Фильтрация микрочастиц полиэтилена

Актуальность

Тема загрязнения окружающей среды микрочастицами пластика (микропластик) за последние несколько лет все больше привлекает внимание журналистов, исследователей и экологов. Так в международном научном журнале Environmental Science & Technology за 2019–2020 годы опубликовано несколько статей, посвященных микропластику. Особый интерес вызывает работа “Plastic Teabags Release Billions of Microparticles and Nanoparticles into Tea” («Пластиковые чайные пакетики выделяют в чай миллиарды микрочастиц и наночастиц»), авторы которой сконцентрировали свое внимание на том, что даже обычный пакетик чая может генерировать микропластик. В основном микропластик попадает в организм через воду, где он может присутствовать очень долго, не подвергаясь каким-либо изменениям. Пластик может попасть в воду самыми различными путями: через канализацию, свалки, почву и др. К сожалению, большая часть стран не обращает внимание на такую проблему. Однако от микропластика можно избавиться простым фильтрованием.

Цель

Поиск эффективного способа фильтрования воды от микропластика.

Задачи

1. Исследовать информацию о микропластике. Выбрать наиболее эффективные и часто используемые способы фильтрации.
2. Создать водно-спиртовую суспензию микропластика, используя полиэтилен (ПЭ), определить размеры частиц в полученной суспензии.
3. Пропустить суспензию ПЭ через фильтрующие материалы.
4. Провести анализ на количество и размер частиц в фильтрате.

Оснащение и оборудование, использованное в работе

• НЕРА-фильтр
• обычная фильтровальная бумага «Белая лента»
• фильтровальная бумага с активированным углем
• фильтровальная бумага с медицинской ватой
• лабораторные стаканы
• пробирки
• воронки

Описание

Распределение размера частиц снято на спиртово-водной суспензии, автор использовал CILAS 1180 Laser Diffraction Particle Size Analyser в интервале от 0.04 до 2500 mm. Все анализы повторялись 6 раз.

Фильтрование спиртово-водной суспензии осуществлялось на четырех разных фильтрах:

Из теоретической части был сделан вывод, что наиболее эффективный способ фильтрации микрочастиц – это специализированный HEPA-фильтр, поскольку размер пор составляет порядка 0,1 мкм, что позволяет ему задерживать микрочастицы. Остальные методы фильтрации представлены в таблице 1.

В дальнейшем фильтры и исходную суспензию сдали на анализ, чтобы определить распределение частиц по размерам. Результаты представлены в таблице 2 и на рисунке.

Распределение размеров частиц до фильтрования и после пропускания через фильтры

Результаты

1. Все фильтры очищают крупные частицы размером больше 10 мкм.

2. Использование НЕРА-фильтр эффективно только для фильтрации воздуха.

3. У фильтра на основе активированного угля наблюдаются наименьшие размеры частиц в фильтрате.

4.  Фильтровальная бумага «Белая лента» быстрее всех очищает воду.

Выводы

1. Все фильтры очищают крупные частицы размером больше 10 мкм, поскольку размеры пор в фильтрах имеют меньшие значения, соответственно они задерживают на фильтре большие частицы.
2. Перспективным направлением применения HEPA-фильтра является использование его для фильтрации микрочастиц из воздуха, а именно применение данного метода для автомобильных фильтров. Данный способ при правильном методе утилизации поможет сделать из любого автомобиля фильтр внешней среды.
3. Наиболее эффективным методом очистки от микропластика могут служить фильтры на основе активированного угля. Данный фильтр имеет невысокую стоимость и широко используется потребителем.

Для более быстрой очистки воды можно использовать обычную фильтровальную бумагу «Белая лента».