综述：聚合物的共热解：最新进展、挑战与展望

这篇综述系统探讨了聚合物（塑料/轮胎）与生物质/煤共热解（co-pyrolysis）技术的研究进展，重点分析了协同效应（synergistic effects）、动力学机制（kinetics）、催化剂（HZSM-5/AC等）对产物（油/气/炭）的影响，为废弃物资源化提供了创新路径。

　　

聚合物的共热解：从废弃物到高值资源的转化之路

摘要

随着全球塑料和轮胎废弃物激增，共热解技术因其高效转化特性成为研究热点。通过将聚合物（如聚乙烯PE、聚丙烯PP）与生物质或煤协同处理，不仅能提升液体燃料产率（如HDPE热解油达98.1 wt%），还能显著降低有害物质排放（如PVC脱氯效率78.1%）。

聚合物热解基础

塑料热解特性：

• 聚烯烃（LDPE/HDPE/PP）在500°C下液体产率超95 wt%，主要生成烷烃和烯烃（如C₃H₆）。
• 含氯/氧聚合物（PVC/PET）则面临挑战：PVC释放腐蚀性HCl，PET产生32 wt%残炭。

轮胎热解：
天然橡胶衍生的d-柠檬烯（含量21.2%）是轮胎油高值组分，但硫残留需深度处理。

共热解协同效应

与生物质共热解：

• 塑料作为氢供体，将生物质油氧含量从40%降至<10%，同时提升热值（如松木+LDPE油热值达43.4 MJ/kg）。
• 轮胎因碳黑存在使固相产率增加，但抑制了多环芳烃（PAHs）生成。

与煤共热解：
低阶煤与PS以7:3混合时，芳烃产率提升至91.54%，且煤中矿物质可固定PVC释放的氯。

关键影响因素

温度与催化剂：

• 温度＞550°C时，H₂产率提升21.61 vol%；
• HZSM-5催化剂使单环芳烃选择性提高45%，而Fe改性活性炭（AC）可减少催化剂用量50%。

反应器选择：
喷动床反应器处理HDPE-生物质混合料时，焦油产率降低80%，H₂浓度达57 vol%。

产物高值化应用

液体燃料：
甘蔗渣+LDPE共热解油经ZSM-5催化后，汽油范围烃类（C₅-C₁₂）占比64.5%，性能接近商业汽油。

功能材料：
PP-蓝藻共热解炭对亚甲基蓝吸附量达667 mg/g；而废弃口罩热解衍生的3D石墨烯薄膜（4-30层）可实现10 g/g的有机溶剂吸附容量。

机器学习赋能

GBDT模型预测单芳烃产率准确率（R²=0.90），揭示塑料占比60%、催化剂硅铝比20-30时为最优条件。

未来展望

需解决混合塑料分选、氯腐蚀控制等产业化瓶颈，而机器学习与反应器设计的结合将加速工艺优化。共热解技术正推动聚合物废弃物从环境负担向“碳资源”的华丽转身。