碱性熔盐热解混合废塑料制油：熔盐碱度与塑料分子结构对产物调控机制的揭示

针对废塑料热解制油过程中传热效率低、产物品质差等问题，华中科技大学团队创新性采用NaOH-Na2CO3碱性熔盐体系，系统探究了熔盐碱度与塑料分子结构（PE/PP/PVC/PS）对产物选择性的调控机制。研究发现该体系可实现>99%氯固定、H2占比>80%的气体升级，并通过β-断裂和芳构化路径分别定向生成α-烯烃和BTX类产物，为混合废塑料高值化回收提供了新策略。

　　

随着全球塑料产量较1950年增长200倍，废塑料年回收率不足20%的现状引发严峻挑战。传统填埋和焚烧方式资源利用率低，而热解技术虽能将废塑料转化为燃油和化学品，却因塑料导热性差（0.1–0.5 W/(m·K)）导致传热效率低下、停留时间延长，最终造成焦炭产率升高、油品质量下降。针对这一瓶颈，华中科技大学的研究团队在《Fuel》发表论文，创新性地采用碱性熔盐（NaOH-Na₂CO₃）作为热传导介质，系统揭示了熔盐碱度与塑料分子结构对产物分布的调控规律，为混合废塑料的高效转化提供了新思路。

研究团队通过热重分析（TGA）、气相色谱-质谱联用（GC-MS）等技术，对比分析了聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）在400–500℃下的热解行为。重点关注熔盐碱度对氯固定效率、氢转移反应的影响，以及塑料分子骨架（如C-C键、C-Cl键、苯环结构）与产物选择性的构效关系。

材料与方法
选取PE瓶、PP瓶、PVC板和PS球四种占全球产量70%以上的塑料，经清洗破碎后与NaOH-Na₂CO₃（高碱度）或Na₂CO₃-NaCl（低碱度）熔盐混合，在管式反应器中考察不同温度下的产物分布。通过氯元素平衡分析评估脱氯效率，结合产物指纹图谱解析反应路径。

熔盐碱度对热解行为的调控
NaOH-Na₂CO₃体系展现出双重优势：其强碱性使PVC热解产生的HCl捕获率达>99%，并通过碳-碱相互作用催化产氢（H₂占比>80%）。相较之下，Na₂CO₃-NaCl体系的氯固定能力显著降低。

塑料分子结构导向产物选择性
• 聚烯烃（PE/PP）：熔盐促进β-断裂反应，使α-烯烃成为主导产物（PE达31.06%）；
• 芳香族塑料：PVC脱氯后生成共轭多烯，最终芳构化为苯、甲苯、二甲苯（BTX）；PS则通过断链生成苯乙烯单体（48.89–64.03%）。

混合塑料的交互反应机制
PE/PP共热解时产物分布呈线性叠加，而PVC-PS组合存在显著交叉反应：PVC释放的HCl与PS裂解生成的苯乙烯发生二次反应，导致乙苯/α-甲基苯乙烯产率升高。熔盐通过捕获HCl和调控氢自由基分布，使苯乙烯单体产率提升142%。

该研究不仅阐明了碱性熔盐体系中塑料分子结构-产物选择性的定量关系，更通过氯固定和氢富集策略，解决了含氯塑料热解的环境风险问题。特别是NaOH-Na₂CO₃体系对α-烯烃和苯乙烯的定向转化能力，为建立"塑料分子结构-熔盐配方-目标产物"的精准调控体系奠定了理论基础。这项技术有望推动废塑料从低效能源化向高值化学品制造的转型，助力循环经济发展。