论文摘要
随着社会经济的发展,城市固体废弃物总量大幅度增加,其中废塑料增长速度最快,年增长速度达到了10%左右。这些废塑料的光降解和生物降解性能都很差,若长期堆置,它们就会通过大气、水体和土壤参与到生态系统的物质循环,影响到人体健康,具有潜在的、长期的危害性。同时,现在全球能源形势越来越紧张,如果能将废塑料作为二次能源回收再利用,就可以从一定程度上缓解能源压力。目前对废塑料处理的研究重点定位于循环再利用,其中包括材料回收利用、化工原料回收利用和能源回收利用。对于后两者来讲,典型的研究课题是废弃塑料的热分解油化技术和固体燃料的燃烧发电技术。废弃塑料的热分解油化虽然在小规模的实验上取得成功,但是就目前技术工艺水平而言,实现工业化还存在着一些问题。另外,塑料的发热量高,且随种类的不同而变化,从而造成燃烧炉操作的困难。要实现规模化发电,有时会出现燃料不足等问题。因此,目前对废塑料可行的处理方法就是材料回收利用,即废塑料的炭化热分解处理技术。塑料是一种很复杂的有机化合物,在其炭化热分解过程中随着温度的变化会发生很多非常复杂的反应。为了解塑料的热分解机理,本文对PET、PS、PE和PVC进行了热分解动力学研究,即测定了上述几种塑料在一定温度区间下的重量变化,实验结果分别用第n阶反应模型和ASTM E698模型对实验数据进行了模拟。我们发现第n阶反应模型对四种塑料的热分解过程的模拟都达到了很高的程度,而ASTM E698对热分解过程的模拟效果并不理想,但是其对PET和PS的模拟要好于PE和PVC。本文还求解了几种典型塑料的反应速率和热分解参数,根据这些参数预测了所得产品的分布,这些信息对合理选择反应器、优化反应器的设计和操作将起到非常重要的作用。在用KOH化学活化法制备聚碳酸酯基活性炭的实验中,发现在相对压力P/Ps=0.45～0.7的范围内,高的热分解温度(＞600℃)可以使聚碳酸酯基活性炭的吸附能力迅速增加,而且最大吸附量也随之增加。当热分解温度和PC/KOH质量比都较高时,孔的分布范围变广,促进了中孔和大孔的形成。活性炭的产率在40%以上,且可以得到高比表面积的活性炭。