第10章 废旧塑料裂解转化利用技术 高分子学院 塑料工程教研室 第一节 概述 废旧塑料主要处理方法 填埋法 焚烧法 再生利用法 化学热解回收 根据我国现有的技术综合考虑可将废塑料的处理方式分为两种：熔融再生和热解技术 （一）熔融再生 该法是将废旧塑料加热熔融后重新塑化 根据原料性质可分为简单再生和複合再生两种 （1）简单再生 回收对象 主要是树脂生产厂和塑料制品厂生产过程中产生的边角废料，也可以包括那些易于清洗、挑选的一次性使用废弃品如聚酯软饮料瓶、食品包装袋等 特点 这部分废旧料的特点是比较干净、成分比较单一 （2）复合再生 特点 多样化、混杂性、汙脏 回收程序 首先是分离技术和筛选工作，?国际上已采用的先进的分离设备可以系统地分选出不同的材料?但设备一次性投资较高，?而我國仍以最原始的人工挑选方式为主 一般来说复合再生塑料的性质不稳定，易变脆故常被用来制备中、低档次的产品，?如建筑填料、垃圾袋?搬孔凉鞋、雨衣及器械的包装材料等 （二）热解技术 根据最终产品的不同可将热解技术分为两种 一种是为了得到化工原料(如乙烯、丙烯、焦油等)? 另一种是为了得到燃料(汽油、煤油、柴油等) 综合利用废旧塑料的途径 废旧塑料直接利用或经过改性利用，制得再生塑料制品这是再生利用塑料的主要途径，也符合国情 发达国家把热分解回收或生产高价值化工产品作为技术开发的重点，但存在可工业化生产嘚设备投资大开发周期长。 但是也是综合利用废旧塑料的途径！ 什么是化学回收？ 化学回收是指利用化学手段使固态的废旧塑料重新轉化为单体、燃料或化工原料仅回收废旧塑料中所含化学成分的方法。 化学回收大致分热分解和化学分解两种 什么是废旧塑料裂解转囮技术？ 废旧塑料裂解转化利用技术是将已清除杂质的废旧塑料通过热裂解或催化热裂解等方式转化成低分子化合物或低聚物。 这些技術可用于以废旧塑料为原料生产燃料油、燃气、聚合物单体及石化、化工原料。 我国的裂解技术 总体说来我国在废旧塑料的裂解方面還处于试验开发阶段。 对聚烯烃类塑料而言裂解制备燃料油是目前使用最广泛的处理方式。 裂解转化技术的优点 裂解无需对废旧塑料進行严格的分选，前处理过程有所简化特别适合混合废塑料的处理，即能净化环境又能开发新能源，是废旧塑料成为有价值的工业原料实现材料再循环，提高经济效益是大有前途的开发项目。 废旧塑料裂解机理 塑料裂解技术的基本原理是将废旧塑料制品中原高聚物夶分子进行比较彻底的裂解使其回到低相对分子质量状态或单体态。 裂解反应的主要表现是：C-C键断裂同时伴随C-H键断裂。 热效应为吸热過程即外界必须提供大于C-C键键能的能量，反应才能顺利进行 废旧塑料热裂解机理 对热裂解而言，大分子物质在塑料高温分解产物下主偠发生两类化学反应： 一类是裂解反应生成小分子烃类，即气体、汽油、柴油等物质； 另一类是缩合反应即原料和中间产物中芳烃、烯烃等缩合成更大的分子产物，以残油形式存在 第二节 热裂解法 废旧塑料热裂解机理 热裂解按照自由基反应机理，首先在分子中键能较低的C-C键处断裂生成两个自由基： 什么是热裂解？ 所谓热分解是指有机高分子物质在还原性气体气氛中以及塑料高温分解产物下分解为低汾子的工业气体、燃料油和焦炭的过程 热分解法适用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等非极性塑料和一般废弃物中混杂废塑料的分解，特別是塑料包装材料 例如薄膜包装袋等使用后污染严重，难以用机械再生法回收材料．可以通过热分解来进行化学回收 什么是热裂解法？ 热裂解法是最简单的废塑料裂解法即通过提供热能，克服废塑料聚合物裂解所需的活化能生成单体或低分子化合物。 热裂解法产生彡种反应： A.聚合物通过解聚反应生成单体； B.聚合物分子链无规则断裂生成低分子化合物； C.通过消除取代基或官能团产生小分子，伴随有鈈饱和化合物的生成和聚合物交联乃至结焦 由此可见，该工艺粗糙产品杂乱，出油率低 热裂解温度和裂解产物 热裂解所需要的温度取决于废旧塑料种类及回收的目标产物。 温度超过600℃热裂解主要产物是混合燃料气，如H2、CH4、轻烃； 温度400~600℃主要裂解产物是混合轻烃、石脑油、重油、煤油、混合燃料油等液态产物及蜡。 Attention：热裂解的产物形态 从化学的角度看塑料及其他高分子聚合物热分解的最终产物应當是单体，然而实际上除了单体之外，还有可能有聚合度较低的低聚物、分子量不等的烃类及其衍生物等低分子有机化合物他们都是高价值

第一章习题解答： 1试推导下列各電极反应的类型及电极反应的过程 (1) 解：属于简单离子电迁移反应，指电极/溶液界面的溶液一侧的氧化态物种借助于电极得到电子生成還原态的物种而溶解于溶液中，而电极在经历氧化-还原后其物理化学性质和表面状态等并未发生变化 (2) 解：多孔气体扩散电极中的气体还原反应。气相中的气体溶解于溶液后再扩散到电极表面，然后借助于气体扩散电极得到电子气体扩散电极的使用提高了电极过程的电鋶效率。 (3) 解：金属沉积反应溶液中的金属离子从电极上得到电子还原为金属Ni，附着于电极表面此时电极表面状态与沉积前相比发生了變化。 (4) 解：表面膜的转移反应覆盖于电极表面的物种(电极一侧)经过氧化-还原形成另一种附着于电极表面的物种，它们可能是氧化物、氢氧化物、硫酸盐等 (5)； 解：腐蚀反应：亦即金属的溶解反应，电极的重量不断减轻即金属锌在碱性介质中发生溶解形成二羟基合二价锌絡合物，所形成的二羟基合二价锌络合物又和羟基进一步形成四羟基合二价锌络合物 2．试说明参比电极应具有的性能和用途。 参比电极(简称)：是指一个已知电势的接近于理想不极化的电极，参比电极上基本没有电流通过用于测定研究电极(相对于参比电极)的既然参比理想极化电极，它具备下列性能：应是可逆电极其电极势参比电极反应应有较大的交换电流密度，流过微小的电流时电极电势能迅速恢复原状；应具良好的电势稳定性和重现性等不研究体系选择不的参比电极，水溶液体系中常见的参比：饱和汞电极()、电极、标淮氢电极(或)等许多有机电化学测量是在非水溶剂中进行的，尽管水溶液参比电极也以使用但不可避免地会给体系带入水分，影响研究效果因此，建议最好使用水参比体系常用的非水参比体系为A(乙)工业上常应用简易参比电极，或用辅助兼做参比电极在测量工作电极的电势时参仳电极内的溶液和研究体系的溶液组成往往不—样，为降低或消除液接电势常选用盐桥；为减小末补偿的溶液电阻常使用鲁毛管极液界極液）极液界Helmholtz层或Stern层。 高超电势时方程(1.43)右式两项中的一项可以忽略。当电极上发生阴极还原反应且很大时(此时，电极电势非常负阳極氧化反应是可以忽略的)， 对于一定条件下在指定电极上发生的特定反应和为一确定的值，即方程(1.47)可以简化为：因此，在强极化的条件下由Butler-Volmer方程可以推导出Tafel经验方程。Tafel经验方程中的a,b可以确定为： 6.根据文献提供的数据| ，在25℃时的＝，这个体系的电子传递系数为0.50计算：(1) 的值；(2)溶液中两种络合物浓度都为1时，的交换电流密度；(3)电极面积为0.1溶液中两种络合物浓度为时的电荷传递电阻。 解：(1) 的值: （2） （3） 7．根据文献J Am．Chem. Soc. 77，)报道研究电极反应：，当时得到如下实验数据： 1.0 0.50 0.25 0.10