废旧塑料颗粒摩擦荷电特性及静电分选研究
发布时间：2020-11-11 22:10
随着消费节奏的加快,废旧塑料日益增加。在这些废旧的塑料中有90%是可以被回收利用的可塑性塑料,因此针对这些废旧塑料回收利用的研究具有重要意义,同时也迫在眉睫。摩擦静电分选是一种干法分选方式,其主要基于物质表面的电学性质差异完成对不同物质的分离提纯。在分选回收过程中可以保留物质原有性质,且能耗小,无二次污染,适合废旧塑料的分选回收。本文以四种原生塑料和三种实际废旧塑料为研究对象,对塑料的流化摩擦荷电机理、不同组分下的流化荷电特性进行了研究,并利用实验室摩擦电选装置进行了不同塑料组分下的分选研究。四种原生塑料以及三种实际塑料的流化摩擦荷电特性研究结果表明,原生塑料荷正电序列依次为PE、PP、PET、PVC;实际塑料的荷正电序列为PP、PET、PVC。不同原生塑料二元混配流化摩擦荷电速率研究表明:五种组合下的流化荷电速率大小依次为PE-PVC、PP-PVC、PE-PET、PP-PET、PET-PVC。同时五种组合下的饱和荷质比大小顺序与流化荷电速率顺序一致。借助XPS分析仪器从微观角度对PE、PP、PET三种原生塑料与PVC摩擦前后的表面元素跟踪分析表明,荷电过程中伴随着PVC表面独有的Cl元素转移到其它三种塑料表面,从微观上证实了流化荷电过程中有物质转移。同时,通过电化学的方法,将摩擦之后带有负电荷的PVC颗粒分别加入H~+、Cu~(2+)溶液中,发现溶液内pH值升高、电流增加,并在PVC表面检测到Cu单质,实验结果表明荷电PVC颗粒使得溶液内增加了可以发生还原反应的电子,而电子最初来自流化摩擦荷电过程中塑料表面电子的转移及积聚。塑料化学结构中的侧链官能基团电负性决定着塑料摩擦荷电过程中的荷电特性。基团电负性越大,塑料表面越易得到电子,摩擦荷电过程中越倾向于荷负电。不同塑料摩擦荷电过程中,侧链基团电负性差值的大小决定着两者摩擦荷电过程中的荷电速率以及饱和荷质比的大小。电负性差值越大,电子可转移的能力越强,荷电速率越快,颗粒饱和荷质比越大。在对原生塑料不同组分以及影响因素的分选探究基础上,开展了两组分以及三组分实际物料的静电分选。其中两组分PP-PVC混合物料分选时,获得的正负极产品品位达到PVC 95.79%、PP 86.90%,回收率分别为87.02%、95.71%。PP、PET、PVC三组分混合物料分选时,采用Design-Expert软件设计的响应面实验结果表明,流化时间为240 s,流化气速2.73 m/s以及分选电压60 kV时达到最优分选效果。最优实验条件下所得到的PP、PET、PVC产品的品位分别达到80.28%、79.18%、80.17%,回收率分别为89.86%、88.24%、85.88%。该论文共有图53幅,表16个,参考文献91篇。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X705
【部分图文】：
Research Background）原料经过加聚或是缩聚反应生成的一大类气的 4%被用来生产这些塑料单体原料[2]多以及质量轻等优点，因此在建材、包装用(图 1-1)[3]。但随着我国塑料生产与使用料得不到合理的处理被肆意堆放掩埋，释时造成了严重的环境污染与资源浪费[4]。（具有加热软化、冷却硬化的特性，且这 90%的比例，在这 90%的塑料中主要是以烯（PP）和聚苯乙烯（PS）为主，其次氰（ABS）和聚甲醛（POM）等[5, 6]。因其是热塑性塑料的回收利用，尽量减少环
但随着我国塑料生产与使用量的逐年增长（图1-2），大量的废弃塑料得不到合理的处理被肆意堆放掩埋，释放出有毒气体不仅致使土壤变质，同时造成了严重的环境污染与资源浪费[4]。然而在废弃的塑料制品中，热塑性塑料（具有加热软化、冷却硬化的特性，且这一过程是可逆的，可以反复进行）占到近 90%的比例，在这 90%的塑料中主要是以聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）为主，其次是聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、丙烯氰（ABS）和聚甲醛（POM）等[5, 6]。因此，应高度重视塑料的回收利用，尤其是热塑性塑料的回收利用，尽量减少环境负荷，最大限度的利用石油资源[7]。图 1-1 塑料消费领域Figure1-1 Area of plastic consumption图 1-2 近年塑料制品产量Figure1-2 Production of plastic products in recent years
图 1-3 技术路线图Figure1-3 The technology roadmap课题主要从塑料的荷电基础分析以及分选探究两个方面展开实验过流化摩擦的荷电方式，对原生塑料的荷电特性进行实验探究。首物料为基础得到不同塑料摩擦过程中的荷电速率和饱和荷质比。其基础上对三组分混合塑料流化摩擦状态下的荷电分布进一步探索分静电分选实验奠定基础。最后实验借助 FT-IR、XPS 分析仪器对之后产生电荷的机理进行进一步深入探究，以塑料聚合物官能团电，对摩擦过程中的电子或物质转移进行宏观的表征并与荷电速率或立函数关系。分选探究主要是分析流化摩擦荷电以及静电分选过程作因素对最终分选结果的影响，分别以两组分混合塑料以及三组分探究，以期达到最佳的分选效果。新性（Innovation）课题是从原生塑料物料的荷电特性出发，以单体官能基团电负性为荷电机理进行分析，尝试建立两种不同塑料之间在基团电负性上的
【参考文献】
本文编号：2879811
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X705
【部分图文】：
Research Background）原料经过加聚或是缩聚反应生成的一大类气的 4%被用来生产这些塑料单体原料[2]多以及质量轻等优点，因此在建材、包装用(图 1-1)[3]。但随着我国塑料生产与使用料得不到合理的处理被肆意堆放掩埋，释时造成了严重的环境污染与资源浪费[4]。（具有加热软化、冷却硬化的特性，且这 90%的比例，在这 90%的塑料中主要是以烯（PP）和聚苯乙烯（PS）为主，其次氰（ABS）和聚甲醛（POM）等[5, 6]。因其是热塑性塑料的回收利用，尽量减少环
但随着我国塑料生产与使用量的逐年增长（图1-2），大量的废弃塑料得不到合理的处理被肆意堆放掩埋，释放出有毒气体不仅致使土壤变质，同时造成了严重的环境污染与资源浪费[4]。然而在废弃的塑料制品中，热塑性塑料（具有加热软化、冷却硬化的特性，且这一过程是可逆的，可以反复进行）占到近 90%的比例，在这 90%的塑料中主要是以聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和聚苯乙烯（PS）为主，其次是聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、丙烯氰（ABS）和聚甲醛（POM）等[5, 6]。因此，应高度重视塑料的回收利用，尤其是热塑性塑料的回收利用，尽量减少环境负荷，最大限度的利用石油资源[7]。图 1-1 塑料消费领域Figure1-1 Area of plastic consumption图 1-2 近年塑料制品产量Figure1-2 Production of plastic products in recent years
图 1-3 技术路线图Figure1-3 The technology roadmap课题主要从塑料的荷电基础分析以及分选探究两个方面展开实验过流化摩擦的荷电方式，对原生塑料的荷电特性进行实验探究。首物料为基础得到不同塑料摩擦过程中的荷电速率和饱和荷质比。其基础上对三组分混合塑料流化摩擦状态下的荷电分布进一步探索分静电分选实验奠定基础。最后实验借助 FT-IR、XPS 分析仪器对之后产生电荷的机理进行进一步深入探究，以塑料聚合物官能团电，对摩擦过程中的电子或物质转移进行宏观的表征并与荷电速率或立函数关系。分选探究主要是分析流化摩擦荷电以及静电分选过程作因素对最终分选结果的影响，分别以两组分混合塑料以及三组分探究，以期达到最佳的分选效果。新性（Innovation）课题是从原生塑料物料的荷电特性出发，以单体官能基团电负性为荷电机理进行分析，尝试建立两种不同塑料之间在基团电负性上的
【参考文献】
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2 周炳炎;郭琳琳;李丽;于泓锦;;我国塑料包装废物的产生和回收特性及管理对策[J];环境科学研究;2010年03期
3 大井英节,晨洋;废塑料的干式分选[J];国外金属矿选矿;2001年06期
4 周卫平,龙正宇;塑料污染及其治理对策[J];现代化工;2000年06期
5 黄发荣;高分子材料的循环利用[J];上海化工;1998年20期
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本文编号：2879811
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