一种基于力化学和光芬顿联合技术的废弃高分子处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于力化学和光芬顿联合技术的废弃高分子处理方法，其包括以下两个步骤：步骤1、将废弃高分子材料和催化剂混合，进行力化学处理2～14h，降低高分子材料的反应惰性；力化学处理方法可以是球磨法或磨盘研磨；催化剂可以是Fe2O3、FeO、Fe3O4、FeOOH、CuO、Cu2O、CoO、Co2O3、Co3O4、NiO等；步骤2、将力化学处理后的混合料分散在双氧水溶液中，在密闭反应器中进行光芬顿反应，达到降解高分子材料的目的。高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸以及聚对苯二甲酸乙二醇酯。本发明专利技术的方法通过力化学对催化剂和高分子材料进行处理，降低高分子反应惰性，增强催化剂与高分子的接触接触，提高反应速率，减少H2O2的浪费。的浪费。的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种基于力化学和光芬顿联合技术的废弃高分子处理方法


[0001]本专利技术涉及废弃高分子材料处理
，尤其是一种基于力化学和光芬顿联合技术的废弃高分子处理方法。

技术介绍

[0002]由于高分子材料本身的反应惰性，在自然环境中很难自发降解，所以环境中的废弃高分子越积越多，不仅污染环境，还危害动植物的健康。传统的掩埋和焚烧不仅不能有效利用储存在废弃高分子材料内部的碳氢能源，还严重污染土壤、地下水和空气等，所以急需新的技术实现废弃高分子材料的合理处理。热解、加氢裂化和汽化的热催化方法，能够有效的打断高分子链中键能较强碳
‑
碳键，将废弃高分子转化成一系列小分子碳氢化合物，可作为燃料或其他化工原料。但是热催化的反应条件比较苛刻，一般需要高温高压的反应条件，不仅需要耗费大量的能源，对反应设备也有较高的要求。生物降解的方法能够借助微生物的作用，将废弃高分子转化成二氧化碳和水，但是微生物的降解效率不高，需要很长的时间才能实现完全降解，同时微生物对环境的要求也比较高。水解或醇解的方法能够使聚酯类的高分子材料解聚成单体，从而得到回收单体的目的，但是这种方法只适用于聚酯类材料，不能用于稳定性较高、不能水解的高分子材料的回收处理，而且很多废弃高分子产品都是几种高分子材料的混合物，很难由水解或醇解的方法进行处理。
[0003]光催化的方法能够利用半导体光催化剂将太阳能转化为化学能，将吸附在催化剂表面的H2O和O2等转化成
·
OH、
·
O2‑
等自由基，特别是
·
OH具有很强的氧化能力，能够打断高分子中的C
‑
C键，将高分子转化成小分子碳氢氧化合物。但是光催化剂的光生电荷复合了很高，使得整体的光催化反应效率比较低下。一些过渡金属氧化物，比如氧化铁、氧化铜、氧化钴等，除了具有半导体光催化剂的性质外，还能够促进H2O2分解产生
·
OH，与H2O2在光照下构成光芬顿体系，从而产生大量的
·
OH参与反应，促进高分子向小分子的转化。但是由于高分子具有较强的反应惰性，特别是较强的疏水性，在水体系中与催化剂接触性特别差，导致催化剂分解H2O2产生的
·
OH无法与高分子充分接触，大量的
·
OH在未接触高分子之前就失活，导致H2O2的浪费。

技术实现思路

[0004]针对光芬顿法处理废弃高分子时高分子较强的反应惰性致使催化剂和高分子接触性差的问题，本专利技术提供一种基于力化学和光芬顿联合技术的废弃高分子处理方法。
[0005]本专利技术提供的基于力化学和光芬顿联合技术的废弃高分子处理方法，步骤如下：
[0006]步骤1、将废弃高分子材料和催化剂混合，进行力化学处理2～14h。所述力化学处理的方法为球磨法或磨盘研磨。
[0007]所述催化剂为Fe2O3、FeO、Fe3O4、FeOOH、CuO、Cu2O、CoO、Co2O3、Co3O4、NiO、Ni2O3、MnO、M2O3中的至少一种。
[0008]步骤2、将力化学处理后的混合料分散在双氧水溶液中，在密闭反应器中进行光芬
顿反应，达到降解高分子材料的目的。其中，光芬顿反应采用300W氙灯作为光源，反应24h。
[0009]所述高分子材料可以是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸以及聚对苯二甲酸乙二醇酯等。
[0010]优选的是，步骤1中，高分子与催化剂的用量重量比为100:(1
‑
100)。
[0011]所述力化学处理优选为球磨法，具体操作方法是：球磨速度为200
‑
500rpm，球磨方式为顺时针转5～10分钟，然后逆时针转5～10分钟；重复进行前述球磨过程，球磨时间总计为2～14h。
[0012]优选的是，步骤2中，双氧水溶液中H2O2的浓度为1～10mol/L。
[0013]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
[0014]本专利技术针对光芬顿法处理废弃高分子中高分子较强的反应惰性及催化剂和高分子接触性差的问题，首先将催化剂与高分子材料混合物进行力化学处理，利用力化学过程中挤压和扭曲作用，降低高分子的反应惰性，同时将催化剂牢牢的嵌入高分子内部，使其接触紧密，催化剂表面的酸性和碱性位点，催化剂也会与高分子进行反应，降低高分子的分子量等，进一步降低高分子的反应惰性。然后在进行光芬顿反应，使催化剂分解H2O2产生的
·
OH能够与高分子充分有效接触并进行降解反应，提高了降解反应速率，减少了H2O2的浪费，实现废弃高分子的高效降解处理。
[0015]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0016]图1、实施例1的球磨处理前、后的PE和催化剂混合物在溶剂中的分散性。
[0017]图2、聚苯乙烯(PS)、经过力化学处理后的聚苯乙烯(Mech
‑
PS)和经过和催化剂CuO一起进行力化学处理后的聚苯乙烯(Mech
‑
PS/CuO)的分子量分布曲线。
[0018]图3、经过球磨处理的PP和催化剂混合物和未球磨处理的PP和催化剂混合物的降解效果图。
[0019]图4、不同H2O2浓度对PP光芬顿反应的影响效果。
具体实施方式
[0020]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0021]实施例1
[0022]一种基于力化学和光芬顿联合技术的废弃高分子(聚乙烯)处理方法，步骤如下：
[0023](1)将5g催化剂CuO和100g聚乙烯(PE)混合后进行球磨，球磨速度为300rpm，球磨方式为顺时针转10分钟，然后逆时针转10分钟；重复进行前述球磨过程，球磨时间总计为5h。
[0024](2)将球磨后的混合物分散在50ml浓度为1mol/L的双氧水溶液中，在密闭反应器中，采用300W氙灯作为光源，进行光芬顿降解高分子的反应，反应时间24h，最终实现聚乙烯的降解。
[0025]图1为经过力化学(球磨)处理的催化剂(Cat)和聚乙烯(PE)的混合物(Mech
‑
PE/
Cat)和未经力化学处理的催化剂和聚乙烯的混合物(PE/Cat)，将Mech
‑
PE/Cat和PE/Cat分散在水中，通过剧烈的搅拌实验，研究力化学处理对催化剂和高分子接触性的提升。可以看出，在搅拌前(0h)，Mech
‑
PE/Cat中Cat和PE一起分散在水的上方，因为PE有较强的疏水性，且力化学处理使Cat与PE紧密接触在一起。而没有经过球磨处理的PE/Cat，Cat较均匀地分散在水中，PE则分散在水的上方，Cat和PE接触较差。经过4h的剧烈搅拌后，Mech
‑
PE/Cat中Cat仍然与PE本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于力化学和光芬顿联合技术的废弃高分子处理方法，其特征在于，步骤如下：步骤1、将废弃高分子材料和催化剂混合，进行力化学处理2～14h；所述力化学处理的方法为球磨法或磨盘研磨；所述催化剂为Fe2O3、FeO、Fe3O4、FeOOH、CuO、Cu2O、CoO、Co2O3、Co3O4、NiO、Ni2O3、MnO、M2O3中的至少一种；步骤2、将力化学处理后的混合料分散在双氧水溶液中，在密闭反应器中进行光芬顿反应，达到降解高分子材料的目的。2.如权利要求1所述的基于力化学和光芬顿联合技术的废弃高分子处理方法，其特征在于，所述高分子材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乳酸以及聚对苯二甲酸乙二醇酯。3.如权利要求2所述的基于力化学和光芬顿联合技术的废弃高分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：江龙，刘飞，淡宜，黄云，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：