尹凤福,庄虔晓,常天浩,孙启坤

外卖塑料包装热解动力学研究——基于无模型和模型拟合法

尹凤福*,庄虔晓,常天浩,孙启坤

(青岛科技大学机电工程学院,山东 青岛 266100)

在非等温条件下对外卖包装中的塑料组分进行热重实验,结果显示单组分聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)和聚苯乙烯(PS)及其混合物(PP/HDPE/PS)的热解过程一步完成.针对混合塑料的复杂热解反应过程,提出了一种无模型方法和模型拟合法结合逐步获得完整动力学参数的方法,使结果更具可信度.采用无模型方法(K-A-S、F-W-O和Starink)研究了单组分及其混合物热解过程的动力学参数,得到PP、HDPE、PS和PP/HDPE/PS热解过程的平均活化能()分别为224.7, 238.5, 194.1和179.3kJ/mol.在升温速率为20K/min条件下,以无模型方法得到的活化能和模型拟合法(Malek和C-R)结果作为逻辑判定依据,总结了单组分及其混合物的热解机理均属于随机成核随后生长.分析了动力学参数间存在的补偿效应,并构建了补偿效应方程.本论文的研究可为外卖塑料垃圾热解工艺参数的优化和热解反应器的设计提供有力的支撑.

外卖垃圾；热解特性；动力学参数；热解机理；补偿效应

2018年,全球塑料产量接近3.6亿t,其中包装在塑料消费中占最大份额[1-3].随着互联网与电商平台的迅速发展,外卖逐渐成为一种新的消费方式,外卖包装中的餐具和打包袋大多为塑料制品,餐盒中聚丙烯(PP)和聚苯乙烯(PS)材质使用比例在70%以上,两种材质餐盒以绝对性优势占据市场,打包袋中HDPE以95%以上的使用比例占有主导……