塑料产品的出现给人们的生活带来了极大的便利。我们每年要使用超过2.4亿吨的塑料。塑料本身具有难降解、在环境中停留时间长的特点。塑料垃圾在环境中不断积累，给环境带来了巨大压力，是全人类共同面对的环境污染。环境中的废弃塑料通过紫外线照射、风力、水力、微生物等不同的物理化学作用降解破碎成微小的塑料。我国作为全世界的塑料生产大国之一，微塑料污染尤为严重。微塑料是一种新型污染物，国际上没有公认的定义，通常把粒径100 nm～5 mm的塑料颗粒称为微塑料，粒径1～100 nm的称为纳米塑料。微塑料作为载体，能吸收和富集环境中的有机污染物和重金属。这些污染物也会随微塑料进入食物链，在食物链间传递和富集，对处于食物链顶端的人类的健康产生巨大威胁。

正文部分

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

1.2  实验方法

1.2.1  吸附动力学

1.2.2  吸附等温线

取0.02 g微塑料样品，加入100 mL浓度梯度为0～100 mg/L的Cu²⁺溶液，在室温，160 r/min条件下振荡吸附12 h。过滤溶液，测定溶液中Cu²⁺的浓度，设置3组平行。同时做不加微塑料的空白作为初始浓度。

1.2.3  影响因素实验

pH对吸附影响：实验采用氢氧化钠和硝酸分别调节吸附液至pH 1～6；离子浓度对吸附影响：吸附液中Na⁺浓度梯度为0.1～10 mg/L，Cu²⁺的浓度保持5 mg/L不变；粒径大小对吸附影响：实验采用2～5 mm和0.3～2 mm的两种PVA颗粒为实验对象。影响因素实验同动力学实验条件一致。

1.2.4  微塑料的表征

    采用扫描电子显微镜（SEM）、全自动比表面及孔隙度分析仪（BET）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和X-射线衍射仪（XRD）表征吸附前后PVA的表面形态，PVA的比表面积、孔容和平均孔径，吸附前后PVA的表面官能团变化以及吸附前后PVA晶体结构的变化。

1.3  吸附模型与数据分析

1.3.1  吸附动力学模型

1.3.2  吸附等温线模型

1.3.3  数据分析

    实验所得数据采用Microsoft Excel 2016分析处理，图形采用origin 9绘制。 

2  结果与讨论

2.1  PVA微塑料的表征

SEM结果见图1。由图可以看出，PVA表面具有凹凸不平的鳞片状结构且有细碎的裂纹，并且表面拥有丰富的、不规则形状并且大小不一的孔洞。孔洞内部具有粗糙的表面结构。PVA微塑料表面的凹凸不平、裂纹和粗糙的孔洞结构可以增加吸附剂的表面积，证实了PVA具有一定的表面吸附能力。吸附后的PVA表面裂纹加深，变得更加粗糙和厚重。可能是PVA表面被Cu²⁺包裹，形成一层盐膜。 

2.2  吸附动力学

2.3  吸附等温线

如图5所示，随着溶液中Cu²⁺初始浓度的增加，平衡吸附量逐渐增大，最后趋于平衡。当溶液中Cu²⁺初始浓度低于50 mg/L时，吸附量增加是因为随着溶液中Cu²⁺浓度的增加，使Cu²⁺与PVA表面上的有效吸附位点接触机会增加，有利于吸附位点和表面官能团对Cu²⁺的吸附。当溶液中Cu²⁺的初始浓度为50 mg/L时，吸附位点被占满，吸附能力饱和，吸附达到平衡。吸附剂的有效吸附位点是相对的概念，它与吸附剂表面的物理和化学性质有关^{[26, 28]}。同时也受吸附质的影响，同一种吸附剂针对不同种吸附质的有效点位数量也不同^[29]。 

2.4  pH对吸附量的影响

pH是影响吸附剂吸附性能的重要因素， pH对吸附剂的表面电荷状态和重金属离子在溶液中的存在形式有很大影响。pH值较低时，溶液中的H⁺浓度较高，使吸附剂表面存在质子化而带正电^[34]。这时表面的电荷与溶液中的吸附剂Cu²⁺产生静电排斥作用而使吸附过程不易进行。随着pH值的升高，吸附剂表面的负电性越强^[35]，质子化作用减弱，静电排斥作用减弱，吸附量增大。随着溶液中OH^-逐渐增多，在较高pH时，金属离子会与OH^-发生水解而产生沉淀。

如图6所示，在1＜pH＜４时，吸附量随着pH的升高而明显增大，原因可能是随着溶液中OH^-的增加，PVA微塑料表面去质子化，对Cu²⁺的排斥力减弱，使PVA对Cu²⁺的吸附量增加。 

2.5  离子浓度对吸附量的影响

    图7表示离子浓度对吸附的影响。随着溶液中Na⁺浓度的增加，PVA微塑料对Cu²⁺的吸附量呈现先升后降，但总体是下降的趋势。 

2.6  粒径对吸附的影响

微塑料粒径对PVA吸附Cu²⁺的影响见图8。由图可知，溶液中Cu²⁺的初始浓度为5 mg/L时，粒径为2～5 mm和0.3～2 mm两种PVA微塑料对Cu²⁺的吸附量分别为1 196、1 225 mg/kg；溶液中Cu²⁺的初始浓度为10 mg/L时，粒径为2～5 mm和0.3～2 mm两种PVA微塑料对Cu²⁺的吸附量分别为1 806、2 003 mg/kg。结果表明粒径对微塑料PVA吸附Cu²⁺的影响不显著。 

3  结论