《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Selective Polypropylene Recovery from a Model PP/PET Mixture via Thermally Induced Phase Separation and Its Upcycling into Multifunctional Porous Materials
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•混合PP/PET分离与功能化升级循环利用集成于热致相分离（TIPS）路径中•回收聚丙烯（r-PP）产率达88%、纯度达99%，PET污染率低于1%•有机酸将分级孔隙精炼与界面片晶控制相结合•单宁酸陷阱在电荷注入后实现约200 V和15 μA的摩擦纳米发电机（TENG）输出•
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混合PP/PET分离与功能化升级循环利用集成于热致相分离（TIPS）路径中
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回收聚丙烯（r-PP）产率达88%、纯度达99%，PET污染率低于1%
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有机酸将分级孔隙精炼与界面片晶控制相结合
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单宁酸陷阱在电荷注入后实现约200 V和15 μA的摩擦纳米发电机（TENG）输出
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一种多孔r-PP/TA平台可吸附Cu2?并将大肠杆菌减少99.99%
引言
塑料已成为现代社会不可或缺的材料；然而，混合塑料废物的回收仍然是建立可持续循环经济面临的一项重大环境与经济挑战[1]、[2]、[3]、[4]。由于累积的塑料废物可能以空气传播的微塑料形式重新进入环境，且焚烧可释放颗粒物、酸性气体和有害物质，因此开发高效的回收技术已成为全球紧迫的优先事项[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]。
尽管已有诸多努力，从含有多种聚合物的混合塑料废物中实现高纯度回收仍然具有技术挑战性[12]、[13]、[14]。在常用聚合物中，聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）因其优异的机械性能和热性能而被广泛应用于包装、医疗产品、电子材料和汽车零部件[15]、[16]、[17]。然而，PET是一种高结晶度和高熔点的极性聚合物，而PP是一种低密度的非极性半结晶聚合物。它们固有的不相容性导致在传统回收过程中发生相分离和材料性能下降[18]、[19]、[20]。因此，从PP/PET混合物中选择性分离PP对于生产高纯度再生聚合物同时最小化性能退化具有重要意义。
为克服上述局限性，人们探索了多种分离与回收技术。机械回收仍然是应用最广泛的方法，通常包括分拣、清洗、熔融过滤和造粒，与原生聚合物生产相比能耗相对较低[21]。然而，来自城市固体废物的混合塑料流通常含有污染物和添加剂，这限制了再生材料的质量并阻碍了闭环回收[9]。因此，近红外系统和基于密度的沉浮分离等光学分拣技术已被开发出来，以更高纯度地分离单体聚合物[22]、[23]。此外，包括热解和降解在内的热化学回收方法已被研究用于将聚合物转化为燃料或单体[24]、[25]、[26]、[27]、[28]。尽管这些方法推动了塑料废物管理的发展，但仍面临在分离纯度、原料耐受性、聚合物保持和直接材料升级利用之间的关键权衡。
最近，基于溶剂的回收方法引起了广泛关注，因为它们能够选择性溶解和回收聚合物，同时保持聚合物结构[29]、[30]、[31]、[32]。特别是，溶剂靶向回收与沉淀（STRAP）技术利用聚合物溶解度的差异选择性溶解目标聚合物并将其从混合塑料废物中分离[29]。这些溶剂辅助技术通过优化溶剂组成和加工条件，在分离物理混合的聚合物系统方面显示出潜力[31]。将选择性聚合物回收与多孔结构设计和后续功能化联系起来，为将基于溶剂的回收从树脂回收扩展到多功能材料升级利用提供了机遇。
热致相分离（TIPS）是一种通过溶解、冷却诱导相分离和稀释剂去除来制备多孔聚合物结构的方法[33]、[34]、[35]、[36]。在本研究中，采用癸二酸/1-丁醇溶剂系统处理模型混合PP/PET进料，以检验在实验室条件下选择性PP回收是否能与多孔膜形成相结合。冷却过程中，液-液相分离和PP结晶的耦合效应产生了具有结晶片晶特征的分级多孔/纤维形态。将回收的PP与滑石粉及有机酸（包括柠檬酸、酒石酸和单宁酸）配制成r-PP/滑石粉/有机酸薄膜，该薄膜表现出摩擦电响应、模型Cu2?吸附和抗菌性能。在已建立的TIPS加工工艺和添加剂功能性的基础上，本研究在实验室规模的回收-升级工作流中，将选择性PP回收与多孔膜制备和界面功能化联系起来。
进料由商业原生PP和PET牌号组成，并有意作为受控二元模型使用。未故意向该模型进料中引入消费后添加剂包。滑石粉和有机酸是在后续复合材料制备过程中引入的，而非初始模型进料的组成部分。这些牌号的添加剂包未进行独立表征，且该系统不能再现消费后塑料中存在的颜料、填料、稳定剂、粘合剂、降解产物和污染物。此外，所提出的路径并不旨在替代易于分拣的包装的光学/机械分拣，也不涉及层压PP/PET纺织品。如表S1中定性总结的那样，本路线需要加热、冷却和溶剂管理，且未进行统一的能耗、成本、溶剂再利用、技术经济或生命周期比较。因此，本研究作为实验室规模的概念验证呈现，而非工业或环境优越性的主张。应强调的是，本研究并非旨在建立针对实际消费后混合塑料废物的完整工业规模回收工艺。相反，有意选择模型混合PP/PET系统，以便在受控的实验室条件下隔离溶剂组成、冷却诱导相分离和添加剂辅助成孔的影响。这种方法使我们能够阐明如何选择性PP溶解与热致相分离可以耦合，将回收的PP直接转化为多孔功能材料。因此，本工作的新颖性不在于本身已被广泛研究的TIPS工艺，而在于将选择性PP回收、分级成孔与有机酸诱导的界面功能性相结合的回收-升级策略，以用于摩擦电、吸附和抗菌应用。溶剂回收、重复溶剂再利用、工艺能量平衡以及完整的技术经济评估或生命周期评估（LCA）是未来规模化研究的重要议题，超出了本概念验证工作的范围。
章节片段
材料
聚丙烯（PP，YUPLENE BX3800）购自SK环球化学（韩国）。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET，Lumilar S10）购自东丽韩国。滑石粉（KC 2000）购自KOCH有限公司（韩国）。顺反异构体混合物十氢化萘（试剂级，98%）和1-丁醇（99.9%）也购自Sigma-Aldrich（韩国）。柠檬酸（ACS试剂，≥99.5%，晶体）、L-(+)-酒石酸（ACS试剂级，≥99.5%，晶体/结晶粉末）和单宁酸
从模型混合PP/PET塑料中选择性回收PP
图1(a)示意性地展示了利用溶剂辅助热致相分离（TIPS）策略，从代表城市固体废物流主要成分的模型混合PP/PET塑料中选择性分离聚丙烯（PP）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的过程（图S1和S2）。采用由癸二酸（PP的良好溶剂）和1-丁醇（不良溶剂）组成的二元溶剂系统，以选择性溶解PP，同时使PET保持不溶性
结论
在本研究中，开发了一种溶剂辅助热致相分离（TIPS）策略，从模型混合PP/PET塑料中选择性分离聚丙烯（PP），同时将回收的聚合物转化为分级多孔材料。癸二酸/1-丁醇溶剂系统实现了PP的选择性溶解，同时保持了熔融加工性能，回收前后的熔融流动指数（MFI）值相当印证了这一点。冷却过程中，液-液相分离的联合作用
CRediT作者贡献声明
Seunghye Han：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，可视化，调查，正式分析，数据整理，概念构思。Seong Wook Lee：撰写 – 审阅与编辑，撰写 – 初稿，验证，方法论，调查，正式分析，数据整理，概念构思。Hyeok Ji：方法论，数据整理。Seohyun Lee：正式分析，数据整理。Hyemin Bak：正式分析，数据整理。Jiwoo Lee：撰写 – 审阅与编辑，方法论，
利益冲突声明
作者声明以下可被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：作者声明他们没有已知的可能影响本文所述工作的竞争财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了韩国贸易、工业与能源部（MOTIE）资助的技术创新项目（RS-2024-00432775）的支持。本研究还得到了韩国中小企业部（MSS）在中小企业技术促进院（TIPA）监督下的"促进地方创新领先企业发展项目（研发）（S3470578）"的资金支持。
Seong Wook Lee|Seunghye Han|Jiwoo Lee|Hyemin Bak|Seohyun Lee|Hyeok Ji|Sung Sik Seo|Seonghwa Park|Sanghwan Choi|Jong-Jin Park
