汽车破碎残余物中塑料组分的催化热裂解研究

发布时间：2020-07-13 13:10

【摘要】：报废汽车零部件及各总成经拆解后,剩余部分被压缩破碎分选处理,回收其中大部分金属材料后所剩残余物即为汽车破碎残余物(Automobile Shredder Residue,ASR)。随着我国汽车市场的快速发展,报废汽车数量将会迎来爆发性增长,由此必将产生大量ASR。热裂解处理工艺从环保、生产效率及经济效益角度而言是目前针对ASR处置较为妥善的方法之一。ASR组分类型和占比复杂多变,如何设计合理高效的ASR热裂解处理工艺是目前相关研究领域内的热点问题。本文以ASR中塑料组分占比较高这一特征作为研究切入点,通过热重分析和Kissinger法探究了ASR及其塑料组分之间的热裂解动力学关系;通过催化热裂解实验验证了镍(Ni)基催化剂可降低ASR及车用工程塑料热裂解反应活化能,提高轻质可燃气体产出量。在热裂解反应实验结束后对实验中产生的固体产物(残余物)进行了重金属浸出实验和固化稳定实验,分析了磷酸二氢钠(NaH_2PO_4)、二硫代氨基甲酸盐(SDD)和乙二胺四乙酸(EDTA)三种固化剂对于ASR热裂解固体产物的固化效果。研究表明:ASR及其塑料组分热重实验中失重反应曲线变化规律相似,且二者反应活化能随反应转化率变化的趋势同样具有相似性,上述现象为本文提出利用塑料组分初判ASR整体热裂解行为的计算模型提供了实验依据;催化热重分析实验中,镍基催化剂降低了报废汽车破碎残余物在热裂解反应时的活化能,最高可降低111.8 kJ/mol;催化热裂解实验中,H_2、C_2H_6、C_2H_4、C_3H_8和C_3H_6等气体产量分别提高约39.32%、40.57%、31.98%、47.32%和37.23%;重金属稳定固化实验中,热裂解实验固体产物在三种固化剂的作用下,其含有的Pb、Cd、Ni、Cr、Cu、Zn、Hg、As八种重金属元素浸出浓度相比于原浸出液浓度均明显下降并达到国家相关环保要求。上述研究结果为未来通过催化热裂解工艺大规模处理组分复杂多变的ASR及报废车用工程塑料提供了前期理论基础及实验依据。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X705
【图文】：

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