微塑料的环境界面过程与高级氧化降解机制研究1

　　

摘要：微塑料作为一种全球性新兴污染物，其环境行为与高效去除技术已成为环境科学与工程领域的研究前沿与难点。本文从环境界面化学与化工过程相结合的视角，系统阐述了微塑料在环境介质中的表面演化动力学、污染物载体效应，并重点剖析了基于非均相催化的高级氧化技术对其降解的分子机制与工艺效能。研究揭示，微塑料表面羰基官能团在紫外辐照下的积累符合CI(t)=CI₀+A(1-e^-kt)的指数增长模型；通过构建g-C₃N₄/TiO₂ Z型异质结光催化剂，载流子分离效率较纯TiO₂提升显著；采用Fe-Nₓ-C非均相催化剂活化过硫酸盐，其表面Fe(II)/Fe(III)循环是产生硫酸根自由基降解聚烯烃微塑料的关键。在工程经济性方面，本研究对两种主流工艺路线进行了精细化成本核算与优化路径分析。结果表明，通过催化材料改性、过程集成与智能控制等策略，光催化-膜耦合工艺处理纺织废水中微塑料的吨水全成本可优化至3.2-3.5元；而过硫酸盐催化预处理-气浮组合工艺处理高浓度塑料清洗废水，吨水成本可从27.3元大幅降低至15-17元，投资回收期约为3.8年，展现出良好的工程应用潜力。本文从微观机理、宏观工艺到技术经济三个层面，构建了微塑料污染控制的技术体系框架，为发展高效、经济、可推广的治理技术提供了系统的理论依据与工程实践参考。

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