低成本快速高效固廢循環再利用等離子體技術檢視原始碼討論檢視歷史

來自 新浪網 的圖片

低成本快速高效固廢循環再利用等離子體技術環境材料。

關鍵詞： 固廢回收、等離子體技術、反應快速

應用領域

廢舊紡織纖維的高值循環利用

成果簡介

白色污染，因不可降解高分子材料的隨意丟棄與不健全的回收機制產生的環境污染物，已是當下環境污染問題中被老生常談的一個問題。白色污染帶來的危害離我們並不遙遠。例如，丟棄的塑料流入海洋後，在海水、陽光等共同作用下，破裂為顆粒，形成微塑料甚至納米塑料。這些小顆粒被魚類食用，魚類又被我們享用。所以，不誇張地說，「天道有輪迴」，我們吃進了自己丟掉的塑料垃圾。需要說明的是，白色污染這個說法稍有不妥。因為廢棄塑料品只是放錯位的資源。近些年這樣的提法已經少了很多。當下我們還在加大針對塑料品的環保力度：可降解塑料的研發愈發火熱，市面上也出現了不少紙制替代品。但是，不可降解高分子材料的長期使用與積累仍然留下了大量待處理的廢棄塑料。如應對新冠疫情產生的廢棄口罩以及退役鋰電池中廢舊隔膜材料。這些塑料在環境中自然降解需要超過500年之久。若放任不管，我們以後恐怕只能生活在塑料的海洋中了。 除塑料製品的回收利用外，傳統處理「白色污染」的方法是填埋與焚燒。填埋只是緩兵之策，並不治本；焚燒雖能抹除廢棄物，但燃燒往往增加碳排放、產生有毒氣體、消耗大量能源，無法可持續利用。近年來主要通過機械回收和化學回收兩種方法以分解不可降解高分子材料。但機械回收需預分類等多個循環步驟，回收成本高；化學回收則需要設計各種專屬催化劑，且催化劑壽命有限，大規模處理各種高分子材料存在困難。申請人結合微波技術，開發了碳纖維引子產生等離子體，碳纖維吸收微波後，碳纖維表面（特別是尖端處）會累積大量電子。當聚集的電子足夠多時，它們產生的強大電場可將一些電子脫離碳表面而進入到附近氮氣中，造成氣體分子電離、加速、碰撞。最終形成等離子放電。一旦發生等離子體放電，碳纖維表面溫度將於數秒內升至3000 K以上 ，並將隔膜廢料、廢舊塑料等快速炭化同時產出氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烯等化工生產的高價值氣體原燃料，其中氫氣高達40%。申請人提出該技術有以下優勢：1)微波等離子炭化過程具有自增強特點。由於高分子炭化後形成的余碳會附着在碳材料表面，提高表面崎嶇程度，使下次放電更劇烈，炭化效果更好；2)等離子體放電引起的高溫只在碳材料表面，而盛放碳材料的反應器器壁溫度在炭化過程中未發生明顯變化。因此，反應器無需使用耐高溫材料，便於降低製造成本；3)微波等離子體炭化過程可於數秒內完成，便於兼容新能源轉化來的間斷性電能。該技術能在數秒之內將常見不可降解塑料轉變為高度石墨化的碳與多種化工原料。

經濟效益與社會效益

不可降解高分子材料的長期使用與積累留下了大量待處理的廢舊固棄物。此外，新冠疫情產生的廢棄口罩以及大量退役鋰電池中廢舊隔膜材料也大大增加了白色污染物的總量。不可降解塑料在環境中自然降解需要超過500年之久。該技術實現減少碳排放、加速碳循環、邁向碳中和、創建無廢城市等多項經濟效益與社會效益。