CN111398003A - 用于消解微塑料中有机杂质的消解液及其制备方法以及基于该消解液的消解方法 - Google Patents

用于消解微塑料中有机杂质的消解液及其制备方法以及基于该消解液的消解方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液及其制备方法以及基于该消解液的消解方法，涉及微塑料杂质处理技术领域，该消解液包括过硫酸钾和碱性化合物，其中：所述消解液中过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3；所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L。本发明包含上述特定浓度过硫酸钾和碱性化合物的消解液在用于消解微塑料中有机杂质时，对微塑料中的有机杂质具有较高的消解率，同时对微塑料无损伤，而且反应体系无色不会对后续的微塑料定性检测带来干扰，能够有效缓解现有环境中的微塑料样品通常混杂有大量有机杂质所导致的微塑料定性检测困难的问题。

Description

用于消解微塑料中有机杂质的消解液及其制备方法以及基于 该消解液的消解方法
技术领域
本发明涉及微塑料中杂质处理技术领域，尤其是涉及一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液及其制备方法以及基于该消解液的消解方法。
背景技术
“微塑料”是指粒径小于5mm的塑料碎片、颗粒、纤维或薄膜等。随着现代科技的发展，塑料在全球范围内广泛使用，粒级在5mm以下的微塑料，其分布呈全球化趋势，并给海洋环境带来持久性污染。环境中微塑料通过不同输送机制往各处迁移，包括表层水体、深层水体、沉积物等，乃至北极海冰中。因此，研究微塑料对海洋环境乃至全球生态的危害，建立一种方便、有效、可靠而准确的对微塑料进行分析鉴定的方法，越来越得到人们的重视。
现有环境中的微塑料样品通常采用拖网或过滤采集得到，但上述方法采集得到的微塑料样品中通常混杂有大量的藻类、浮游动物等有机杂质。微塑料样品中有机杂质的有效去除率是决定后续检测效率的关键一步，而这些采集得到的微塑料样品处理方法的关键在于如何高效地去除其中干扰后续微塑料定性检测的有机杂质，且对微塑料本身不产生损伤。
微塑料中的有机杂质通常采用化学消解法去除，例如：酸性消解、碱性消解或酶消解。其中过氧化氢(H2O2)法最为简便，但是对难以消解的甲壳类物质如果要达到较好的消解效果，所需时间较长(大于24h)；芬顿试剂法(Fe2+与H2O2组成的体系)能有效地去除样品中的有机杂质，尤其对于H2O2难以消解的端足类动物甲壳可达到有效去除的目的，同时避免了酸碱法中容易对微塑料本身造成损伤的弊端。但是芬顿试剂反应剧烈的瞬间往往释放出大量气体与热量，而且芬顿试剂法的操作无法脱离人工，具有潜在的实验危险性；尤其是在用于样品的原位自动化处理设备的搭建中，容易对装置***造成较大冲击，无法有效应用；另一方面，芬顿试剂反应后生成溶液为黄色，富含大量三价铁离子，在后续的微塑料定性自动检测方法设计中，易造成一定的干扰。由此可知，现有上述两种常用的微塑料中有机杂质的消解方法均存在一定的缺陷。
因此，研究开发出一种具有较高的有机杂质消解率，对微塑料无损伤，同时反应时间短、过程温和，反应体系无色，不会对后续的微塑料定性检测带来干扰的微塑料中有机杂质消解处理方法，变得十分必要和迫切。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液，所述消解液在用于消解微塑料中有机杂质时，对微塑料中的有机杂质具有较高的消解率，同时对微塑料无损伤，而且反应体系无色不会对后续的微塑料定性检测带来干扰，能够有效缓解现有环境中的微塑料样品通常混杂有大量有机杂质所导致的微塑料定性检测困难的问题。
本发明的第二目的在于提供一种上述消解液的制备方法，该制备方法工艺简单，易于操作。
本发明的第三目的在于提供一种基于上述消解液的微塑料中有机杂质的消解方法，所述消解方法通过采用本发明上述消解液能够有效去除微塑料中的有机杂质，具有较高的有机杂质消解率，同时对微塑料无损伤。
本发明提供的一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液，所述消解液包括过硫酸钾和碱性化合物，其中：
所述消解液中过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3；
所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L。
进一步的，所述碱性化合物包括氢氧化钠。
进一步的，所述消解液包括过硫酸钾和氢氧化钠，其中：
所述消解液中氢氧化钠的浓度为0.1～1.05mol/L，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L；
优选地，所述消解液包括过硫酸钾和氢氧化钠，其中：
所述消解液中氢氧化钠的浓度为0.4mol/L，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.2mol/L。
本发明提供的一种上述消解液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将过硫酸钾水溶液和碱性化合物水溶液混合得到消解液，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L，过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3；
优选地，所述过硫酸钾水溶液和碱性化合物水溶液混合的温度为10～30℃，对应过硫酸钾0.2mol/L时，优选温度为20℃。
进一步的，所述制备方法包括以下步骤：
将过硫酸钾水溶液和氢氧化钠水溶液混合得到消解液，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.2mol/L，氢氧化钠的浓度为0.4mol/L；
优选地，所述过硫酸钾水溶液和氢氧化钠水溶液混合的温度为10～30℃。
本发明提供的一种基于上述消解液的微塑料中有机杂质的消解方法，所述消解方法包括以下步骤：
将待处理微塑料置于上述消解液中，加热反应，消解除去其中的有机杂质，得到微塑料。
进一步的，所述待处理微塑料与消解液的料液比为0.1～1：20～100g/mL，优选为0.5：40g/mL。
进一步的，所述加热反应的温度为60～65℃，时间为1～8h；
优选地，所述加热反应的温度为65℃，时间为4h。
进一步的，所述待处理微塑料在置于消解液中之前，还包括预处理的步骤；
优选地，所述预处理的步骤为：将待处理微塑料在50～60℃的条件下干燥3～4h；
更优选地，所述预处理的步骤为：将待处理微塑料在55℃的条件下干燥3h。
进一步的，所述消解方法包括以下步骤：
将待处理微塑料在50～60℃下干燥3～4h，随后将待处理物料以0.1～1：20～100g/mL的料液比置于上述消解液中，60～65℃加热反应1～8h，得到微塑料；
优选地，所述消解方法包括以下步骤：
将待处理微塑料在55℃下干燥3h，随后将待处理物料以0.5：40g/mL的料液比置于上述消解液中，65℃加热反应4h，消解除去其中的有机杂质，得到微塑料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的用于消解微塑料中有机杂质的消解液，所述消解液中包括过硫酸钾和碱性化合物，其中：所述消解液中过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3；所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L。本发明包含上述特定浓度过硫酸钾和碱性化合物的消解液在用于消解微塑料中有机杂质时，在60℃以上水溶液中，过硫酸钾可分解产生氢离子和氧，在氢氧化钠的碱性介质中促使过硫酸钾分解完全，产生强氧化自由基-原子态氧，进而氧化消解微塑料中的有机杂质。因此，本发明消解液对微塑料中的有机杂质具有较高的消解率，同时对微塑料无损伤，而且反应体系无色不会对后续的微塑料定性检测带来干扰，能够有效缓解现有环境中的微塑料样品通常混杂有大量有机杂质所导致的微塑料定性检测困难的问题。
本发明提供上述消解液的制备方法，上述方法为将过硫酸钾水溶液和碱性化合物水溶液混合得到消解液，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L，过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3。上述制备方法工艺简单，易于操作。
本发明提供的一种基于上述消解液的微塑料中有机杂质的消解方法，所述消解方法包括以下步骤：将待处理微塑料置于上述消解液中，加热反应，消解除去其中的有机杂质，得到微塑料。上述消解方法通过采用本发明消解液能够有效去除微塑料中的有机杂质，具有较高的有机杂质消解率，同时对微塑料无损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实验例1提供的本申请采用实施例5消解液的消解方法以及对比例1～3的消解方法的消解率线状分析图；
图2为本发明实验例2提供的采用本发明实验例2中的实验组1～4消解液对甲壳素进行消解的消解率线状分析图；
图3为本发明实验例3提供的检测后8种微塑料标准品的消解回收率；
图4为本发明实验例3提供的消解后的PA、EVA、PBT和PC微塑料及其标准品的表面形态对比图；
图5为本发明实验例3提供的消解后的PE、PP、PS和PVC微塑料及其标准品的表面形态对比图；
图6为本发明实验例3提供的PA微塑料标准品的拉曼光谱分析图；
图7为本发明实验例3提供的消解后PA微塑料的拉曼光谱分析图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个方面，一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液，所述消解液包括过硫酸钾和碱性化合物，其中：
所述消解液中过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3；
所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L。
注：本申请消解液中过硫酸钾和碱性化合物的浓度单位均为mol/L。
本发明提供的用于消解微塑料中有机杂质的消解液，所述消解液中包括过硫酸钾和碱性化合物，其中：所述消解液中过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3；所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L。本发明包含上述特定浓度过硫酸钾和碱性化合物的消解液在用于消解微塑料中有机杂质时，能够产生强氧化自由基，在60℃以上水溶液中，过硫酸钾可分解产生氢离子和氧，在氢氧化钠的碱性介质中促使过硫酸钾分解完全，产生强氧化自由基-原子态氧，进而氧化消解微塑料中的有机杂质因此，本发明消解液对微塑料中的有机杂质具有较高的消解率，同时对微塑料无损伤，反应体系无色不会对后续的微塑料定性检测带来干扰，能够有效缓解现有环境中的微塑料样品通常混杂有大量有机杂质所导致的微塑料定性检测困难的问题。
上述过硫酸钾的浓度典型但非限制性的优选实施方案为：0.1mol/L、0.15mol/L、0.18mol/L、0.2mol/L、0.22mol/L、0.25mol/L、0.28mol/L和0.35mol/L。
在本发明的一种优选实施方式中，所述碱性化合物包括氢氧化钠。
在本发明的一种优选实施方式中，所述消解液中包括过硫酸钾和氢氧化钠，其中：所述消解液中氢氧化钠的浓度为0.1～1.05mol/L，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L；
在上述优选实施方式中，所述消解液中包括过硫酸钾和氢氧化钠，其中：所述消解液中氢氧化钠的浓度为0.4mol/L，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.2mol/L。
作为一种优选的实施方式，上述消解液中氢氧化钠的浓度为0.4mol/L，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.2mol/L，该消解液中过硫酸钾在选择的实验温度20℃下为饱和溶液，氢氧化钠溶液浓度为过硫酸钾的2倍，原因是在过硫酸钾分解产生原子态氧的过程中，1个过硫酸钾分子分解产生2个氢离子，2倍浓度的氢氧化钠可以完全中和过硫酸钾分解产生的氢离子，促使过硫酸钾分解完全。
根据本发明的一个方面，一种上述消解液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将过硫酸钾水溶液和碱性化合物水溶液混合得到消解液，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L，过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3；
本发明提供的上述消解液的制备方法，上述方法为将过硫酸钾水溶液和碱性化合物水溶液混合得到消解液，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L，过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3。上述制备方法工艺简单，易于操作。
在上述优选实施方式中，所述过硫酸钾水溶液和碱性化合物水溶液混合的温度为10～30℃。
作为一种优选地实施方式，上述过硫酸钾溶液和碱性化合物溶液混合的温度为10～30℃，本发明过硫酸钾溶液和碱性化合物溶液的混合温度不宜超过60℃，一旦超过60℃，溶液中的过硫酸钾极易发生氧化反应，进而无法制备消解液。
上述过硫酸钾溶液和碱性化合物溶液混合的温度典型但非限制性的优选实施方案为：10℃、12℃、15℃、18℃、20℃、22℃、25℃、28℃和30℃。
在本发明的一种优选实施方式中，所述制备方法包括以下步骤：
将过硫酸钾水溶液和氢氧化钠水溶液混合得到消解液，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.2mol/L，氢氧化钠的浓度为0.4mol/L；
优选地，所述过硫酸钾水溶液和氢氧化钠水溶液混合的温度为10～30℃，优选应为20℃。
根据本发明的一个方面，一种基于上述消解液的微塑料中有机杂质的消解方法，所述消解方法包括以下步骤：
将待处理微塑料置于上述消解液中，加热反应，消解除去其中的有机杂质，得到微塑料。
本发明提供的一种基于上述消解液的微塑料中有机杂质的消解方法，所述消解方法包括以下步骤：将待处理微塑料置于上述消解液中，加热反应，消解除去其中的有机杂质，得到微塑料。上述消解方法通过采用本发明消解液能够有效去除微塑料中的有机杂质，具有较高的有机杂质消解率，同时对微塑料无损伤。
在本发明的一种优选实施方式中，所述待处理微塑料与消解液的料液比为0.1～1：20～100g/mL，优选为0.5：40g/mL。
作为一种优选的实施方式，上述待处理微塑料与消解液的料液比，能更完全的去除微塑料中混杂的有机杂质，且不会产生消解液过量剩余。
在本发明的一种优选实施方式中，所述加热反应的温度为60～65℃，时间为1～8h；
作为一种优选的实施方式，上述加热反应的温度为60～65℃，时间为1～8h，与现有的过氧化氢法和芬顿试剂消解法相比，本申请消解方法具有反应时间短、过程温和、效率高，反应体系无色不会对后续的微塑料定性检测带来干扰的优势。
上述加热反应的温度典型但非限制性的优选实施方案为：60℃、61℃、62℃、63℃、64℃和65℃；上述加热反应的时间典型但非限制性的优选实施方案为：1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h和8h。
在上述优选实施方式中，所述加热反应的温度为65℃，时间为4h。
在本发明的一种优选实施方式中，所述待处理微塑料在置于消解液中之前，还包括预处理的步骤；
在上述优选实施方式中，所述预处理的步骤为：将待处理微塑料在50～60℃的条件下干燥3～4h；
作为一种优选的实施方式，上述待处理微塑料干燥的温度为50～60℃，温度不宜过高，避免微塑料高温变性，干燥的程度至肉眼可见无水分即可。
优选地，所述预处理的步骤为：将待处理微塑料在55℃的条件下干燥3h。
在本发明的一种优选实施方式中，所述消解方法包括以下步骤：
将待处理微塑料在50～60℃下干燥3～4h，随后将待处理物料以0.1～1：20～100g/mL的料液比置于上述消解液中，60～65℃加热反应1～8h，得到微塑料；
优选地，所述消解方法包括以下步骤：
将待处理微塑料在55℃下干燥3h，随后将待处理物料以0.5：40g/mL的料液比置于上述消解液中，65℃加热反应4h，得到微塑料。
下面将结合实施例和对比例对本发明的技术方案进行进一步地说明。
实施例1
一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液，所述消解液的制备方法包括以下步骤：
(a)、配制1L消解液时，将过硫酸钾27g于约30℃下溶解于700-800mL去离子水中，将氢氧化钠8g溶解于50-100mL去离子水中并冷却，分别制得过硫酸钾溶液和氢氧化钠溶液；
(b)、将步骤(a)得到的过硫酸钾溶液和氢氧化钠溶液混合得到混合液，并调节混合液中过硫酸钾的浓度至0.1mol/L，氢氧化钠的浓度为0.2mol/L，制得消解液；
所述步骤(b)过硫酸钾溶液和碱性化合物溶液混合的温度为10～30℃。
实施例2
一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液，所述消解液的制备方法包括以下步骤：
(a)、配制1L消解液时，将过硫酸钾94.5g于约30℃下溶解于700-800mL去离子水中，将氢氧化钠14g溶解于50-100mL去离子水中并冷却，分别制得过硫酸钾溶液和氢氧化钠溶液；
(b)、将步骤(a)得到的过硫酸钾溶液和氢氧化钠溶液混合得到混合液，并调节混合液中过硫酸钾的浓度至0.35mol/L，氢氧化钠的浓度为0.35mol/L，制得消解液；
所述步骤(b)过硫酸钾溶液和碱性化合物溶液混合的温度为10～30℃。
实施例3
一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液，所述消解液的制备方法包括以下步骤：
(a)、配制1L消解液时，将过硫酸钾40.5g于约30℃下溶解于700-800mL去离子水中，将氢氧化钠10g溶解于50-100mL去离子水中并冷却，分别制得过硫酸钾溶液和氢氧化钠溶液；
(b)、将步骤(a)得到的过硫酸钾溶液和氢氧化钠溶液混合得到混合液，并调节混合液中过硫酸钾的浓度至0.15mol/L，氢氧化钠的浓度为0.25mol/L，制得消解液；
所述步骤(b)过硫酸钾溶液和碱性化合物溶液混合的温度为10～30℃。
实施例4
一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液，所述消解液的制备方法包括以下步骤：
(a)、配制1L消解液时，将过硫酸钾72.9g于约30℃下溶解于700-800mL去离子水中，将氢氧化钠9.6g溶解于50-100mL去离子水中并冷却，分别制得过硫酸钾溶液和氢氧化钠溶液；
(b)、将步骤(a)得到的过硫酸钾溶液和氢氧化钠溶液混合得到混合液，并调节混合液中过硫酸钾的浓度至0.27mol/L，氢氧化钠的浓度为0.24mol/L，制得消解液；
所述步骤(b)过硫酸钾溶液和碱性化合物溶液混合的温度为10～30℃。
实施例5
一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液，所述消解液的制备方法包括以下步骤：
(a)、配制1L消解液时，将过硫酸钾53g于约30℃下溶解于700-800mL去离子水中，将氢氧化钠16g溶解于50-100mL去离子水中并冷却，分别制得过硫酸钾溶液和氢氧化钠溶液；
(b)、将步骤(a)得到的过硫酸钾溶液和氢氧化钠溶液混合得到混合液，并调节混合液中过硫酸钾的浓度至0.2mol/L，氢氧化钠的浓度为0.4mol/L，制得消解液；
所述步骤(b)过硫酸钾溶液和碱性化合物溶液混合的温度为10～30℃。
实施例6
一种微塑料中有机杂质的消解方法，所述消解方法包括以下步骤：
(A)、提供包含有机杂质的待处理微塑料，然后将待处理微塑料在50℃下干燥3h，得到待处理物料；
(B)、将步骤(A)得到的待处理物料以0.1：20g/mL的料液比置于实施例1所述的消解液中，60℃加热反应1h，得到微塑料。
实施例7
一种微塑料中有机杂质的消解方法，所述消解方法包括以下步骤：
(A)、提供包含有机杂质的待处理微塑料，然后将待处理微塑料在60℃下干燥4h，得到待处理物料；
(B)、将步骤(A)得到的待处理物料以1：100g/mL的料液比置于实施例2所述的消解液中，65℃加热反应8h，得到微塑料。
实施例8
一种微塑料中有机杂质的消解方法，所述消解方法包括以下步骤：
(A)、提供包含有机杂质的待处理微塑料，然后将待处理微塑料在52℃下干燥3.2h，得到待处理物料；
(B)、将步骤(A)得到的待处理物料以0.2：30g/mL的料液比置于实施例3所述的消解液中，62℃加热反应3h，得到微塑料。
实施例9
一种微塑料中有机杂质的消解方法，所述消解方法包括以下步骤：
(A)、提供包含有机杂质的待处理微塑料，然后将待处理微塑料在58℃下干燥3.5h，得到待处理物料；
(B)、将步骤(A)得到的待处理物料以0.8：60g/mL的料液比置于实施例4所述的消解液中，64℃加热反应7h，得到微塑料。
实施例10
一种微塑料中有机杂质的消解方法，所述消解方法包括以下步骤：
(A)、提供包含有机杂质的待处理微塑料，然后将待处理微塑料在55℃下干燥3h，得到待处理物料；
(B)、将步骤(A)得到的待处理物料以0.5：40g/mL的料液比置于实施例5所述的消解液中，65℃加热反应4h，得到微塑料。
对比例1
采用10％氢氧化钾法对微塑料中的有机杂质进行消解，所述方法包括以下步骤：
将微塑料样品烘干后加入烧杯，向烧杯中加入40mL10％的氢氧化钾溶液，料液比0.5：40g/mL，加热至60℃隔夜放置。
对比例2
采用过氧化氢法对微塑料中的有机杂质进行消解，所述方法包括以下步骤：
将微塑料样品烘干后加入烧杯，向烧杯中加入40mL30％的过氧化氢溶液，料液比0.5：40g/mL，加热至60℃隔夜放置。
对比例3
采用芬顿试剂法对微塑料中的有机杂质进行消解，所述方法包括以下步骤：
将微塑料样品烘干后加入烧杯，向烧杯中加入20mL浓度为0.05mol/L的二价铁溶液，再加入20mL30％的过氧化氢溶液，料液比0.5：40g/mL。常温放置5min后，使用表面皿覆盖烧杯口。在通风橱内，将上述混合物加热至60℃，当有气泡产生时取下烧杯，防止反应停止；若反应过于剧烈，应加入适量去离子水减缓反应速率。待反应结束后，继续加热混合物30min，确保消解完全。
实验例1
为表明本申请消解液及消解方法对微塑料中的有机杂质具有较高的消解率，现特选用本申请实施例5和对比例1～3制备得到的消解液对甲壳素进行消解实验。
实验方法为：分别称取0.1g的甲壳素纯品放入100mL烧杯中，分别加入40mL的实施例5制备得到的消解液，随后65℃加热反应4h，计算消解率；
同时作为对照，采用对比例1～3的消解方法对0.1g的甲壳素纯品进行消解处理，并计算消解率。
本实验例未采用优选料液比0.5：40g/mL，原因为该料液比为针对含有有机杂质的微塑料样品设定，对于有机杂质甲壳素，无需选择0.5g。
具体实验数据如下：
Figure BDA0002475094160000141
为了更为直观的表现本申请消解液的消解效果，现采用本申请实施例5消解液的消解方法以及对比例1～3的消解方法的消解率进行线状图分析，具体参见图1。
图1为本申请采用实施例5消解液的消解方法以及对比例1～3的消解方法的消解率线状分析图。
由图1可知，本申请采用实施例5消解液的消解方法在1h以内时，即可达到与芬顿试剂同等程度的消解率，且大幅优于其他两种消解剂；同时本申请采用实施例5消解液的消解方法的消解率随时间增加而提升。
实验例2
为表明本申请包含过硫酸钾和氢氧化钠的消解液，相对于其他配比及浓度的过硫酸钾和氢氧化钠溶液具有更好的消解效果，现特以本申请实施例5的消解液为基础，做如下分组实验分析：
具体分组为：
实验组1：本申请实施例5的消解液，过硫酸钾0.2mol/L，氢氧化钠0.4mol/L；
实验组2：本申请实施例5的消解液稀释到四分之三浓度，过硫酸钾0.15mol/L，氢氧化钠0.3mol/L；
实验组3：本申请实施例5的消解液中过硫酸钾溶液稀释到四分之三浓度，过硫酸钾0.15mol/L，氢氧化钠0.4mol/L；
实验组4：本申请实施例5的消解液中氢氧化钠溶液稀释到四分之三浓度，过硫酸钾0.2mol/L，氢氧化钠0.3mol/L；
实验方法为：分别称取0.1g的甲壳素纯品放入100mL烧杯中，分别加入40mL的实验组1～4制备得到的处理液，随后65℃加热反应至6h，计算消解率；
具体实验结果如下：
Figure BDA0002475094160000151
为了更为直观的表现本申请消解液的消解效果，现将本实验例的消解率结果数据进行线状图分析，具体参见图2。
图2为采用本实验例中的实验组1～4消解液对甲壳素进行消解的消解率线状分析图。
由图2可知，采用实验组1(即实施例5)的消解方法，20℃下浓度为饱和的0.2mol/L过硫酸钾及浓度为0.4mol/L的氢氧化钠混合制备的消解液，可以达到甲壳素的最大消解率。稀释消解液中任意一种或者两种组分，都会降低甲壳素消解率。
实验例3
为表明本申请消解液对微塑料无损伤，现特以实施例5制备得到的消解液为例，对多种微塑料标准品(PBT、PP、PE、PC、PA、PS、PVC和EVA)进行实验检测，具体如下：
实验方法：分别称取0.1g的8种微塑料标准品放入100mL烧杯中，分别加入40mL的实施例5制备得到的消解液，随后65℃加热反应4h，分别计算微塑料回收率。
具体实验结果如图3所示，图3为本实验例检测后8种微塑料标准品的消解回收率。
由图3可知，上述8种微塑料在经碱性过硫酸钾处理后，样品重量基本无变化，产生少量微塑料消解后损失的原因可能是由于微塑料自身粒径过小，人工转移、过滤等过程产生的误差。
为更为准确的证明本申请消解液对微塑料无损伤，本申请特将上述实验后的8种微塑料与各自的标准品进行了表面形态图鉴定，同时对消解后的PA微塑料与其标准品进行拉曼光谱对比分析观察，具体可参见图4～图7，其中：
图4为本实验例提供的消解后的PA、EVA、PBT和PC微塑料及其标准品的表面形态对比图；
图5为本实验例提供的消解后的PE、PP、PS和PVC微塑料及其标准品的表面形态对比图；
图6为本实验例提供的PA微塑料标准品的拉曼光谱分析图；
图7为本实验例提供的消解后PA微塑料的拉曼光谱分析图。
由图4～图7可知，8种微塑料标准品在消解前后，表面形态无差别，拉曼谱图分析显示微塑料表面官能团未发生改变，证明本申请消解液对于微塑料本身不会造成损伤。
应用例
采用过滤泵、500μm和50μm滤膜，采集青岛近海表层海水样品1t，过滤得到50-500μm粒径之间的微塑料样品。干燥后按照实施例5的方法对样品消解。消解前后分别拍照记录样品形态。消解后在显微拉曼光谱仪下进行扫描识别，可观察到多种微塑料颗粒或碎片。
综上所述，本发明包含上述特定浓度过硫酸钾和碱性化合物的消解液在用于消解微塑料中有机杂质时，对微塑料中的有机杂质具有较高的消解率，同时对微塑料无损伤，而且反应体系无色不会对后续的微塑料定性检测带来干扰，能够有效缓解现有环境中的微塑料样品通常混杂有大量有机杂质所导致的微塑料定性检测困难的问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于消解微塑料中有机杂质的消解液，其特征在于，所述消解液包括过硫酸钾和碱性化合物，其中：
所述消解液中过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3；
所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L。
2.根据权利要求1所述的消解液，其特征在于，所述碱性化合物包括氢氧化钠。
3.根据权利要求1所述的消解液，其特征在于，所述消解液包括过硫酸钾和氢氧化钠，其中：
所述消解液中氢氧化钠的浓度为0.1～1.05mol/L，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L；
优选地，所述消解液包括过硫酸钾和氢氧化钠，其中：
所述消解液中氢氧化钠的浓度为0.4mol/L，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.2mol/L。
4.一种根据权利要求1～3任一项所述的消解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将过硫酸钾水溶液和碱性化合物水溶液混合得到消解液，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.1～0.35mol/L，过硫酸钾和碱性化合物的浓度比为1：1～3；
优选地，所述过硫酸钾水溶液和碱性化合物水溶液混合的温度为10～30℃，对应过硫酸钾0.2mol/L时，优选温度为20℃。
5.根据权利要求4所述的消解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将过硫酸钾水溶液和氢氧化钠水溶液混合得到消解液，所述消解液中过硫酸钾的浓度为0.2mol/L，氢氧化钠的浓度为0.4mol/L；
优选地，所述过硫酸钾水溶液和氢氧化钠水溶液混合的温度为10～30℃。
6.一种基于权利要求1～3任一项所述的消解液的微塑料中有机杂质的消解方法，其特征在于，所述消解方法包括以下步骤：
将待处理微塑料置于权利要求1～3任一项所述的消解液中，加热反应，消解除去其中的有机杂质，得到微塑料。
7.根据权利要求6所述的消解方法，其特征在于，所述待处理微塑料与消解液的料液比为0.1～1：20～100g/mL，优选为0.5：40g/mL。
8.根据权利要求6所述的消解方法，其特征在于，所述加热反应的温度为60～65℃，时间为1～8h；
优选地，所述加热反应的温度为65℃，时间为4h。
9.根据权利要求6所述的消解方法，其特征在于，所述待处理微塑料在置于消解液中之前，还包括预处理的步骤；
优选地，所述预处理的步骤为：将待处理微塑料在50～60℃的条件下干燥3～4h；
更优选地，所述预处理的步骤为：将待处理微塑料在55℃的条件下干燥3h。
10.根据权利要求6所述的消解方法，其特征在于，所述消解方法包括以下步骤：
将待处理微塑料在50～60℃下干燥3～4h，随后将待处理物料以0.1～1：20～100g/mL的料液比置于权利要求1～3任一项所述的消解液中，60～65℃加热反应1～8h，得到微塑料；
优选地，所述消解方法包括以下步骤：
将待处理微塑料在55℃下干燥3h，随后将待处理物料以0.5：40g/mL的料液比置于权利要求1～3任一项所述的消解液中，65℃加热反应4h，消解除去其中的有机杂质，得到微塑料。
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CN113588608A (zh) * 2021-07-12 2021-11-02 生态环境部南京环境科学研究所 通过微塑料氧化三价砷速率评估微塑料失电子能力的方法
CN114486476A (zh) * 2021-12-27 2022-05-13 江苏省疾病预防控制中心(江苏省公共卫生研究院) 用于检测液体试样中聚乙烯微塑料的前处理方法及其应用

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