基于防水材料的微塑料污染处理技术研究开题报告

 2022-02-13 17:32:16

1. 研究目的与意义

研究背景:防水材料是建筑物防渗透、渗漏和侵蚀的材料统称,包括防止雨水、地下水、工业和民用的给排水、腐蚀性液体以及空气中的湿气、蒸气等侵入建筑物的材料。防水材料按其主要原料分为4类:沥青类防水材料,橡胶塑料类防水材料,水泥类防水材料和金属类防水材料。其中防水涂料分为硬性灰浆、柔性灰浆、丙烯酸酯、单组分聚氨酯。按照材料性状划分,防水材料主要有防水卷材,911聚氨酯防水材料,新型聚合物水泥基防水材料等。高分子防水材料在使用过程中由于老化、降解、脱落等导致微塑料进入环境,形成污染。微塑料,是指粒径很小的塑料颗粒以及纺织纤维(粒径小于5mm)。微塑料比表面积大,吸附多氯联苯、双酚a等污染物的能力强。微塑料分为初生微塑料,是经过河流、污水处理厂等而排入水环境中的塑料颗粒工业产品,如化妆品等含有的微塑料颗粒或作为工业原料的塑料颗粒和树脂颗粒;次生微塑料是由大型塑料垃圾经过物理、化学和生物过程造成分裂和体积减小而成的塑料颗粒。游荡的微塑料很容易被贻贝、浮游动物等“低端食物链生物吃掉,导致动物生病甚至死亡;如果带着有机污染物的微塑料被吃掉,危害更大。随着微塑料由食物链底端进入上层动物体内,污染物不断富集,使大量的食用微塑料的生物生病或者死亡。

大块塑料经紫外线照射、碰撞磨损或工业生产等方式,形成粒径小于5mm的固体颗粒被称为微塑料,也有学者提出粒径小于1mm才称为微塑料,微塑料具有不溶性和持久性,根据形态主要分为球形颗粒、薄膜、碎片和纤维。随着研究的深入,微塑料的分类将越来越精细,粒径更小的微塑料也会被重新定义。汽车轮胎磨损、日常生活和洗衣、工业过程(如打磨)、表面磨损和塑料涂料(如人造草皮和聚合物涂料)是微塑料的主要生产方式,因其能够进入食物链,进而可引发严重的环境和健康问题。海洋受微塑料影响最为直接,在牡蛎等海洋生物体内已发现微塑料颗粒,人类粪便中也已发现微塑料。土壤中微塑料的污染也十分普遍,主要通过农膜的大量使用和废弃物的循环利用等途径进入。德国科学家riling是世界上最早关注土壤微塑料污染的学者之一,他指出微塑料进入土壤后,积累到一定程度则会影响土壤性质、土壤功能及生物多样性。随后一些学者进入了相对深入的研究,发现土壤中的微塑料对水分、养分的运输和作物生长均有不良影响。

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2. 研究内容和预期目标

本课题利用分析手段对沥青基防水材料产生的微塑料污染进行研究,确定污染源强,开发处理工艺,开展技术研究,具体研究内容包括:

1.防水材料(沥青等)微塑料污染分析、表征:拟采取雨天自然水样和模拟废水样,进行对比试验,对水样进行预处理,提取不同水体粒径的微塑料,进行分类。

2.采取紫外光催化降解方式和(臭氧、芬顿)等催化降解微塑料污染物,选取不同浓度的催化剂进行对比,寻找最佳降解效果。

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3. 研究的方法与步骤

1.

防水材料品种繁多,按其主要原料分为4类:①沥青类防水材料。以天然沥青、石油沥青和煤沥青为主要原材料,制成的沥青油毡、纸胎沥青油毡、溶剂型和水乳型沥青类或沥青橡胶类涂料、油膏,具有良好的粘结性、塑性、抗水性、防腐性和耐久性。②橡胶塑料类防水材料。以氯丁橡胶、丁基橡胶、三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、聚异丁烯和聚氨酯等原材料,可制成弹性无胎防水卷材、防水薄膜、防水涂料、涂膜材料及油膏、胶泥、止水带等密封材料,具有抗拉强度高,弹性和延伸率大,粘结性、抗水性和耐气候性好等特点,可以冷用,使用年限较长。③水泥类防水材料。对水泥有促凝密实作用的外加剂,如防水剂、加气剂和膨胀剂等,可增强水泥砂浆和混凝土的憎水性和抗渗性;以水泥和硅酸钠为基料配置的促凝灰浆,可用于地下工程的堵漏防水。④金属类防水材料。薄钢板、镀锌钢板、压型钢板、涂层钢板等可直接作为屋面板,用以防水。薄钢板用于地下室或地下构筑物的金属防水层。薄铜板、薄铝板、不锈钢板可制成建筑物变形缝的止水带。金属防水层的连接处要焊接,并涂刷防锈保护漆。

1.1水泥基防水材料

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4. 参考文献

[1]朱永官,朱冬,许通,马军.(微)塑料污染对土壤生态系统的影响:进展与思考[j].农业环境科学学报,2019,38(01):1-6.

[2]殷岑,魏梦碧,刘会会.微塑料污染现状及对海洋生物影响的研究进展[j].环境监控与预警,2018,10(06):1-11.

[3]李道季.海洋微塑料污染研究现状及其应对措施建议[j/ol].环境科学研究:1-7[2019-01-28].

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5. 计划与进度安排

(1)2022-2022-1学期17-20周~2022-2022-2学期第1周~第2周(2022-11-12~2022-3-8),查阅资料,准备开题报告,外文论文翻译;

(2)第3周~第5周(2022-3-11~3-29),防水材料微塑料污染调查、取样、表征;

(3)第6周~第9周(2022-4-1~4-26),微塑料污染控制、处理技术研究;

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