生態(tài)文化旅游景點(diǎn)塑料垃圾污染控制方法研究

關(guān)鍵詞：旅游景點(diǎn)；塑料垃圾；聚合物；生態(tài)文化；污染控制

中圖分類號(hào)：X171 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

前言

塑料垃圾不僅是人們生活的伴生物，也是旅游景點(diǎn)的污染物。在露天場(chǎng)所焚燒塑料垃圾，造成大量的粉塵和粉煤灰被吹到了空中，導(dǎo)致大量的氨和硫化物被排放到空氣。不僅對(duì)大氣造成了嚴(yán)重污染，也對(duì)人類的身體健康和動(dòng)植物正常發(fā)育造成影響。因此，需要控制生態(tài)文化旅游景點(diǎn)塑料垃圾污染，研究控制方法。

王倩等人研究了海岸線塑料垃圾低溫?zé)峤饧捌湮廴疚锱欧盘卣鳎M不同鹽度海岸線環(huán)境，對(duì)海岸線塑料垃圾進(jìn)行低溫?zé)峤?，并且得出海岸線塑料垃圾低溫?zé)峤馓幹每梢杂行Э刂坪任廴疚锱欧?，?shí)現(xiàn)了海岸線的塑料垃圾控制，但是該研究的塑料垃圾回收率較低。吳君怡等人研究了中國水環(huán)境微塑料污染及水處理工藝對(duì)其去除效果，分析了污水中微塑料的截留情況，確定無法完全截流導(dǎo)致受納水體的污染情況不斷加劇，通過分析不同水處理工藝對(duì)微塑料的去除效果，探討了微塑料去除技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為國內(nèi)水體微塑料污染研究的發(fā)展提供參考，但是該研究?jī)H分析了污水中的微塑料去除方法，其應(yīng)用范圍較小，無法應(yīng)對(duì)大規(guī)模的塑料垃圾處理，對(duì)整個(gè)生態(tài)環(huán)境的作用有限。

基于以上研究背景，文章對(duì)生態(tài)文化旅游景點(diǎn)的塑料垃圾污染進(jìn)行控制，從而達(dá)到保護(hù)生態(tài)文化旅游景點(diǎn)環(huán)境的目的。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)材料與試劑

在生態(tài)文化旅游景點(diǎn)分布的塑料垃圾類型包括聚甲醛、丙烯腈丁二烯苯乙烯和聚碳酸酯等，為了實(shí)現(xiàn)生態(tài)文化旅游景點(diǎn)塑料垃圾污染的控制，回收處理生態(tài)文化旅游景點(diǎn)的塑料垃圾，實(shí)驗(yàn)的塑料垃圾見表1。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

生態(tài)文化旅游景點(diǎn)塑料垃圾回收過程中，所用到的儀器設(shè)備見表2。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1制作塑料

選擇PA、PC、PP、POM、ABS、PE、PS、PET、PVC、PMMA以及聚乙烯纖維和薄膜作為制作塑料的原材料。材料均為純白色，只有聚氯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯是偏透明材質(zhì)，塑膠尺寸設(shè)定為0.35 cm左右。用人工粉碎的方式粉碎各種原材料，形成多種塑膠，再用一組7至160目篩網(wǎng)進(jìn)行過濾，獲得10種不同聚合物種類的碎片塑膠，其規(guī)格分別為100～300μm、300～500μm、500～1000μm的碎片、纖維和薄膜聚氯乙烯塑膠。利用紅外光譜對(duì)各種高分子材料進(jìn)行了分析。為快速識(shí)別塑料垃圾材料，通過尼羅紅液染色處理材料。

1.3.2選擇浮選溶液

為了對(duì)比五種塑料垃圾回收試劑的性質(zhì)，研究其密度、溶解度和成本，見表3。

在不同濃度下，五種塑料垃圾回收的試劑信息的飽和度排序?yàn)镵Igt;ZnCl₂gt;Nalgt;KClgt; NaCl，而成本與密度相反，NaCl飽和溶液的成本最小。在考慮到成本低廉、環(huán)保的前提下，選用NaCl、KCl、Nal作為塑料垃圾回收的浮選溶液。在生態(tài)文化旅游景點(diǎn)取200克的土壤樣品，根據(jù)藥劑與樣品2：1的比值，準(zhǔn)備400毫升的浮選溶液。

1.3.3設(shè)計(jì)循環(huán)式分離裝置

塑料垃圾的循環(huán)分離裝置包括分離系統(tǒng)、真空過濾系統(tǒng)和溶液回收系統(tǒng)三大系統(tǒng)。分離系統(tǒng)由分離器、曝氣盤構(gòu)成，真空濾池由真空抽濾器、真空抽濾器和砂芯濾清器構(gòu)成；溶液回收系統(tǒng)由循環(huán)泵構(gòu)成。具體見圖1。

循環(huán)式分離裝置安裝在升降平臺(tái)，曝氣盤放在隔板內(nèi)，而外罩的傾斜角為30度，用于盛放溢出的上清液體，在盤架下端部設(shè)與過濾設(shè)備相連的排液口。將20微米直徑的濾膜放在砂心濾器上，將液體引入濾筒，在濾筒底部設(shè)置閥門，用于泵內(nèi)的濾液倒灌至分離桶內(nèi)，再將分液漏斗置于分離器上，實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)式分離裝置。

1.3.4分離生態(tài)文化旅游景點(diǎn)土壤中的塑料垃圾

試驗(yàn)采用十種不同高分子材料制備的小顆粒塑性材料，用于分離生態(tài)文化旅游景點(diǎn)土壤中的塑料垃圾，通過三種大小不一的聚乙烯顆粒狀塑性材料和聚乙烯塑性材料進(jìn)行三次重復(fù)試驗(yàn)，考察NaCl、KC1、Nal對(duì)生態(tài)文化旅游景點(diǎn)塑料垃圾回收的影響。試驗(yàn)用的土是從某生態(tài)文化旅游景點(diǎn)獲取，經(jīng)干燥、篩選后留作試驗(yàn)。具體的運(yùn)作方式如下：

預(yù)加工：第一步制備400 ml的飽和浮選溶液，稱重200克土壤樣本，按照土壤與塑料垃圾的比例為5：1，將同種塑料添加到土壤樣品中，然后將其平均分配。再將混合好的飽和液注入分離裝置，將混合的模擬試樣放入其中，充分?jǐn)嚢?0分鐘，攪拌完畢，放置1小時(shí)。

塑料垃圾處理：放置后，將土壤樣品中塑料垃圾沉淀至罐體的底面，同時(shí)塑料會(huì)懸浮于上清液中，開啟上層清液中的充氣盤，再加上少許的飽和懸浮液，在空氣中的氣流作用下，使分離的塑料垃圾微粒從循環(huán)式分離裝置的小孔中滲入，再由真空泵將其濾出，收集塑料垃圾物質(zhì)，經(jīng)循環(huán)式分離裝置，從回收瓶子中返回至分離桶，持續(xù)懸浮1小時(shí)。在浮選之后，仍然存在著大量的有機(jī)物和植物殘?jiān)?，影響塑料垃圾的觀測(cè)和鑒別。因此，采用25%雙氧水為溶解劑，能夠?qū)⒋嬖诘挠袡C(jī)物和植物殘?jiān)芙?，接下來?8℃下振蕩48 h，將溶解的試樣置于過濾薄膜上，在玻璃瓶中干燥，再利用光學(xué)顯微鏡計(jì)數(shù)過濾薄膜上的塑料并回收，計(jì)算回收率為：

其中，C表示塑料垃圾的回收量，C_all表示塑料垃圾的總量。

1.3.5基于溴化鈉溶液循環(huán)式分離方法對(duì)塑料的影響

為了驗(yàn)證溴化鈉溶液循環(huán)式分離方法對(duì)塑料的影響，共設(shè)置12組實(shí)驗(yàn)組，分別為PA、PC、PP、POM、ABS、PS、PET、PVC、PMMA、碎片狀塑料、纖維狀塑料和薄膜狀塑料，每組加入10個(gè)同類型塑料和40 ml飽和Nal溶液進(jìn)行充分混合，靜置5小時(shí)后，去除浮選溶液，加入20 ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的H₂O₂溶液，在50℃下震蕩48小時(shí)，然后去除20%的H₂O₂溶液，用蒸餾水清洗土壤樣品的塑料垃圾并自然干燥。對(duì)照組除用蒸餾水代替飽和Nal溶液和20% H₂O₂溶液外，其余均與實(shí)驗(yàn)組相同。在試驗(yàn)之后，對(duì)各種生態(tài)文化旅游景點(diǎn)土壤中的塑料垃圾進(jìn)行了大小、重量的測(cè)定，采用高精密的電子秤對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。在試驗(yàn)前和試驗(yàn)后，對(duì)各個(gè)土壤中的塑料垃圾進(jìn)行成像，以確定形態(tài)改變。大小和重量的變化率可以通過公式（2）計(jì)算：

2結(jié)果分析

2.1 NaCl、KCl、Nal溶液對(duì)塑料垃圾的回收率

基于循環(huán)式回收裝置，將聚乙烯塑料切割成100～300μm、300～500μm、500～1000μm三組，利用NaCl、KCl、Nal溶液測(cè)試塑料垃圾的回收率，其中以尺寸為300～500μm的碎片狀塑料、纖維狀塑料和薄膜狀塑料為對(duì)象，利用NaCl、KCl、Nal溶液測(cè)試了不同性狀塑料的回收率，具體的NaCl、KCl、Nal溶液測(cè)試的不同類型、不同尺寸和不同形狀塑料垃圾的回收率，結(jié)果見圖2。

從圖2的結(jié)果可以看出，不同類型塑料垃圾分析中，NaCl、KCl、Nal飽和溶液可以對(duì)PA、PC、PP、ABS、PE、PS、PMMA等聚合物進(jìn)行回收，回收率超過了90%。NaCl飽和溶液對(duì)聚甲醛、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯的回收率為0%，原因是這三種塑料的密度較高，回收相對(duì)比較困難，而Nal和KC1飽和溶液可以有效回收聚甲醛、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯等塑料，回收率在95%以上。相對(duì)于KCl飽和溶液而言，Nal飽和溶液對(duì)聚甲醛的回收率較高。在不同尺寸塑料垃圾分析中，對(duì)于500～1000μm大小的聚乙烯碎片狀塑料而言，NaCl、KCl、Nal飽和溶液對(duì)其回收率可以達(dá)到100%，但是隨著聚乙烯碎片狀塑料尺寸的變小，回收率逐漸降低。在回收尺寸為100～300μm的聚乙烯碎片狀塑料時(shí)，Nal飽和溶液的回收率明顯比KCl飽和溶液高。在不同形狀塑料垃圾分析中，整體回收率在71. 75%～98. 23%之間，其中薄膜狀塑料的回收率明顯低于碎片狀塑料和纖維狀塑料，大約為83.8%。對(duì)于不同性狀的塑料而言，Nal飽和溶液的回收率最高，始終高于90%，但是并不具有顯著性。

未被回收的塑料垃圾部分將會(huì)應(yīng)用新的對(duì)應(yīng)飽和溶液進(jìn)行二次回收，保證整個(gè)過程不會(huì)產(chǎn)生二次污染。得到的殘留液用潔凈的容器密封盛裝，互不作用的廢液混合后可用鐵粉處理，調(diào)節(jié)廢水pH值為3～4，加入鐵粉攪拌半小時(shí)，用堿把pH調(diào)至9左右，繼續(xù)攪拌10分鐘，加入高分子混凝劑進(jìn)行混凝后沉淀，清液可排放，沉淀物以廢渣處理。在塑料垃圾回收的整體流程中，已盡可能完善了回收工藝、避免了二次污染的產(chǎn)生，在有效減輕社會(huì)的環(huán)境負(fù)擔(dān)的同時(shí)，節(jié)約了資源，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的良性循環(huán)。從以上結(jié)果可以看出，Nal飽和溶液對(duì)于不同類型、不同尺寸和不同形狀的塑料垃圾具有高回收率，可以將其作為生態(tài)文化旅游景點(diǎn)塑料垃圾回收的浮選試劑，實(shí)現(xiàn)生態(tài)文化旅游景點(diǎn)塑料垃圾污染控制。

2.2回收后塑料垃圾的質(zhì)量和尺寸變化

根據(jù)上述回收實(shí)驗(yàn)，將Nal飽和溶液作為浮選試劑，20%的H₂O₂溶液作為消解有機(jī)質(zhì)，分析塑料垃圾在回收前后的大小和質(zhì)量是否發(fā)生變化，結(jié)果見圖3。

圖3的結(jié)果顯示，不同類型和形狀的塑料在尺寸上的變化率為-24%～13%，質(zhì)量變化情況與尺寸變化情況基本一致，但是相對(duì)來說，質(zhì)量變化率更高。但是統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的塑料垃圾的質(zhì)量變化和尺寸變化都不存在顯著性差異，經(jīng)過處理之后，聚酰胺塑料會(huì)出現(xiàn)一定的脫落，說明聚酰胺塑料不夠穩(wěn)定。但是實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，聚酰胺塑料的尺寸和質(zhì)量變化率并沒有明顯的差異。除此之外，對(duì)于三種不同形狀的聚乙烯塑料而言，經(jīng)過處理之后，纖維狀的聚乙烯塑料明顯變短變彎曲，薄膜狀的聚乙烯塑料的邊緣出現(xiàn)了輕微的卷曲，但是實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，聚乙烯塑料的尺寸和質(zhì)量變化率也沒有顯著性差異。

3結(jié)語

針對(duì)生態(tài)文化旅游景點(diǎn)塑料垃圾污染越來越嚴(yán)重的問題，文章提出了生態(tài)文化旅游景點(diǎn)塑料垃圾污染控制方法。該方法選擇PA、PC、PP等多種原材料制作塑料垃圾，并且制備了KI、ZnCl₂、NaCl、KCl、Nal浮選溶液，通過對(duì)用于塑料垃圾回收的試劑信息進(jìn)行對(duì)比，最終選用了飽和度和成本最小的NaCl、KCl、Nal作為浮選溶液。在完成材料選擇后，設(shè)計(jì)循環(huán)式分離裝置，從而分析分離塑料垃圾，并且研究了溴化鈉溶液循環(huán)式分離方法對(duì)塑料的影響，采用SPSS16.2軟件對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，實(shí)現(xiàn)塑料垃圾污染控制。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，Nal溶液對(duì)不同聚合物類型、不同尺寸和不同形狀塑料垃圾的回收率最高，分別為98.9%、98.7%和97.5%，說明Nal溶液通過提高塑料垃圾的回收率，能夠較好地控制生態(tài)文化旅游景點(diǎn)塑料垃圾污染。