冰箱塑料废弃物热解化学回收：产物收率、组分特征及资源化应用潜力

为解决WEEE（废弃电子电气设备）中难降解塑料的回收难题，研究人员采用热解技术对冰箱机械分选后的塑料富集组分进行化学回收研究。通过中试规模螺旋反应器热解（450°C）获得64.2 wt%富含苯乙烯的有机冷凝物，结合GC-FID、2D-GC-MS等先进表征技术证实产物可替代石化原料。该研究为异质塑料废弃物的高值化回收提供了技术路径。

　　

研究背景与意义
全球塑料污染危机日益严峻，仅废弃电子电气设备（WEEE）每年就产生数百万吨含复杂塑料组分的废弃物。冰箱作为典型WEEE，其塑料部件因含溴化阻燃剂、矿物填料和金属杂质，传统机械回收效率低下。当前处理方式以焚烧为主，不仅造成温室气体排放，更浪费了塑料中的碳资源。如何实现这类异质塑料废弃物的高效化学回收，成为循环经济领域亟待突破的难题。

研究设计与方法
德国研究人员以冰箱机械分选后的塑料富集组分（占原料23.4 wt%）为对象，采用中试螺旋反应器开展热解实验（450°C，30分钟停留时间）。通过HSI（高光谱成像）技术解析原料聚合物组成，结合TGA（热重分析）确定降解特性。产物采用GC-FID（气相色谱-氢火焰离子化检测器）、2D-GC-MS（二维气相色谱-质谱联用）和¹
H NMR（核磁共振氢谱）进行分子水平表征，并建立精确质量平衡模型。

研究结果

1. 原料分析
   HSI-MWIR联用技术揭示原料以PC（聚碳酸酯，35%）、ABS/PS/PMMA（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物/聚苯乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯，26%）为主，含2.63 wt%氯（主要来自PVC）和2160 mg/kg溴（源自阻燃剂）。TGA显示降解分两阶段：250-300°C脱卤反应和350-480°C主链断裂。

2. 产物分布
   热解获得64.2 wt%有机冷凝物（苯乙烯占28.1 wt%）、18.6 wt%固体残渣（含8.1 wt%焦炭）和13 wt%气体（C₂
   -C₄
   烯烃占43.5 wt%）。卤素去除率达98.7%（氯）和94.4%（溴）。

3. 产物特性
   2D-GC-MS鉴定出α-甲基苯乙烯（4.7 wt%）等ABS特征产物，¹
   H NMR显示42.2 mol%质子属芳香结构。固体残渣中钙（22 wt%）、钛（10 wt%）等填料可通过筛分富集，铜合金等金属组分可物理回收。

结论与展望
该研究证实热解技术能有效解聚WEEE塑料为高附加值化学品，其中苯乙烯单体回收潜力突出。通过螺旋反应器与石英砂载体的协同作用，实现了对含卤、含填料异质塑料的稳定处理。气体产物的烯烃组成（如C₃
H₆
）和固体残渣的金属含量（铜1.8 wt%）为多级资源化提供了可能。后续需重点开发冷凝物的精馏纯化工艺（如Holktamp提出的双塔蒸馏）和固体残渣中填料的闭环利用方案。该工作为建立"机械分选-热解转化-产物精制"的WEEE塑料全链条回收体系奠定了实验基础，对实现欧盟"零塑料填埋"目标具有重要实践意义。