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一种简单、无催化剂且可规模化的混合PVC/PA塑料全组分升级回收方法
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月19日 来源:Waste Management 7.1
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针对废弃THHN电缆中混合PVC/PA塑料难以回收的问题,研究人员开发了一种水热法协同降解策略。该方法利用PVC释放的HCl原位催化PA解聚,30分钟内将混合塑料转化为6-氨基己酸(6-AA)、己二酸(AA)等平台化学品(产率>80%)和炭黑,实现了无催化剂、规模化处理,为含PVC混合塑料回收提供了新思路。
随着建筑更新迭代和电缆服役期满,全球每年产生超过1000万吨THHN电缆废弃物。这类电缆独特的PVC绝缘层与PA护套结构(聚氯乙烯/聚酰胺),虽能有效防啮齿动物啃咬,却给回收带来巨大挑战。传统冷冻破碎法虽能回收铜芯,但产生的PVC/PA混合塑料因难以分离,最终沦为含氯危险废弃物。更棘手的是,现有化学回收技术要么依赖贵金属催化剂,要么无法处理混合塑料,且普遍存在HCl腐蚀设备、产生含氯副产物等问题,实验室规模也局限在1克以下。如何实现这类混合塑料的高值化回收,成为制约电子废弃物处理行业可持续发展的瓶颈。
中国科研团队在《Waste Management》发表的研究,提出了一种革命性的解决方案。研究人员巧妙利用PVC水热降解时释放的HCl作为"天然催化剂",在无需外加催化剂的条件下,仅用30分钟就将混合塑料转化为高附加值产品。关键技术包括:1)水热反应体系优化(温度220°C、时间30分钟);2)酸碱调节控制反应路径;3)石油醚萃取分离产物。整个过程可放大至百克级,且反应容器采用常规不锈钢材质,极具工业化潜力。
【Optimal condition of PVC dechlorination and PA depolymerization】部分揭示,220°C水热条件下PVC脱氯效率达98.2%,释放的HCl可完全解聚PA6和PA66。其中PA6主要转化为6-氨基己酸(6-AA),PA66则裂解为己二酸(AA)和1,6-己二胺(HDA),三者合计产率超80%。值得注意的是,残余炭黑经表征显示其比表面积达380 m2/g,具备吸附剂应用潜力。
【Conclusion】部分强调,该工艺首次实现PVC/PA混合塑料的全组分高值转化:1)突破传统需预先分离的限制;2)避免贵金属催化剂使用;3)将有害的HCl转化为反应介质;4)产物可直接用于医药(6-AA)、尼龙再生(AA+HDA)和水处理(炭黑)。研究获得四川省重点研发计划(2024ZYD0095)等基金支持, Tianxiang Deng、Yi Chen等作者声明无利益冲突。
这项研究的意义不仅在于解决THHN电缆回收难题,更开创了"以废治废"的新范式——利用PVC降解产物催化PA解聚,为其他含PVC混合塑料(如电子外壳、医疗器材)的回收提供了普适性方案。相比传统方法,该工艺预计可降低40%处理成本,同时减少90%含氯废弃物产生,兼具经济效益与环境效益。随着天府永兴实验室等机构推动产业化(项目编号2023KJGG23),这项技术有望重塑塑料回收行业格局。
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