ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ДЕГРАДАЦИЯ ПОЛИСТИРОЛЬНОГО МИКРОПЛАСТИКА ПРОЦЕССОМ ФЕНТОНА

Проблема накопления полимерных микрочастиц в водных объектах требует поиска новых, более интенсивных методов их разрушения. Одним из наиболее трудноразлагаемых загрязнителей является полистирол. Наличие массивных фенильных групп в его макромолекуле стерически препятствует микробному расщеплению и обеспечивает общую химическую инертность материала. В связи с этим в данной работе исследована окислительная деструкция дисперсных полистирольных частиц в водной среде с использованием гомогенной системы Фентона (FeSO₄* 7H₂O / H₂O₂).

Экспериментальную часть проводили в термостатируемых условиях при температуре 35- 40°C и кислотности среды pH 2-3. Выбранный узкий диапазон pH критически важен для поддержания ионов железа в каталитически активной форме и предотвращения их осаждения. В этих условиях инициируется активная генерация гидроксильных радикалов (•OH). Обладая высоким окислительным потенциалом, они отщепляют атомы водорода от полимерного каркаса, что неизбежно приводит к разрыву основных углерод-углеродных связей и падению молекулярной массы.

Поверхностные изменения образцов до и после реакции оценивали методами оптической и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). На полученных микрофотографиях четко фиксируется эрозия поверхности пластика: образование выраженных микротрещин, сколов и каверн. Изменение дисперсного состава суспензий дополнительно контролировали методом динамического светорассеяния (ДЛС). Результаты подтвердили значительное смещение размерного распределения частиц в сторону более мелких фракций.

Результаты экспериментов доказывают, что реакция Фентона эффективно запускает окислительное разложение прочных ароматических полимеров. Поэтому данный подход стоит рассматривать как перспективную стадию для систем очистки производственных вод.

1. Plastic waste inputs from land into the ocean / J.R. Jambeck et al // Science. – 2015. – Vol. 347, № 6223. – P. 768-771.

2. Lost at sea: where is all the plastic? / R.C. Thompson et al. // Science. – 2004. – Vol. 304, № 5672. – P. 838-838.

3. Geyer R. Production, use, and fate of all plastics ever made / R. Geyer, J.R. Jambeck, K.L. Law // Science Advances. – 2017. – Vol. 3, № 7. – e1700782.

4. Degradation of polystyrene microplastics by Fenton-like process: Mechanism and pathways / Y. Zhang et al // Journal of Hazardous Materials. – 2020. – Vol. 384. – P. 121151.

5. Fenton’s reagent for the rapid and efficient isolation of microplastics from environmental samples / A.S. Tagg et al // Analytical Methods. – 2017. – Vol. 9, № 9. – P. 1432-1440.

6. Pignatello J.J. Advanced oxidation processes for organic contaminant destruction based on the Fenton reaction and related chemistry / J.J. Pignatello, E. Oliveros, A. MacKay // Critical Reviews in Environmental Science and Technology. – 2006. – Vol. 36, № 1. – P. 1-84.

7. Neyens E. A critical review of Fenton’s reagent applications / E. Neyens, J. Baeyens // Journal of Hazardous Materials. – 2003. – Vol. 98, № 1-3. – P. 33-50.

8. Oxidative degradation of polystyrene microplastics by advanced oxidation processes / J.H. Kang et al // Chemosphere. – 2022. – Vol. 287. – P. 132320.

9. Microplastics in the marine environment: A review of their sources, distribution, effects and management / D. He et al // Engineering. – 2019. – Vol. 5, № 3. – P. 538-550.

10. Effect of Fenton-like oxidation on surface characteristics and adsorption properties of microplastics / P. Liu et al // Chemosphere. – 2019. – Vol. 234. – P. 151-159.

11. Using scanning electron microscopy for the identification of marine microplastic debris / J. Brandon et al // Marine Pollution Bulletin. – 2016. – Vol. 110, № 1. – P. 556-561.

12. Characterization of microplastics in water using dynamic light scattering / J. Li et al // Environmental Pollution. – 2018. – Vol. 237. – P. 557-563.

13. Degradation of microplastics in the environment: Processes, mechanisms, and influencing factors / J. Wang et al // Environmental Pollution. – 2021. – Vol. 270. – P. 116023.

14. Advanced oxidation processes for microplastics degradation: A recent update / S.S. Ali et al // Journal of Environmental Management. – 2023. – Vol. 326. – P. 116742.