专利快讯｜华南师范大学：一种废塑料生物资源转化材料及其制备方法和应用

CN115463952A 

一种促进废塑料向次生碳源转化的方法

申请人：华南师范大学

首次公开日：2022-12-13

 

专利摘要

本发明公开了一种促进废塑料向次生碳源转化的方法。其解决当下转化方法对塑料的降解转化效率低下的问题。所述方法操作如下：S1提供废旧塑料制品、过硫酸盐溶液；S2一次等离子体轰击处理；S3进行二次等离子轰击处理，获得等离子活化后的废塑料；S4取出所述等离子活化后的废塑料；S5取所述等离子活化后的废塑料加入所述过硫酸盐溶液中，得到混合液；S6混合液进行水热反应处理。所述一次等离子体轰击处理以及二次等离子轰击处理的功率均为150～250W。所述等离子活化后的废塑料，其表面具有缺陷活性位点。本发明首次结合等离子体技术和过硫酸盐高级氧化技术，通过构造缺陷活性位点的方式，大大提高废塑料向次生碳源转化的转化效率。

 

背景技术

据统计，全球每年生产塑料达3.6亿吨以上，而对塑料的回收利用率不足10％，大量塑料以不同形式和形态进入环境当中，变成塑料污染而成为威胁全球生态环境的重大问题。塑料的化学成分是高分子有机聚合物，其性质非常稳定。目前对于塑料这一类固体废弃物，主要采用填埋和焚烧的方法，但这两种方法普遍存在着处理不彻底和易产生二次污染等问题。面对日益增长的塑料污染物，开发新的塑料处理技术迫在眉睫。由于塑料中含有丰富的碳元素，将塑料降解转化为可利用的碳源被认为是解决塑料污染的有效方法。

目前对塑料的降解主要分为化学法和生物法。化学法主要依靠臭氧氧化、光催化氧化和芬顿/类芬顿氧化等高级氧化技术，通过产生具有强氧化力的自由基对微塑料进行降解。该方法可以对微塑料污染物进行较为彻底的去除，但降解效率较低，且耗费大量的化学试剂，成本较高。生物法主要利用自然界中的塑料降解菌以及体内含有塑料降解菌的昆虫，该类(微)生物可以利用微塑料作为生物生长的碳源，以实现对塑料的降解和利用。该方法处理成本低、无二次污染，但处理周期较长，且(微)生物对微塑料的降解具有选择性，难以实现对微塑料污染的广谱性去除。

最新研究表明，过硫酸盐高级氧化技术可以通过活化价格低廉的过硫酸盐，产生硫酸根自由基等活性基团对微塑料污染物进行有效降解。相较于传统高级氧化技术所生成的羟基自由基，硫酸根自由基具有更高的氧化还原电位，这更有利于对化学稳定性较高的塑料进行高效降解，缩短反应周期。另一方面，硫酸根自由基具有比羟基自由基更高的环境稳定性，这使得过硫酸盐高级氧化技术更能适应复杂的水体环境，在塑料污染控制领域具有更广阔的应用前景。当下转化方法不能对塑料进行处理，导致塑料中无缺陷反应位点，使得对塑料的降解转化效率低下。

 

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的对塑料的降解转化效率低下的问题，而提出的一种促进废塑料向次生碳源转化的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中塑料向次生碳源转化的方法采用将等离子体技术和过硫酸盐高级氧化技术相结合的模式来对废塑料进行降解转化。通过离子轰击处理，使塑料有机聚合物骨架上产生缺陷位点，在轰击过程中，等离子体破坏塑料分子稳定的化学结构，在塑料表面构建反应活性位点，通过于塑料分子结构中引入缺陷作为缺陷活性位点，显著降低塑料降解转化的反应壁垒。

2、通过将富含缺陷活性位点的废塑料转移至含有过硫酸盐的水热反应釜中，过硫酸盐在高温下被活化，并产生具有强氧化能力的硫酸根自由基和羟基自由基，这些自由基与等离子活化后的废塑料上的缺陷活性位点结合，从而对塑料进行进一步地降解，促使其转化成次生碳源溶液。

综上，本发明的转化方法首次将等离子体技术和过硫酸盐高级氧化技术相结合来对废塑料进行降解转化，先通过等离子体轰击塑料，于塑料分子的表面创造大量降解活性位点，之后通过热活化过硫酸盐产生氧化性自由基对富含降解位点的废塑料进行降解，从而实现由废塑料向次生碳源的高效转化。