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零排放闭环相变回收技术:低密度聚乙烯塑料废料升级再造为高性能铺路砖的可持续解决方案
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月12日 来源:Journal of Environmental Chemical Engineering 7.4
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针对低密度聚乙烯(LDPE)塑料回收难题,研究人员开发了一种零排放闭环相变回收技术,通过优化2500 C处理温度及骨料配比,将LDPE废料转化为抗压强度29-36 MPa、吸水率1.3%-3.4%的高性能铺路砖,实现95%回收率,为社区塑料废物管理提供可持续解决方案。
随着全球塑料产量突破4亿吨/年,低密度聚乙烯(LDPE)因其线性碳链结构成为最难回收的塑料之一,传统热解法会产生醛类等有害气体。印度城市每年128万吨塑料垃圾中约40%未被回收,办公场所每日产生9公斤LDPE废料的现实,迫切需开发高效回收技术。
来自印度的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表研究,提出创新性零排放闭环相变回收工艺。该技术通过精确控制150-2500
C温度窗口,使LDPE分子链发生可逆膨胀而非断裂,结合废玻璃粉和飞灰等辅料,成功制备出含70-75%再生塑料的高性能铺路砖。经2年户外实证,产品抗压强度达29-36 MPa,性能优于传统混凝土砖,且实现95%的回收效率。
关键技术包括:1) 相变温度调控系统;2) 办公场所LDPE废料(20-200μm)预处理工艺;3) 复合骨料配比优化;4) 加速老化测试方法。
【材料与实验】
研究采用印度Tamil Nadu的废玻璃粉和飞灰作为骨料,通过10分钟水洗和2小时晾晒预处理LDPE薄膜。实验发现2500
C为最佳加工温度,此时聚合物σ键振动激发形成类液态中间态,冷却后形成致密交联网络。
【性能验证】
机械测试显示,70% LDPE含量的铺路砖抗压强度达36 MPa,吸水率仅1.3%。滑阻系数和浸出实验表明材料符合安全标准,2年暴晒后性能衰减<15%,证实其耐久性。
该研究突破性地解决了LDPE回收中的三大难题:降低预处理成本、提高废料掺比(达75%)、消除有害排放。其闭环设计使废弃铺路砖可重复回收,为办公社区建立"收集-转化-应用"的循环经济模式提供范本,推动实现联合国可持续发展目标(SDGs)中的负责任消费与生产指标。
讨论部分强调,该技术较传统方法节能30%,且避免使用催化剂或高压条件。未来可通过优化骨料级配进一步提升低温性能,但已证实其在热带气候下的适用性。这项来自印度本土的解决方案,为发展中国家塑料污染治理提供了可规模化的技术路径。
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