综述：混合塑料废物管理的先进热解方法：提高炭和气体产量

这篇综述系统探讨了将混合塑料废物通过热解（pyrolysis）转化为高价值炭（char）和气体（gas）的前沿技术，重点分析了催化剂（如HZSM-5、CaO）、反应参数（温度、压力）及反应器设计（微波辅助、等离子体）对产物选择性的影响，为可持续废物管理提供了新范式。

　　

混合塑料废物热解技术：从传统油类转向炭与气体高值化

引言

自20世纪50年代塑料大规模应用以来，全球累计产生超过6300亿吨塑料废物，其中90%未被回收。COVID-19疫情加剧了塑料污染，尤其是口罩、包装等一次性用品的激增。传统机械回收对混合塑料效率低下，而热解技术因其处理复杂废物的灵活性成为关键解决方案。

热解基础与产物分布

热解在无氧条件下将塑料加热至350-900°C，分解为气体（H₂、CH₄）、液体油和炭。聚烯烃（如PE、PP）易裂解为油（70-80%），而含氧塑料（如PET）和含氯塑料（如PVC）则倾向生成气体（CO₂、HCl）和少量炭。混合塑料因组分交互作用，油收率通常低于50%，气体和炭成为主要产物。

催化剂的关键作用

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  酸性沸石（HZSM-5）：促进长链烃裂解为轻质气体（C₁-C₄），减少焦炭形成。

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  碱性氧化物（CaO）：捕获HCl并催化CO₂重整，提升气体纯度。

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  镍基催化剂（Ni/ZSM-5）：在双床反应器中实现蒸汽重整，氢收率达132 mmol/g塑料。

反应器创新

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  微波辅助热解：碳基吸收体（如活性炭）实现快速加热，苯乙烯单体回收率超80%。

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  等离子体热解：非平衡等离子体（NTP）在低温下高效产氢，选择性达传统方法的14倍。

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  自生压力反应器：密闭体系下，混合塑料可转化为56%炭和甲烷富集气体（热值30-40 MJ/m3）。

环境与经济价值

高压热解炭具备石墨化结构（比表面积>400 m²/g），适用于CO₂吸附或电极材料；气体可直接用于发电。生命周期分析显示，每吨塑料处理可减少449 kg CO₂当量排放，内部收益率达57%。

未来方向

开发多功能催化剂（如CaO-HZSM-5-Ni）、优化微波-催化耦合工艺，以及建立产物标准化评价体系，将是推动塑料高值化热解工业化的核心。