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四川大学王玉忠院士团队提出热固性塑料废弃物高值化利用新策略

2019-06-13    来源:中国节能网
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[ 导读 ]:四川大学化学学院王玉忠院士团队采用以废治废的设计理念,通过简单的物理改性法将废旧的热固性树脂成功制备成一种孔径可调的油水分离材料。该方法不仅为热固性塑料回收利用提供了一种新的理念,而且为油水分离材料的设计提供了一种新的思路。
自上世纪50年代人类大规模生产塑料以来,已经产生了63亿吨塑料垃圾,其中91%的塑料垃圾被直接填埋或排入海洋,造成环境污染和石油资源的浪费。其中热固性塑料由于其稳定的三维网状结构,不熔不溶,更不能在自然环境中降解,给循环利用造成极大困难。寻求一种绿色、节能、高附加值的回收方式是塑料回收领域的一大挑战。

近日,四川大学化学学院王玉忠院士团队采用以废治废的设计理念,通过简单的物理改性法将废旧的热固性树脂成功制备成一种孔径可调的油水分离材料。该方法不仅为热固性塑料回收利用提供了一种新的理念,而且为油水分离材料的设计提供了一种新的思路。



图1 物理法回收废旧热固性树脂制备油水分离材料

在微波加热条件下,使用绿色溶剂NMP对废旧环氧树脂(EP)溶胀得到溶胀树脂(SEP),随后经过微波辅助制孔得到结构稳定的多孔树脂(PEP),PEP孔径均匀分布在80 nm左右。改?#38498;?#26641;脂表面粗糙度从1.8nm增加到63.1 nm,水接触角从81°增加到101°,树脂组成未发生变化,因此在保持热固性树脂良好的物理化学性能基础上可应用于油水分离领域。



图2 EP, SEP和PEP的光学(a)和SEM(b)?#35745;?#21450;多孔PEP形成示意图(c)

在无需外?#21451;?#21147;条件下,PEP依靠油水混合自身重力可实现对油水乳液的高效分离,对粒径为3.5 μm的乳液分离通量达到2306.78 L (m2h)-1,且多次循环使用后,PEP仍保持很高的分离效率和分离通量。



图3 PEP油水分离及循环使用

通过改变溶胀溶剂的组成?#22242;?#27604;可以调控树脂的孔径,从而用来高效分离不同粒径的乳?#28023;?#24403;乳液粒?#38431;?#22810;孔树脂的孔径大小相当?#20445;琍EP的破乳效果最佳。



图4 PEP孔径调控以及对不同粒径乳液的高效分离

此项研究为废弃热固性塑料回收开辟了新的研究途径,拓展了新的应用领域,实现了“变废为宝?#20445;?#24182;为设计孔径可调的油水分离材料提供了一种新思路。该工作以《From waste epoxy resins to efficient oil/water separation materials via a microwave assisted pore-forming strategy》为题发表于《Materials Horizons》,王玉忠院士的博士研?#21487;?#30000;飞为第一作者。

 
 
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