CN112284851A - 一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法 - Google Patents

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唐雪娇
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Abstract

本发明公开了一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法。先将塑料溶解于高浓度硫酸水溶液中，再加入低浓度硫酸溶液使小颗粒塑料析出，同时高速搅拌避免塑料颗粒形成絮状沉淀，加入生物表面活性剂避免塑料纳米颗粒团聚沉淀，静置取上清液得到纳米级颗粒。此方法适用于可溶于浓硫酸水溶液的塑料，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；使用安全无毒的生物表面活性剂，避免后续的生物毒理学实验中出现表面活性剂毒性过大干扰结果的问题；使用硫酸作溶剂大大减少溶解时间；操作简单，无需加热，不使用具有挥发毒性的化学品作溶剂。

Description

一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法
技术领域
本发明涉及环境材料领域，尤其涉及一种针对纳米塑料颗粒定量检测、毒理学分析所需材料的制备方法。
背景技术
塑料广泛应用于现代生活和生产中，衍生出的微塑料和纳米塑料被证实在多种环境介质中都有积累。纳米塑料是一个全球性的污染问题，纳米塑料对生态***的负面影响和对生物的毒理学效应是现今学界的研究热点。目前，对毒理学效应研究最广泛的是可工业化生产的聚苯乙烯(PS)塑料，研究发现由于纳米塑料的极小直径和高细胞吸附力，PS纳米塑料对斑马鱼等生物存在显著毒理学效应，在体外实验中，对肺细胞系作用明显。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是应用最为广泛的塑料之一，2018年我国PET产量达到4542万吨。PET又称“涤纶”，常作为服装材料应用在日常生活中，已有研究在室内灰尘中检出一定量的PET塑料，但纳米PET塑料对人体的毒性效应还处于未知阶段，因此，研究纳米PET的毒理学效应已迫在眉睫。由于目前尚未有工业化生产的纳米PET塑料，实验室制备纳米PET塑料过程中多使用十二烷基硫酸钠(SDS)等化学表面活性剂，试剂本身的毒性会干扰后续毒理学实验，因此开发操作简单又无生物毒性的制备纳米PET塑料的方法是十分有必要的。
发明内容
本发明提供了一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法。
先将塑料常温下溶解于高浓度硫酸水溶液中，再加入低浓度硫酸溶液使小颗粒塑料析出，加入生物表面活性剂避免塑料纳米颗粒团聚沉淀，静置取上清液得到纳米级颗粒。具体步骤如下：
(1)称取1g塑料粉末置于100mL圆底烧瓶中，加入一定量高浓度硫酸水溶液，搅拌30min使其完全溶解；(2)边搅拌边加入一定量的低浓度硫酸水溶液，使析出一定直径的块状塑料，将圆底烧瓶冷却至室温后，继续搅拌2h，至圆底烧瓶中呈现白色悬浮液；(3)将悬浮液转移至50mL离心管中，离心管在低速离心机中以2800g离心1h，将上层塑料转移至另一离心管中，加30mL超纯水在180r/min下振荡10min使沉淀重悬于水中，再次以2800g离心1h，移去上清液，重复此操作直至悬浮液pH为7；(4)称取一定量生物表面活性剂至250mL烧杯中，加20mL超纯水使其溶解，将上一步骤中的中性悬浮液转移至烧杯，加纯水至100mL。搅拌10min，超声20min，180r/min振荡20min，将100mL悬浮液分成平均4份，分别转移至50mL离心管中静置48h，取上层悬浮液，超声1小时后，使用纳米粒度与zeta电位分子量分析仪测量悬浮液的粒径分布；
所述一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法是将塑料室温下溶解于高浓度硫酸水溶液中；
所述塑料为可溶于浓硫酸的塑料种类，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)等；优选地，所述塑料为PET；
所述高浓度硫酸水溶液的浓度为体积分数80-95％；
所述低浓度硫酸水溶液的浓度为体积分数5-20％；
所述生物表面活性剂为鼠李糖脂；
所述鼠李糖脂的加入量为0.0005-0.005g；
所述析出块状塑料的直径为2-3cm；
所述离心清洗时离心机转速为大于2800g。
(2)本发明的积极效果如下：
此方法无需加热处理，操作简单；使用安全无毒的生物表面活性剂，避免后续的生物毒理学实验中出现表面活性剂毒性过大干扰结果的问题；使用硫酸作溶剂大大减少溶解时间；不使用具有挥发毒性的化学品作溶剂。
附图说明
图1为实例1制备的纳米PET塑料微颗粒的粒径分布；
图2为实例2制备的纳米PET塑料微颗粒的粒径分布；
图3为实例3制备的纳米PET塑料微颗粒的粒径分布；
图4为实例4制备的纳米PET塑料微颗粒的粒径分布。
具体实施方式
下面的实例是对本发明的进一步详细描述：
实例1：
称取1g PET粉末置于100mL圆底烧瓶中，加入10mL体积分数90％的硫酸水溶液，搅拌至完全溶解后，边搅拌边加入10mL20％硫酸溶液，冷却至室温后继续搅拌2h，将悬浮液转移至50mL离心管中，2800g离心1h，转移上层PET塑料至另一离心管中，离心清洗5次，此时测得溶液pH为7，将沉淀转移至50mL离心管中，将0.001g鼠李糖脂溶解于100mL纯水中，向盛有沉淀的离心管中加入25mL鼠李糖脂溶液，超声20min，180r/min振荡20min，静置48h，取上层悬浮液超声1h，取1.5mL使用纳米粒度与zeta电位分子量分析仪对其粒径进行分析，结果如图1所示，测得粒径分布295-615nm。
实例2：
称取1g PET粉末置于100mL圆底烧瓶中，加入10mL体积分数90％的硫酸水溶液，搅拌至完全溶解后，边搅拌边加入10mL10％硫酸溶液，冷却至室温后继续搅拌2h，将悬浮液转移至50mL离心管中，2800g离心1h，转移上层PET塑料至另一离心管中，离心清洗4次，此时测得溶液pH为7，将沉淀转移至50mL离心管中，将0.001g鼠李糖脂溶解于100mL纯水中，向盛有沉淀的离心管中加入25mL鼠李糖脂溶液，超声20min，180r/min振荡20min，静置48h，取上层悬浮液超声1h，取1.5mL使用纳米粒度与zeta电位分子量分析仪对其粒径进行分析，结果如图2所示，测得粒径分布255-459nm。
实例3：
称取1g PET粉末置于100mL圆底烧瓶中，加入10mL体积分数85％的硫酸水溶液，搅拌至完全溶解后，边搅拌边加入10mL10％硫酸溶液，冷却至室温后继续搅拌2h，将悬浮液转移至50mL离心管中，2800g离心1h，转移上层PET塑料至另一离心管中，离心清洗5次，此时测得溶液pH为7，将沉淀转移至50mL离心管中，将0.001g鼠李糖脂溶解于100mL纯水中，向盛有沉淀的离心管中加入25mL鼠李糖脂溶液，超声20min，180r/min振荡20min，静置48h，取上层悬浮液超声1h，取1.5mL使用纳米粒度与zeta电位分子量分析仪对其粒径进行分析，结果如图3所示，测得粒径分布91-142nm。
实例4：
称取1g PET粉末置于100mL圆底烧瓶中，加入10mL体积分数90％的硫酸水溶液，搅拌至完全溶解后，边搅拌边加入10mL10％硫酸溶液，冷却至室温后继续搅拌2h，将悬浮液转移至50mL离心管中，2800g离心1h，转移上层PET塑料至另一离心管中，离心清洗5次，此时测得溶液pH为7，将沉淀转移至50mL离心管中，将0.005g鼠李糖脂溶解于100mL纯水中，向盛有沉淀的离心管中加入25mL鼠李糖脂溶液，超声20min，180r/min振荡20min，静置48h，取上层悬浮液超声1h，取1.5mL使用纳米粒度与zeta电位分子量分析仪对其粒径进行分析，结果如图4所示，测得粒径分布295-459nm。
本发明公开一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变工艺路线等环节实现，尽管本发明的方法已通过较佳实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容与范围内对本文所述方法进行改动或重新组合，实现最终结果。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明的内容和范围中。

Claims (10)

1.一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法，其特征在于，先将塑料室温下溶解于高浓度硫酸水溶液中，再加入低浓度硫酸溶液使小颗粒塑料析出，加入生物表面活性剂避免塑料纳米颗粒团聚沉淀，静置取上清液得到纳米级颗粒，具体步骤如下：
(1)称取1g塑料粉末置于圆底烧瓶中，加入一定量高浓度硫酸水溶液，搅拌30min使其完全溶解；(2)边搅拌边加入一定量的低浓度硫酸水溶液，使析出一定直径的块状塑料，将圆底烧瓶冷却至室温后，继续搅拌2h，至圆底烧瓶中呈现白色悬浮液；(3)将悬浮液转移至50mL离心管中，离心管在低速离心机中以2800g离心1h，将上层塑料转移至另一离心管中，加30mL超纯水在180r/min下振荡10min使沉淀重悬于水中，再次以2800g离心1h，移去上清液，重复此操作直至悬浮液pH为7；(4)称取一定量生物表面活性剂至250mL烧杯中，加20mL超纯水使其溶解，将上一步骤中的中性悬浮液转移至烧杯，加纯水至100mL。搅拌10min，超声20min，180r/min振荡20min，将100mL悬浮液分成平均4份，分别转移至50mL离心管中静置48h，取上层悬浮液，超声1h后，使用纳米粒度与zeta电位分子量分析仪测量悬浮液的粒径分布。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述塑料为可溶于浓硫酸的塑料种类。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述塑料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(PA)、聚丙烯腈(PAN)等；优选地，所述塑料为PET。
4.根据权利要求1所述一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法，其特征在于：将塑料室温下溶解于高浓度硫酸水溶液中。
5.根据权利要求4所述高浓度硫酸水溶液的浓度为体积分数80-95％。
6.根据权利要求1所述一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法，其特征在于：低浓度硫酸水溶液的浓度为体积分数5-20％。
7.根据权利要求1所述一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法，其特征在于：生物表面活性剂为鼠李糖脂。
8.根据权利要求7所述鼠李糖脂的加入量为0.0005-0.005g。
9.根据权利要求1所述一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法，其特征在于：析出块状塑料的直径为2-3cm。
10.根据权利要求1所述一种无毒性纳米级塑料微颗粒的制备方法，其特征在于：离心清洗时离心机转速为大于2800g。
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