Sorption of organic compounds by microplastic

Kunststoffe sind synthetische Polymere, deren weltweite Produktion seit den 1950er kontinuierlich steigt. Mikroplastik (MP) sind kleine Kunststoffpartikel, die durch unterschiedliche Quellen erzeugt werden. MP sind hydrophob, beständig und haben eine extrem lange Lebensdauer in den Ozeanen. Untersuchungen haben gezeigt, dass sie persistente, bioakkumulierbare und giftige Stoffe (PBT) sorbieren, was zu einem Problem in den letzten Jahren wurde. Sie sind in der Lage Schadstoffe in entfernte und unberührte Orte zu transportieren. Frühere Studien haben bereits die Wechselwirkung zwischen MP und hydrophoben organischen Verbindungen (HOC) diskutiert, jedoch gibt es immer noch einen großen Mangel am Verständnis der relevanten Sorptionsmechanismen. Das Ziel dieser Arbeit war daher, eine systematische Charakterisierung des Sorptionsverhaltens von häufig vorkommenden MP Partikeln (PE, PS, PA und PVC). Es wurden Sorptionsisothermen zwischen MP und organischen Verbindungen in Batchversuchen gemessen. Die Sorptionsmodelle: Linear, Freundlich und Langmuir wurden für die Daten angewendet. Außerdem wurden experimentell bestimmte Verteilungs-Koeffizienten (Kd) mit Eigenschaften von Sorbaten und Sorbenten korreliert. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten, dass die experimentellen Daten am besten mit dem Linearen und Freundlich Modell beschrieben werden können. Die Linearität der Isothermen (PE und PA) deutet darauf hin, dass es keine energetische Präferenz für die Sorptionsplätze auf der Sorbenten Oberfläche gab. Einige Daten zeigten eine leichte Nichtlinearität (PS und PVC). Bei PS wurde diese wahrscheinlich durch die zusätzlichen π−π Wechselwirkungen zu den aromatischen Verbindungen verursacht. PVC hat einen heterogenen Charakter aufgrund seiner glasartigen Struktur. Die Korrelationen zwischen den Kd – Werten und ein paar Hydrophobizitäts Parametern der Sorbate zeigten, dass die Sorption von fast allen Verbindungen stark von ihrer Hydrophobizität abhing. Außerdem korrelierten die Kd – Werte mit der Oberfläche aller Sorbenten. Es wurde beobachtet, dass PS die höchsten Konzentrationen an organischen Verbindungen sorbierte. Dies konnte durch die zusätzlichen Wechselwirkungen an der PS Oberfläche erklärt werden. Zusammenfassend kann man sagen, dass die Hydrophobizität der wichtigste Wechselwirkungsmechanismus ist, der die Sorption zwischen den MP Partikeln und den Verbindungen steuert.