光氧化-热解耦合技术实现光固化废料中致癌性光引发剂的高效降解与资源回收

为解决光固化3D打印废弃物（PCW）中致癌性光引发剂（PIs）降解不彻底的问题，研究人员创新性提出光氧化-热解耦合（PPC）技术。通过正交实验证实，该技术使PI（1-羟基环己基苯基酮）降解效率显著提升，毒性产物减少，同时实现81% CO选择性的可燃气体和60%选择性的液体光敏树脂前体回收，为3D打印行业提供绿色解决方案。

　　

随着光固化3D打印技术以18.3%的年复合增长率迅猛发展，其产生的光固化废弃物（PCW）已引发严峻环境挑战。这些废弃物中的光引发剂（PIs）不仅具有致癌性和神经毒性，还能通过迁移污染水体、空气甚至人体组织——从室内灰尘到母乳样本中均检出其踪迹。更棘手的是，传统热解技术虽能回收资源，却无法彻底降解残留的PIs（2-8%留存于热解油），而单纯光氧化又面临效率低下、反应时间长等瓶颈。

针对这一双重困境，天津大学的研究团队在《Journal of Hazardous Materials Advances》发表突破性研究，提出光氧化-热解耦合（PPC）技术。该技术巧妙利用PCW自身的光敏感性，通过Norrish I/II型反应实现PI的氧化降解，再结合可控氧输入的热解过程，形成协同处理机制。研究人员采用五因素五水平正交实验（L₂₅(5⁵)），结合GC-MS和在线红外气体分析等技术，系统评估了温度、氧浓度等参数对产物分布的影响。

关键发现

1. 材料分析：以Formlabs Clear树脂（含55-75% UDMA和15-25%甲基丙烯酸酯共聚物）为模型PCW，证实PPC可高效分解1-羟基环己基苯基酮PI。
2. 产物分布：优化条件下气体产物中CO选择性达81%，液体产物中光敏树脂前体（RTG类化合物）选择性达60%，固体产物富含羟基/羧基，适用于环境修复。
3. 毒性评估：PPC使PI降解产物毒性显著降低，解决了传统热解的环境残留风险。

这项研究开创性地将光化学与热化学过程耦合，不仅实现危险物质的彻底降解，还获得高附加值产物。其提出的可控氧输入策略，既作为热调节剂又参与光降解反应，为聚合物废弃物处理提供了新范式。更重要的是，该技术可直接整合至现有3D打印产业闭环，推动行业绿色转型——尤其在2035年全球PCW产量预计达百万吨级的背景下，其环境与经济价值更为凸显。研究团队特别指出，PPC技术中81%的CO选择性产物可作为清洁能源，而60%选择性的液体产物能直接用于树脂再生产，这种"降解-回收"双赢模式，为其他难降解聚合物的处理提供了重要参考。