基于多元曲率分辨算法的混合塑料光谱识别研究

塑料污染在世界范围内普遍存在。污染物被生物体摄入后通过食物链对人体健康造成损害。对塑料的检测和识别对生态风险评估具有重要意义。自然环境下的混合塑料的分类回收存在极大的不便,为了能使这些混合塑料被更精准更快速地识别回收,本文使用傅里叶红外光谱数据的多元曲率分辨算法分析来混合塑料的识别和可视化,该算法原理简单,适用性强。对四种常见的塑料类型聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS),聚丙烯(PP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)以二元混合物的形式进行了成分的识别。基于MCR的傅里叶红外光谱技术还成功地应用于混合塑料成分分析。结果表明,该方法对于混合塑料识别的精确度都在0.95以上,并且识别速度快,无需进行样品的特殊预处理。

双重氮杂环交联剂提高回收混合塑料性能

据报道,混合塑料的分离需要很多工作,但回收的混合塑料较脆弱,通常不适合再次使用。为了让塑料更好混合,科罗拉多州立大学和哥伦比亚大学的研究人员使用交联剂分子参与部分回收过程。交联剂可使常见聚合物(包括低密度聚乙烯和高密度聚乙烯)回收的塑料更加坚固。研究人员表示,当塑料混合回收时,不同类型塑料通常聚集成大块,不能顺利混合。但是加入5%(重量比)的双重氮杂环交联剂可以让回收塑料均匀混合。交联剂分子能激活“非活性”聚合物链,将其重新连接,形成新嵌段共聚物。交联剂分子两端抓住聚合物链,中心的可逆化学反应通过硫酯、二硫化物或酸酐将聚合物链结合在一起。该工艺适用于多种类型塑料,包括拉链式塑料袋和彩色塑料杯。

废旧混合塑料识别分离与清洗技术研究进展

针对废旧混合塑料工业化回收循环利用过程中分类识别和高效清洗两大关键技术难题,本文主要综述了系列可工业用废旧混合塑料分类识别方法;讨论了浮沉分离、浮选分离、电选分离、近红外光谱精准识别技术在废旧塑料识别中的应用;介绍了清洗工艺除污提高分离效果的重要性和清洗剂主要成分——碱性物质、助剂和表面活性剂以及其作用;并提出了将超声波清洗以及浮沉分离、浮选分离、近红外光谱识别分离用于废旧塑料精准识别与分离的集成技术工艺路线。由于国内近红外光谱识别技术与超声波清洗技术相对落后,指出研究此两项技术、设备并将两者结合应用于废旧塑料回收是今后的发展方向。

超临界水降解聚苯乙烯及其混合塑料

对聚苯乙烯(PS)和聚苯乙烯(PS)与聚丙烯(PP)的混合塑料进行了超临界水降解实验。考察了原料配比、反应温度、反应时间对降解反应的影响,确定了适宜的超临界水降解PS及PS/PP混合塑料的反应条件。实验结果显示,超临界水可将PS及PS/PP混合塑料降解为液态油状物。PS可在380℃、1h内完全降解;PS/PP(质量比7/3)可在390℃、1h内完全降解。提高反应温度或延长反应时间均可促进降解反应的发生。

PP和PVC混合塑料的降解及脱氯研究

对聚丙烯(PP)和聚氯乙烯(PVC)混合物在380℃下的热降解进行了研究。检测了PP和PVC混合塑料降解液体产物的沸点分布,并用铁氧化物作为固体吸附剂以除去产品中的氯元素。同时还研究了该混合物在ZSM 5催化剂存在下的降解,与热降解相比,ZSM 5催化剂加快了降解的速率,并且降低了液体产品的沸点。铁氧化物α FeOOH和Fe3O4则能有效地降低产品中的氯含量。

混合塑料和煤在小型流化床中燃烧时多环芳烃的生成特性

为了明确城市固体废弃物中的塑料组分燃烧时生成的多环芳烃的特性,以及相应的抑制措施,在小型三段流化床上进行了混合塑料的燃烧试验,研究了不同燃烧温度时,以及相同一次风下二次风配比比例不同时多环芳烃的生成特性。并就混合塑料添加煤和不添加煤燃烧时多环芳烃的生成水平进行了比较。结果显示,混合塑料燃烧时,多环芳烃排放总量要比单组分燃烧多环芳烃量加权平均后的水平低;添加煤燃烧时,排放水平比不添加煤有明显的下降,在加20%的煤的时候排放水平最低;一次风量相同时,加适当比例(约0.20时)的二次风,可以取得抑制塑料垃圾生成多环芳烃的最佳效果。

废旧冰箱混合塑料静电分选关键参数影响研究

采用废旧冰箱整体破碎分选得到的混合塑料破碎料作为原料,利用自由落体式静电分离机进行处理后得到丙烯腈‐丁二烯‐苯乙烯共聚物(ABS)、高抗冲聚苯乙烯(PS‐HI)两种废塑料破碎料,通过缺口冲击强度、拉伸强度、分选效率等测试研究了原料预处理与静电分离机工艺等多个关键参数对分选效果的影响。结果表明,控制较低的混合塑料破碎料含水率可以明显提高静电分选的效率和产物性能;静电分选场电压在27 kV时,喂料速度在550 r/min时可以达到最佳的分选效率和产物性能;静电分离机极间距在200和220 mm左右时可以分别达到ABS和PS‐HI的最佳分选效率和力学性能。

氮气/真空辅助分段法对混合塑料热裂解的影响

研究25～250℃、250～360℃及360～480℃温度段内不同质量分数聚氯乙烯(PVC)的混合塑料分别在真空(-0.07MPa)和N2(3mL/s)吹扫条件下进行热裂解。详细考察了两种辅助条件下产物中釜残、裂解油和裂解气(含HCl)的收率;检测了裂解油的有机氯含量。结果表明辅助条件能促使PVC热裂解产生的HCl及有机氯小分子迅速移出,有效降低后段裂解重油的有机氯含量。裂解油的红外光谱显示PVC质量分数对混合塑料热裂解同一温段的裂解油组成没有明显影响,而裂解轻油指纹区出峰较裂解重油的多,且有机氯含量也远比重油的高,推测PVC中的氯元素能促进混合塑料深度裂解,生成的HCl起到了酸性催化剂的作用,促进聚合物长链的断裂,同时生成含氯的小分子产物。

伊士曼推出非聚酯和混合塑料的回收工艺

伊士曼公司于2019年4月3日宣布了一项将混合塑料转化为原料的新工艺。伊士曼表示,碳更新技术能够回收复杂的塑料废弃物,包括非聚酯塑料和混合塑料,这些塑料不能用传统的回收技术回收利用。通过这种新的回收技术,软包装和塑料薄膜等材料可以从垃圾填埋场转移。

耐酸性气体不饱和聚酯预混合塑料的研制

本研究采用不饱和聚酯树脂加入粉状填料、玻璃纤维得到电气、电子机械用绝缘塑料,其填料的主要成份是粗粒径为4～10μm的准高岭土(Al2O3·2SiO2),不饱和聚酯树脂∶填料∶玻璃纤维的配比范围为30～35∶45～55∶15～25,所得塑料具有良好的耐酸性气体性能,制品具有较高的弯曲强度和绝缘电阻,可应用于在高浓度酸性气体环境中使用的高压开关。

废旧家电中混合塑料的静电分选技术

要将废旧家电中的混合塑料作为新的家电材料进行再利用，需要从大量破碎的混合塑料中高纯度、高效地回收聚丙烯（PP）树脂、丙烯腈可二烯-苯乙烯共聚物（ABS）树脂和聚苯乙烯（PS）树脂。对此，日本三菱电机株式会社先后研发了比重分选技术和静电分选技术。前者原理相对简单，用于PP树脂的回收，后者则用于ABS树脂和PS树脂的回收。

从混合塑料中回收高纯度聚丙烯

日本三菱电机株式会社开发出混合塑料挑选回收技术，可以达到家电产品的水平型自循环。以前，把废弃的家电产品中塑料件粉碎后得到的是混合塑料，再利用十分困难。这项技术能自动挑选、回收高纯度的聚丙烯并可以再用于家电产品生产。

混合塑料自循环回收利用技术

日本三菱电机公司开发了混合塑料的自循环再生利用技术。这是一种从废旧家用电器破碎处理后得到的混合塑料中分拣出聚丙烯并回收二次利用于家电产品的技术，而以往混合塑料作为高炉还原剂进行二次利用或被掩埋处理。这一新技术可使得占废旧家电产品总量约30％的聚丙烯在家电产品上得到二次利用。

回收混合塑料

令人不安的是,我们制造的塑料垃圾中,只有一小部分会被回收利用,然而由化石燃料制成的新塑料却在不断增长。这种日益恶化的情况不断催促着科学家,希望他们能寻找新方法来应对长久以来一直存在的塑料回收问题,这其中就包含回收混合塑料的难题。但他们面临着一个根本性的化学难题:当不同的塑料熔化在一起时,各种单体会像油和水一样彼此分离。

混合废塑料和餐厨废油添加甲醇共催化裂解制备生物基烃类的研究

为了将农业生产中的废塑料和餐厨废油更好地进行资源化利用,以农业混合废塑料和餐厨废油为原料,NaY分子筛为催化剂,探究在不同的反应温度下甲醇添加量对混合废塑料和餐厨废油共催化裂解制备生物基烃类的影响。以液体产物产率、可燃气体产量、液体产物酸值、催化剂结焦率为指标,确定了混合废塑料和餐厨废油共催化裂解的最佳反应条件,同时对最佳反应条件下所得液体产物的组成进行了分析,对比了液体产物和生物柴油的理化指标,并对混合废塑料和餐厨废油共裂解反应机制进行了分析。结果表明:添加甲醇总体上有利于提高液体产物产率,降低液体产物的酸值、可燃气体产量和催化剂结焦率;混合废塑料和餐厨废油共催化裂解的最佳反应条件为反应温度440℃、甲醇添加量5%,在此条件下液体产物产率为78.52%,液体产物酸值(KOH)为0.59 mg/g,催化剂结焦率为6.06%;与未添加甲醇相比,添加5%的甲醇后,液体产物的组成成分中芳香烃和烯烃相对含量均降低,而烷烃相对含量显著增加;液体产物(烃类燃油)性能优于生物柴油;在添加5%甲醇条件下,混合废塑料和餐厨废油在NaY分子筛催化剂作用下可能发生协同加氢反应,促进了烷烃的生成。综上,混合废塑料和餐厨废油添加甲醇共催化裂解是制备烃类燃油的有效途径。

美国科学家将交联剂用于混合废塑料回收过程

回收混杂在一起的不同类型的废塑料是非常困难的。分离需要大量的工作,但回收的混合废塑料之间的结合力较弱,通常不适合重复使用。为了让废塑料更好地混合,由美国科罗拉多州立大学的Eugene Y.X.Chen、哥伦比亚大学的Sanat Kumar和Tomislav Rovis领导的科研团队,将通用动态交联剂分子引入到回收过程,混合废塑料之间的结合力得到增强,这些废塑料包括低密度聚乙烯和高密度聚乙烯。

常见塑料溶解性能研究及其混合物的选择性分离

以常见塑料为原料,以有机物为溶剂,研究了塑料在有机溶剂中的溶解性能,提出了选择性分离混合塑料的方案。结果表明,实验所选用的塑料在有机溶剂中的溶解性能和溶解条件不同;可利用塑料与有机溶剂的相容性差别分离混合塑料。

废旧PP/PE混合塑料热解动力学研究

在非等温条件下对聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)混合组分进行热重实验,热解温度段选择3组不同起始、结束温度节点,探究同一条件下不同热解温度段的选择对热解动力学结果的影响。3个热解温度段选用全阶段、失重阶段的和快速失重阶段。利用无模型法研究PP/PE混合塑料热解过程的动力学参数,在升温速率为10 K/min的条件下,利用模型拟合法得到3个热解温度段的机理函数。将无模型法得到的活化能作为逻辑参考,总结3个热解过程机理函数为随机成核随后生长模型,为混合塑料热解过程为一段式的热解设备的工艺参数、内部反应条件设计提供参考。

混合废塑料与煤共热解过程中氯的释放特性和机理

研究了煤与废塑料共热解过程中氯的释放特性以及不同热解条件下焦炭的产率.结果表明,氯的释放率及焦炭产率与热解温度、废塑料的加入量、恒温时间有关.通过和煤与PVC共热解氯的释放特性进行比较,分析了这些因素的影响趋势,并对这种特性的产生机理进行了探索,提出了表观动力学方程.实验结果显示,在废塑料加入量较大时(如4%),即使高温热解焦碳中氯的残留量也比较高(0.079%),但增加恒温时间可以使残留量继续降低,即控制恒温时间能够控制氯在焦炭中的残留量.