廢塑料裂解制液體燃料及廢塑料的處理探究

1、B.自然科學(xué)類自然科學(xué)類化學(xué)化工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院郝帥郝帥 何永慶何永慶 王王博博 1845年，年，居住在瑞士西北部城市巴塞爾的居住在瑞士西北部城市巴塞爾的化學(xué)家化學(xué)家塞伯坦塞伯坦一次在家中做實(shí)驗(yàn)時(shí)一次在家中做實(shí)驗(yàn)時(shí)，不小心不小心碰到了桌上的濃硫酸和濃硝酸，他急忙碰到了桌上的濃硫酸和濃硝酸，他急忙拿起妻子的布圍裙拿起妻子的布圍裙去擦拭桌去擦拭桌上的混合酸上的混合酸。忙亂之。忙亂之后，后，他將圍裙他將圍裙掛到爐子邊烤干，不料圍裙掛到爐子邊烤干，不料圍裙“噗噗”的一聲燒了起來(lái)，頃刻間化為灰燼。的一聲燒了起來(lái)，頃刻間化為灰燼。塞塞伯坦伯坦帶著這個(gè)帶著這個(gè)“重大發(fā)現(xiàn)重大發(fā)現(xiàn)”回到實(shí)驗(yàn)室，不斷重復(fù)發(fā)生回到

2、實(shí)驗(yàn)室，不斷重復(fù)發(fā)生“事故事故”。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，塞伯，塞伯坦終于找到了原因：原來(lái)布圍裙的主要成分是纖維素?cái)z影師，它與濃硝酸及濃硫酸的混坦終于找到了原因：原來(lái)布圍裙的主要成分是纖維素?cái)z影師，它與濃硝酸及濃硫酸的混合液接觸，合液接觸，生成了硝酸纖維素脂，這就是后來(lái)應(yīng)用廣泛的硝化纖維生成了硝酸纖維素脂，這就是后來(lái)應(yīng)用廣泛的硝化纖維。塞伯坦發(fā)現(xiàn)硝化纖。塞伯坦發(fā)現(xiàn)硝化纖維的可塑性，而且，用它制造出來(lái)的東西還不透水。他饒有興趣的用它維的可塑性，而且，用它制造出來(lái)的東西還不透水。他饒有興趣的用它制造了制造了一些美麗一些美麗的的飯碗、杯子、瓶子和茶壺飯碗、杯子、瓶子和茶壺。他很欣賞自己的這些杰作，

3、還特意寫(xiě)信給自己的好友著名。他很欣賞自己的這些杰作，還特意寫(xiě)信給自己的好友著名科學(xué)家法拉第這個(gè)意外收獲。科學(xué)家法拉第這個(gè)意外收獲。1909年，美國(guó)的貝克蘭首次合成了酚醛塑料。年，美國(guó)的貝克蘭首次合成了酚醛塑料。20世紀(jì)世紀(jì)30年年代，尼龍又問(wèn)世了代，尼龍又問(wèn)世了，被稱為是，被稱為是“由煤炭、空氣和水合成，比蜘蛛絲細(xì)，比鋼鐵堅(jiān)硬，優(yōu)由煤炭、空氣和水合成，比蜘蛛絲細(xì)，比鋼鐵堅(jiān)硬，優(yōu)于絲綢的纖維于絲綢的纖維”。它們的出現(xiàn)為此后各種塑料的發(fā)明和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。由于第二次世它們的出現(xiàn)為此后各種塑料的發(fā)明和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。由于第二次世界大戰(zhàn)中石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，塑料的原料以石油取代了煤炭，塑料制造業(yè)也得到

4、飛速界大戰(zhàn)中石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，塑料的原料以石油取代了煤炭，塑料制造業(yè)也得到飛速的發(fā)展。的發(fā)展。 塑料是一種很輕的物質(zhì)，用很低的溫度加熱就能使它變軟，隨心所欲地做成各種形狀塑料是一種很輕的物質(zhì)，用很低的溫度加熱就能使它變軟，隨心所欲地做成各種形狀的東西。塑料制品色彩鮮艷，重量輕，不怕摔，經(jīng)濟(jì)耐用，的東西。塑料制品色彩鮮艷，重量輕，不怕摔，經(jīng)濟(jì)耐用，它的問(wèn)世不僅給人們的生活它的問(wèn)世不僅給人們的生活帶來(lái)了諸多方便，也極大地推動(dòng)了工業(yè)的發(fā)展。帶來(lái)了諸多方便，也極大地推動(dòng)了工業(yè)的發(fā)展。 但是現(xiàn)在工業(yè)中，塑料袋從生產(chǎn)到處理，整個(gè)過(guò)程但是現(xiàn)在工業(yè)中，塑料袋從生產(chǎn)到處理，整個(gè)過(guò)程都會(huì)造成大量資源的耗費(fèi)，以及

5、地球環(huán)境的污染。每都會(huì)造成大量資源的耗費(fèi)，以及地球環(huán)境的污染。每個(gè)塑料袋的自然分解需要個(gè)塑料袋的自然分解需要200年以上，會(huì)污染周?chē)耐聊暌陨?，?huì)污染周?chē)耐恋睾退|(zhì)，地和水質(zhì)，全國(guó)每年耗費(fèi)掉的塑料包裝袋，它在生產(chǎn)全國(guó)每年耗費(fèi)掉的塑料包裝袋，它在生產(chǎn)中所消耗的原油超過(guò)中所消耗的原油超過(guò)1000萬(wàn)桶，而處理時(shí)要耗費(fèi)的電萬(wàn)桶，而處理時(shí)要耗費(fèi)的電量更是大得驚人??！白色污染是我國(guó)特有的一種環(huán)境量更是大得驚人?。“咨廴臼俏覈?guó)特有的一種環(huán)境污染，在大量公共場(chǎng)所都可以看見(jiàn)許多廢棄的塑料制污染，在大量公共場(chǎng)所都可以看見(jiàn)許多廢棄的塑料制品，它們從自然界而來(lái)，由人類所制造，最終，歸結(jié)品，它們從自然界而來(lái)，由人類

6、所制造，最終，歸結(jié)于大自然時(shí)，卻的我們的生活環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，于大自然時(shí)，卻的我們的生活環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，這些塑料制品埋在地下，這些塑料制品埋在地下，100500年都無(wú)法銷(xiāo)毀。因年都無(wú)法銷(xiāo)毀。因此我們提出此次項(xiàng)目的意義就在于緩解我國(guó)目前的白此我們提出此次項(xiàng)目的意義就在于緩解我國(guó)目前的白色污染狀況，制定出合適的解決方案，使得資源能夠色污染狀況，制定出合適的解決方案，使得資源能夠很好的在利用。很好的在利用。 在中國(guó)，塑料年產(chǎn)量為在中國(guó)，塑料年產(chǎn)量為300萬(wàn)噸，消費(fèi)量在萬(wàn)噸，消費(fèi)量在600萬(wàn)噸以上。全世界塑料年產(chǎn)量為萬(wàn)噸以上。全世界塑料年產(chǎn)量為1億億噸。噸。如果按每年如果按每年15%的塑料廢棄量

7、計(jì)算，全世界年塑料廢棄量就是的塑料廢棄量計(jì)算，全世界年塑料廢棄量就是1500萬(wàn)噸，中國(guó)的年萬(wàn)噸，中國(guó)的年塑料廢棄量在塑料廢棄量在100萬(wàn)噸以上，廢棄塑料在垃圾中的比例占到萬(wàn)噸以上，廢棄塑料在垃圾中的比例占到40%，這樣大量的廢棄塑料作，這樣大量的廢棄塑料作為垃圾被埋在地下，無(wú)疑給本來(lái)就缺乏的可耕種土地帶來(lái)更大的壓力。為垃圾被埋在地下，無(wú)疑給本來(lái)就缺乏的可耕種土地帶來(lái)更大的壓力。 塑料在給人們的生活帶來(lái)方便的同時(shí)，也給環(huán)境帶來(lái)了難以收拾的后患，人們把塑料塑料在給人們的生活帶來(lái)方便的同時(shí)，也給環(huán)境帶來(lái)了難以收拾的后患，人們把塑料給環(huán)境帶來(lái)的災(zāi)難稱為給環(huán)境帶來(lái)的災(zāi)難稱為“白色污染白色污染”。 很多國(guó)

8、家都采取焚燒（熱能源再生）或再加工制造（制品再生）的辦法處理廢棄塑料很多國(guó)家都采取焚燒（熱能源再生）或再加工制造（制品再生）的辦法處理廢棄塑料。這兩種辦法使廢棄塑料得到再生利用，達(dá)到了節(jié)約資源的。這兩種辦法使廢棄塑料得到再生利用，達(dá)到了節(jié)約資源的目的。但由于廢棄塑料在目的。但由于廢棄塑料在焚焚燒或再加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的氣體，污染環(huán)境，所以可以燒或再加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的氣體，污染環(huán)境，所以可以說(shuō)廢棄塑料的處理至今說(shuō)廢棄塑料的處理至今仍仍是環(huán)保工作中令人頭疼的是環(huán)保工作中令人頭疼的一大難題。一大難題。所以塑料改革勢(shì)在必行 白色污染是全球城市都有的環(huán)境污染，在各種公共場(chǎng)所到處都能看見(jiàn)白色污染

9、是全球城市都有的環(huán)境污染，在各種公共場(chǎng)所到處都能看見(jiàn)大量廢棄的塑料制品，他們從自然界而來(lái)，由人類制造，最終歸結(jié)于大大量廢棄的塑料制品，他們從自然界而來(lái)，由人類制造，最終歸結(jié)于大自然時(shí)卻不易被自然所消納，從而影響了大自然的生態(tài)環(huán)境。自然時(shí)卻不易被自然所消納，從而影響了大自然的生態(tài)環(huán)境。從節(jié)約資從節(jié)約資源的角度出發(fā)，由于塑料制品主要來(lái)源是面臨枯竭的石油資源，應(yīng)盡可源的角度出發(fā)，由于塑料制品主要來(lái)源是面臨枯竭的石油資源，應(yīng)盡可能回收，但由于現(xiàn)階段再回收的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于直接生產(chǎn)成本，在現(xiàn)行能回收，但由于現(xiàn)階段再回收的生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于直接生產(chǎn)成本，在現(xiàn)行市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下難以做到。市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下難以做到。 面

10、對(duì)日益嚴(yán)重的白色污染問(wèn)題，人們希望尋找一種能替代現(xiàn)行塑料面對(duì)日益嚴(yán)重的白色污染問(wèn)題，人們希望尋找一種能替代現(xiàn)行塑料性能性能,又不造成白色污染的塑料替代品又不造成白色污染的塑料替代品,可降解塑料應(yīng)運(yùn)而生，這種新型可降解塑料應(yīng)運(yùn)而生，這種新型功能的塑料，其特點(diǎn)是在達(dá)到一定使用壽命廢棄后，在特定的環(huán)境條件功能的塑料，其特點(diǎn)是在達(dá)到一定使用壽命廢棄后，在特定的環(huán)境條件下，由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，引起某些性能損失及外觀變化而發(fā)下，由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，引起某些性能損失及外觀變化而發(fā)生降解，對(duì)自然環(huán)境無(wú)害或少害。例如淀粉填充塑料，首先其所含淀粉生降解，對(duì)自然環(huán)境無(wú)害或少害。例如淀粉填充塑料，首先

11、其所含淀粉在短時(shí)間內(nèi)被土壤中的微生物分泌的淀粉酶迅速分解而生成空洞，導(dǎo)致在短時(shí)間內(nèi)被土壤中的微生物分泌的淀粉酶迅速分解而生成空洞，導(dǎo)致薄膜力學(xué)性能下降，同時(shí)配方中添加的自氧劑與土壤中的金屬鹽反應(yīng)生薄膜力學(xué)性能下降，同時(shí)配方中添加的自氧劑與土壤中的金屬鹽反應(yīng)生成過(guò)氧化物，使聚乙烯的鏈斷裂而降解成易被微生物吞噬的小碎片被自成過(guò)氧化物，使聚乙烯的鏈斷裂而降解成易被微生物吞噬的小碎片被自然環(huán)境所消納，同時(shí)起到改良土質(zhì)的作用。然環(huán)境所消納，同時(shí)起到改良土質(zhì)的作用。 國(guó)外有良好的法制法規(guī)的約束使其白色污染，同時(shí)大國(guó)外有良好的法制法規(guī)的約束使其白色污染，同時(shí)大力優(yōu)化廢塑料的回收工藝。力優(yōu)化廢塑料的回收工藝。

12、如德國(guó)如德國(guó)EspagEspag公司的公司的Schwaize Schwaize PumpePumpe煉油廠每年可將煉油廠每年可將1700t1700t廢塑料加工成城市煤氣。廢塑料加工成城市煤氣。RWERWE公公司計(jì)劃每年將司計(jì)劃每年將2222萬(wàn)噸褐煤、萬(wàn)噸褐煤、1010萬(wàn)噸塑料垃圾和城鎮(zhèn)石油加萬(wàn)噸塑料垃圾和城鎮(zhèn)石油加工廠產(chǎn)生的石油礦泥進(jìn)行氣化。德國(guó)工廠產(chǎn)生的石油礦泥進(jìn)行氣化。德國(guó)HoechstHoechst公司采用高溫公司采用高溫WinklerWinkler工藝將混合塑料氣化，再轉(zhuǎn)化成水煤氣作為合成醇工藝將混合塑料氣化，再轉(zhuǎn)化成水煤氣作為合成醇類的原料。類的原料。日本富士循環(huán)公司的將廢舊塑料轉(zhuǎn)化

13、為汽油、日本富士循環(huán)公司的將廢舊塑料轉(zhuǎn)化為汽油、煤油和柴油技術(shù)，采用煤油和柴油技術(shù)，采用ZSM-5ZSM-5催化劑，通過(guò)兩臺(tái)反應(yīng)器進(jìn)行催化劑，通過(guò)兩臺(tái)反應(yīng)器進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)將塑料裂解為燃料。轉(zhuǎn)化反應(yīng)將塑料裂解為燃料。每千克塑料可生成每千克塑料可生成0.5L0.5L汽油、汽油、 0.5L0.5L煤油和柴油。美國(guó)煤油和柴油。美國(guó)AmocoAmoco公司開(kāi)發(fā)了一種新工藝，可將公司開(kāi)發(fā)了一種新工藝，可將廢舊塑料在煉油廠中轉(zhuǎn)變?yōu)榛净瘜W(xué)品。等等廢舊塑料在煉油廠中轉(zhuǎn)變?yōu)榛净瘜W(xué)品。等等 將塑料袋回收落實(shí)實(shí)處，制定詳細(xì)的回收制度，研發(fā)相應(yīng)的回收方案，使其資源可回收化。1.稱取一定量的氧化鋁、氯化鋁、鎂粉于研缽中

14、混合均勻作為催化劑。稱取一定量的氧化鋁、氯化鋁、鎂粉于研缽中混合均勻作為催化劑。2.聚乙烯塑料和催化劑分層放入大試管中，裝置實(shí)驗(yàn)儀器聚乙烯塑料和催化劑分層放入大試管中，裝置實(shí)驗(yàn)儀器3.用酒精燈用酒精燈（可用三芯酒精燈以提高溫度）（可用三芯酒精燈以提高溫度）加熱試管加熱試管，大約試管中的空氣排凈后，大約試管中的空氣排凈后點(diǎn)燃尖嘴處的酒精燈。點(diǎn)燃尖嘴處的酒精燈。約約1分鐘后可看到尖嘴處有淡藍(lán)色火焰，分鐘后可看到尖嘴處有淡藍(lán)色火焰，2分鐘后看到高錳分鐘后看到高錳酸鉀退色，酸鉀退色，4分鐘左右在具支試管中有液體凝結(jié)。停止加熱，大試管中有臘狀固分鐘左右在具支試管中有液體凝結(jié)。停止加熱，大試管中有臘狀固體

15、。體。4冷凝的液體有汽油氣味，倒入蒸發(fā)皿中點(diǎn)燃可燃燒。冷凝的液體有汽油氣味，倒入蒸發(fā)皿中點(diǎn)燃可燃燒。 我們采用氧化鋁作催化劑，我們采用氧化鋁作催化劑，可得到液體，無(wú)氣體生成，可得到液體，無(wú)氣體生成，且時(shí)間較長(zhǎng)。若同時(shí)加入無(wú)且時(shí)間較長(zhǎng)。若同時(shí)加入無(wú)水氯化鋁可得到氣體和汽油水氯化鋁可得到氣體和汽油，反應(yīng)速率加快，但塑料易，反應(yīng)速率加快，但塑料易炭化。加入鎂粉可緩解塑料炭化。加入鎂粉可緩解塑料的炭化，的炭化，此方案可以在短時(shí)此方案可以在短時(shí)間內(nèi)得到可燃?xì)怏w和汽油間內(nèi)得到可燃?xì)怏w和汽油。 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)從廢棄的塑料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)從廢棄的塑料袋中提取汽油并驗(yàn)證其純袋中提取汽油并驗(yàn)證其純度，并提供其實(shí)驗(yàn)報(bào)告。度，并提供其實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 查閱相關(guān)資料整理并總查閱相關(guān)資料整理并總結(jié)出我們治理白色污染及結(jié)出我們治理白色污染及其資源回收利用的論文。其資源回收利用的論文。聲明：參與項(xiàng)目研究可允聲明：參與項(xiàng)目研究可允企業(yè)將利用本研究方案確企業(yè)將利用本研究方案確保其未來(lái)的核心競(jìng)爭(zhēng)能力保其未來(lái)的核心競(jìng)爭(zhēng)能力，通過(guò)本項(xiàng)目研究成果產(chǎn)，通過(guò)本項(xiàng)目