m6米乐app下载苹果:弗吉尼亚理工大学刘国良Science：废塑料变番笕可行！

发布时间：2024-05-19 09:44:10 来源：m6米乐app页面登录 作者：m6米乐com

　　塑料和番笕在质地、外观以及最重要的运用办法方面几乎没有共同点。但在分子水平上，两者之间存在令人惊奇的联络：聚乙烯（PE，当今世界上最常用的塑料之一）的化学结构与脂肪酸的化学结构惊人地相似，脂肪酸被用作化学前体番笕。这两种资料都由长碳链组成，但脂肪酸在链结尾有一个额定的原子团。

　　这种相似性意味着应该能够将聚乙烯转化为脂肪酸（而且在该进程中需求一些额定的进程）来出产番笕。面对的应战是怎么将长聚乙烯链分化成许多短链（但不要太短）以及怎么高效地做到这一点。美国弗吉尼亚理工（Virginia Tech）刘国良教授信任，存在一种新的晋级收回办法的潜力，能够将低价值的塑料废物转化为高价值、有用的产品。

　　今天，《Science》期刊以题为“Chemical upcycling of polyethylene, polypropylene, and mixtures to high-value surfactants”报导了刘国良教授课题组将PE和聚丙烯(PP)转化为脂肪酸的新办法，转化率约为80%，数均摩尔质量别离高达约700道尔顿和670道尔顿。该工艺适用于城市PE和PP废物及其混合物。温度梯度热解是可控地将PE和PP降解为蜡并按捺小分子产生的要害。经过硬脂酸锰的氧化和后续加工，蜡被晋级为脂肪酸。与PE开裂比较，PP开裂产生更多的烯烃蜡并产生更高酸值的脂肪酸。研究人员进一步将脂肪酸转化为高价值、大市场容量的表面活性剂。工业规划的技能经济剖析标明无需补助即可完成经济可行性。本文榜首作者为Zhen Xu和Nuwayo Eric Munyaneza。

　　值得一提的是，这种新办法的构思来源于刘教授在壁炉旁享用冬季的夜晚时，他看着烟雾从火中升起，考虑烟雾是怎么由木材焚烧进程中产生的细小颗粒组成的。虽然出于安全和环境原因，塑料绝对不应该在壁炉中焚烧，但他开端想知道假如聚乙烯能够在安全的实验室环境中焚烧会产生什么。

　　PE不彻底焚烧会像焚烧木头相同产生“烟雾”吗？假如有人捕捉到这种烟雾，它会是由什么制成的？

　　“木柴首要由纤维素等聚合物制成。木柴的焚烧将这些聚合物分化成短链，然后分化成小气态分子，然后彻底氧化成二氧化碳，”，刘教授想“假如咱们相同分化组成聚乙烯分子，但在它们彻底分化成小气体分子之前中止该进程，那么咱们应该取得短链聚乙烯状分子。”

　　在两位博士生Zhen Xu和 Eric Munyaneza 的协助下，他们制作了一个小型烤箱式反响器，能够在其间经过称为温度梯度热解的进程加热PE。

　　在底部，烘箱处于满足高的温度以损坏聚合物链，而在顶部，烘箱被冷却到满足低的温度以阻挠任何进一步的分化。热解后，他们收集了残留物（相似于整理烟囱中的烟灰），发现他们的估计是正确的：它是由“短链PE”或更精确地说是蜡组成的。

　　这是开发将塑料晋级为番笕的办法的榜首步。在添加了包含皂化在内的更多进程后，该团队制成了世界上榜首个用塑料得到的番笕。为了持续这一进程，该团队寻求了核算建模、经济剖析等领域专家的协助。

　　虽然PE是激起该项目构思的塑料，但晋级收回办法也适用于另一种称为PP的塑料（图3）。这两种资料构成了顾客每天遇到的塑料的大部分，从产品包装到食品容器再到织物。本文的新晋级收回办法的一个令人兴奋的特点是它能够一起用于这两种塑料，这意味着没有必要将两者分隔。与当今运用的一些收回办法比较，这是一个首要优势，这些办法需求对塑料进行细心分类以防止污染。因为两种塑料十分相似，这种分类进程或许十分困难。

　　进一步地，根据密度泛函的紧捆绑 (DFTB) 模仿用于取得对 PE 和 PP 温度梯度降解的分子了解，并评价随后的氧化晋级反响（图4）。在从头算分子动力学(AIMD)模仿进程中，模型聚合物链阅历明显的弯曲和动态振动。PE和PP构成烯烃的机制首要是自由基开裂和其次是歧化。结果标明，断链沿着PP链的主链有点随机地产生，而且多个键开裂构成烯烃和烷烃片段（图4A），这项工作中发现的首要中间体也与之前白腊氧化硬脂酸盐的研究结果共同，故氧化途径相似（图4B）。从热力学视点来看，298 K 时不利于 PP 和 PE 构成烯烃（图 4C）根据模型反响，作者运用基团加和法还猜测了ꞵ-开裂的动力学参数和常数。

　　本文展现了一种不运用新式催化剂或杂乱程序的塑料晋级收回新途径。在这项工作中，研究人员们展现了塑料收回串联战略的潜力，这将启示人们在未来开宣布更具构思的晋级收回程序设计。晋级收回技能的另一个优点是它的要求十分简略：塑料和热量。虽然该进程的后续进程需求一些额定的成分将蜡分子转化为脂肪酸和番笕，但塑料的初始改变是一个简略的反响。这有助于进步该办法的本钱效益以及相对较小的环境影响。

　　为了使晋级收回大规划有用，终究产品有必要具有满足的价值，足以掩盖该进程的本钱，并使其比其他收回计划更具经济吸引力。虽然番笕开始看起来或许不是特别贵重的产品，但按分量核算，它们的价格实际上或许是塑料价格的两倍或三倍。现在，番笕和清洁剂的平均价格约为每吨3550美元，聚乙烯的平均价格约为每吨1150美元。此外，对番笕及相关产品的需求与对塑料的需求适当。

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