧基硅烷修饰，生成硅氧烷键(‑Si‑O‑Si‑)，且烷基链朝外，形成疏水性的铁纳米粒子。所述铁磁性纳米材料于环境样品中微塑料的提取和去除中的应用。本发明法具有广适性、方法可靠、操作简单、成本较低，既能用于环境污染(水、土壤、沉积物)研究中微塑料的提取鉴定，也可用于环境水体、污水、饮用水中微塑料的去除，为微塑料环境污染领域的研究和环境治理提供了新的解决方案，适合进一步发展和应用。

技术领域

本发明属于环境污染研究技术领域和环保技术领域，具体的说是涉及一种铁磁性纳米粒子及其制备和基于纳米粒子去除环境中微塑料的应用。

背景技术

微塑料是一种新型环境污染物，会吸附重金属以及持久性有机污染物并在环境中迁移、转化。由于粒径微小，微塑料易被动物摄入体内，并能够释放所携带的有毒有害物质，对生物的生长发育、繁殖、基因表达等造成影响。2014年，首届联合国环境大会(UNEP1)首次将微塑料污染列入全球亟待解决的十大环境问题之一。2015年，UNEP2将海洋微塑料列入环境与生态科学研究领域第二大科学问题，并与全球气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列成为全球科学家共同关注的重大全球环境问题。

近年来，国际上有关微塑料污染的研究报道快速增加，而对于微塑料提取分离还没有系统化和标准化的方法。目前，常用提取方法有浮选法(密度分离)、化学消化(酶消化、过氧化物消化、酸消化)、目视鉴定(人工分选)。上述方法虽然广泛使用，但提取效率相对较低，并且受塑料种类的限制。其中，目视鉴定只适合较大粒径的塑料颗粒；密度分离方法只适用于密度小于密度溶液的聚合物，不能分离密度较高的聚合物；化学消化法因所用化学品的种类和反应温度的不同而不同，其中有些可降解微塑料；这些方法的后处理大都采用过滤方式进行分离提取，这些方法只适合分离大于特定孔径(例如：45μm)的微塑料，且滤纸中的纤维会带来微塑料的二次污染。此外，新的方法，如静电分离和洗脱柱优化，正在不断发展，但这些方法存在装置复杂、步骤繁琐、不适用于实验室分析等问题，尤其对于收集亚微米级甚至纳米级微塑料(<20μm)具有挑战性，而此类微塑料更容易通过摄食或其他机制进入生物体体内，是目前微塑料领域最关注且急需解决的问题之一。因此，必须建立合适有效的方法，可以对环境样品中各粒径微塑料进行提取分离，为后续准确的定量检测和环境中微塑料的去除提供技术支撑。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种铁磁性纳米粒子及其制备和基于纳米粒子去除环境中微塑料的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铁磁性纳米粒子，铁纳米粒子表面采用甲氧基硅烷修饰，生成硅氧烷键(-Si-O-Si-)，且烷基链朝外，形成疏水性的铁纳米粒子。

铁磁性纳米粒子的制备方法：

1)铁磁性粒子：将三氯化铁(FeCl₃·6H₂O)溶解于过量的乙二醇(EG)中，再加无水乙酸钠(NaAC)和聚乙二醇(PEG)搅拌，超声至溶解；采用机械搅拌，水浴加热，反应结束后离心收集样品，反复洗涤三遍，即得铁磁性粒子；

2)铁磁性纳米粒子：将上述获得铁磁性粒子分散于甲醇溶液中，再向获得的分散液中加入十六烷基三甲氧基硅烷，进行硅烷化修饰处理，即得疏水性铁磁性纳米粒子。