PET废塑料的高效、绿色机械化学解聚

来源 :年全国有机固废处理与资源化利用高峰论坛论文集 | 被引量 : 0次 | 上传用户:elong_ctu
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据统计,2017年全球塑料的总消费量约80亿吨,巨大的消费量不可避免地形成了巨量的塑料废弃物,约70%的塑料在全球范围内被丢弃,对土壤、海洋造成了严重的影响1,因此,对废塑料进行资源循环利用是迄今人类社会面临的一个重要课题。聚对苯二甲酸乙二酯(PET)塑料是当今全球使用量最大的饮料包装材料,全球每年的消费量约为3700万吨,并且以每年15%的速度增加2。PET的回收再利用主要以传统的机械加工生产纤维方法为主;经过几次利用后,最终作为垃圾进行填埋处置。但由于PET废塑料具有很好的耐久性和抗生物降解性,其在自然环境中自行降解难度大,这种机械加工再使用的方法既造成资源的极大浪费,又产生严重的环境问题。相较而言,PET的化学法再循环过程是把废塑料经过化学方法解聚得到单体,再重新聚合生产新PET塑料,从而实现其理想的闭环完全循环利用(如图1所示)。尤其对于机械加工无法循环的共聚、复合或涂层等非单一PET产品,化学法循环可以从根本上解决这些技术难题。目前,已有一些商业化应用化学法再循环PET废塑料的专利技术,如糖解技术,但是存在对PET原料的纯度要求高、工艺复杂、使用大量溶剂和生产成本高等缺点3;且其专利技术被欧美日等发达国家垄断4。因此,低成本、高效、绿色的PET废塑料化学再循环生产单体技术开发仍是我国该领域的技术瓶颈。亟待大力发展我们自己的高效、绿色和低成本的PET化学再循环技术。利用机械化学法解聚PET聚酯生产单体鲜有报道。我们利用机械化学技术对于PET废塑料成功地进行了解聚预实验。此外,根据PET废塑料处理量的大小,可灵活选择振荡式、行星式、滚筒式或卧式等不同类型的球磨机,开展解聚PET转化为单体的研究与生产。通过预实验发现200微升的浓硫酸(98%)与2克PET塑料片(小于5×5mm2)在25Hz下球磨30分钟,PET的转化率为100%,对苯二甲酸的选择性为95%。利用氢氧化钠固体和PET片混合,滴加200微升甲醇球磨60分钟,PET的转化率为100%,对苯二甲酸钠的选择性为93%5。此外,在前者的基础上加入甲醇继续球磨30分钟,可以促使难以纯化的对苯二甲酸转化为容易纯化的对苯二甲酸二甲酯(DMT),转化率为67%,使得绿色高效的机械化学法在降解聚酯类废塑料领域中向实际应用迈进了一大步。
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