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作者：张宏斌福建师范大学

学位级别：硕士

我国每年应用于食品、医疗、快递等行业的复合包装物数量巨大,使用的过程中也会产生大量的废弃物。随着资源和环境问题日益严峻,废旧复合包装物的回收和再利用具有重要的资源和环境效益。纸塑铝复合包装物作为使用量最大的一类复合包装... 详细信息

我国每年应用于食品、医疗、快递等行业的复合包装物数量巨大,使用的过程中也会产生大量的废弃物。随着资源和环境问题日益严峻,废旧复合包装物的回收和再利用具有重要的资源和环境效益。纸塑铝复合包装物作为使用量最大的一类复合包装物,目前其废弃物回收的主要手段之一为直接分离再生,但分离再生过程会产生由残余纸浆碎屑、紧密结合的聚乙烯（PE）薄膜与铝膜组成的二次固废（简称“二次固废”）,具有难分离、难处理、难利用等特点。将二次固废制备成优质炭材料是其资源化利用的一个重要方向,不仅能实现铝塑的彻底分离利用,还能够获得廉价的废水处理材料,减少回收过程中产生的污染,达到以废治废的目的。基于此,本研究探讨了废旧纸塑铝复合包装各组份及二次固废的热分解特性及其成炭规律,系统研究了不同活化剂对所制备二次固废源炭材料结构及其对氨氮吸附行为的影响,并探究了微波-改性联用技术对二次固废源炭材料结构和氨氮吸附性能影响,为废旧复合包装物分离过程中二次固废的高效回收利用提供指导。主要研究内容和结论如下:首先,分别研究废旧复合包装中纸塑铝、纸塑、纸以及二次固废的热分解特性,探讨炭化温度对炭材料结构的影响规律,指导二次固废的炭化工艺,研究结果表明:在550-700℃的炭化温度下均可以实现铝箔从废旧复合包装物及其二次固废中的分离回收;二次固废主要成份由PE和铝组分组成;废旧复合包装的热分解存在明显的组分依赖性,纸和PE的最大失重速率温度分别在351℃和475℃,二次固废显示PE为主的热分解特性,随着炭化温度的提高,炭产率略有下降,孔结构增多;在600℃炭化温度下,废旧复合包装物炭化产率为23.70%,高于二次固废炭产率的18.70%,但二次固废的铝产率（35.41%）明显高于废旧复合包装物的铝产率（12.79%）。其次,以具有较强造孔能力的氯化锌、氯化铁和氢氧化钾为活化剂,通过一步化学活化法和分步化学活化法制备二次固废源炭材料,并与废旧复合包装物制备的炭材料进行对比;利用扫描电镜、傅里叶红外光谱和拉曼光谱等分析手段对炭材料孔隙结构及形貌进行研究,并将其作为吸附剂处理氨氮废水。结果表明:炭材料经过活化改性后,介孔的数量明显上升,尤其是经过ZnCl活化后的炭材料上升的最为明显,比表面积可达591.40 m/g,表明ZnCl活化最有效;相较于颗粒内部扩散模型和准二级动力学模型,Lagergren准一级动力学模型能更加准确描述ZnCl活化炭材料吸附氨氮的动力学特性,相关系数（R）高达0.9992,表明该活性炭吸附氨氮的过程是以物理吸附为主;Frendlich等温吸附方程可较好地描述常温下改性炭材料对氨氮的吸附行为,ZnCl活化炭材料吸附氨氮Frendlich吸附平衡常数（K）为0.5366,吸附能力比其他两种改性方法的吸附能力强,表明该吸附过程主要以双分子层吸附为主。最后,研究了微波-改性炭基材料联用技术处理氨氮污染物及其再生利用性能,探究了微波功率和微波时间对炭材料结构、氨氮去除率的影响,并与超声再生的氨氮去除率进行对比。研究结果表明:微波对炭材料的表面官能团和形貌结构影响不大,但会降低炭材料的有序结构;单纯依靠微波的作用难以达到高效去除氨氮的目的,而微波-改性炭基材料联用技术可显著提高对氨氮的去除效率,其中ZnCl活化后去除率明显要高于其他三种炭材料,去除率最高可达到91%;随着再生次数的增多,再生活性炭材料对氨氮的去除率逐渐降低,但经过5次再生后,其去除率仍超过50%。

关键词：废旧复合包装物二次固废炭化吸附再生

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废旧纸塑铝复合包装物及其二次固废的炭化回收研究

引用

塑料科技 2023年第10期51卷 8-12页

作者：陈俊荣倪尔灵张宏斌刘文贵曹长林张健薛珲肖荔人福建师范大学环境与资源学院、碳中和现代产业学院福建福州350117 聚合物资源绿色循环利用教育部工程研究中心福建福州350117 福建省污染控制与资源循环利用重点实验室福建福州350117 福建省环境科学研究院福建福州350013 福建省环境工程重点实验室福建福州350013

直接分离再生是废旧纸塑铝复合包装物常用手段之一,其过程会产生由残余纸浆碎屑、聚乙烯薄膜与铝膜组成的二次固废。采用热解炭化技术研究废旧纸塑铝复合包装各组分及二次固废的热分解特性及成炭规律。结果表明:炭化温度为550~700℃下,... 详细信息

直接分离再生是废旧纸塑铝复合包装物常用手段之一,其过程会产生由残余纸浆碎屑、聚乙烯薄膜与铝膜组成的二次固废。采用热解炭化技术研究废旧纸塑铝复合包装各组分及二次固废的热分解特性及成炭规律。结果表明:炭化温度为550~700℃下,铝箔可从废旧复合包装物及其二次固废中分离回收。二次固废显示聚乙烯薄膜为主的热分解特性,随着炭化温度的提高,炭产率下降,无序结构比例增加,纤维结构被破坏,孔结构增多。炭化温度为600℃下,废旧复合包装物炭化产率为23.70%,比二次固废炭产率高,但二次固废的铝产率(35.41%)高于废旧复合包装物的铝产率(12.79%)。

关键词：废旧复合包装物二次固废热解炭化炭产率

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