废弃医用口罩的热裂解处理

2023-02-10

自2019年新冠疫情爆发以来,口罩的巨大需求也造成了废弃口罩的大量产生,大部分被随意丢弃,不仅造成传播病毒的风险,而且污染环境。将回收的废弃口罩通过热裂解的方式转化为燃料或化学燃料,不仅可以解决环境问题和传播风险,而且可以变废为宝。

在口罩的三部分组成中,无纺布的占比最大,而无纺布的组成材料是聚丙烯,其质量约占口罩总质量的78%,聚丙烯高温裂解是目前最广泛的资源化利用方法,即在无氧或缺氧状态下将废旧聚丙烯在高温下进行彻底裂解,使其从大分子链转化为分子量较小的短链,可以获得各类烃类气体以及液体。

热裂解废弃医用口罩热裂解产物

关于聚丙烯的热裂解机理,普遍认为聚丙烯热裂解为自由基反应机理,主要包括热引发与链断裂两个阶段。在热引发阶段,聚丙烯受热随机裂解,生成分子量不同的烷基自由基;在链断裂阶段,烷基自由基发生β键断裂反应生成烯烃与含有不饱和双键的烷基自由基,烯烃与大分子发生分子间氢转移反应生成烷烃,有不饱和双键的烷基自由基发生β键断裂反应生成二烯烃,最后两个小分子量的自由基结合会发生链终止。

口罩的最佳裂解温度为440°C,此时气体产物收率为23.4wt%,液体产物收率为74.7wt%,正己烷可溶物收率为42.1wt%,固体产物收率为1.9wt%,温度太低会导致热裂解不充分,温度高于440°C时,气体与液体产物收率的变化不大,但液体产物会有少部分发生裂解和缩聚,生成气体与固体。

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