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氩气对射频水气电浆处理聚乙烯回收丙酮的影响

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-08-15 09:26:00【

  氩气是目前工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼,既不能燃烧,也不助燃。在金属冶炼方面,氧、氩吹炼是生产优质钢的重要措施,每炼1t钢的氩气消耗量为1~3m3。此外,对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼,以及电子工业中也需要用氩作保护气。但是有多少人知道氩气对射频水气电浆处理聚乙烯回收丙酮也有影响呢?

 

  科学家做过研究,认为在射频水气电浆处理的过程中,添加不同比例的氩气,能增加丙酮的产量。于是有台湾科学家对此作出过实验。实验主要是使用射频水气电浆添加不同流量氩气,进行聚乙烯(PE)之分解及再合成处理,并于反应器末端通入液态氮冷凝回收反应产物;实验中藉由多频光谱仪(OES)进行电浆特性分析,比较各参数下特性点(汽化时间、反应结束时间及分解时间)变化;并运用气相层析质谱仪(GC/MSD) 进行液相回收物定性及定量分析。实验结果发现:添加氩气能使处理时间减少,但氩气添加量再增加(超过3sccm)将导致整体处理时间些微增加,并于反应中添加3sccm氩气可使丙酮生成量增加。

 

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  实验背景

 

  由于环保意识抬头,近十余年來世界各国逐渐重视废弃物减量及资源回收利用议题,更因某些地区地窄人稠,为避免出现垃圾与人争地之情况,废弃物成为受重视问题之一。

 

  目前以资源分类回收及焚化掩埋兩方法为废弃物处理主轴但却不足以完整解决目前废弃物所造成之环境问题,因为焚化后之灰份及残留物亦需寻找掩埋地区放置掩埋,故台湾民众所造成之废弃垃圾依旧与台湾人民争夺生存土地。传统废弃物垃圾焚化处理虽可令垃圾减量,但垃圾焚化后之灰烬不仅可能含有重金属物质,在垃圾焚化途中亦可能产生种种废气及有害物质如:废弃塑胶低温燃烧时所产生之戴奥辛(Dioxin)、呋喃(furan)等;由于戴奥辛之结构相当稳定且在环境中极不易被分解,一旦排放至大气中可经由大气扩散、贮留及沉积等自然作用,造成环境蓄积后,再经循环作用进入人体,大幅提增致癌机率以及种种损害病变。且由于焚化塑胶仅系将其高温燃烧为灰分,对资源回收利用为一大损失。因此为避免造成环境危害及影响人類生存范围,可废弃物分解并将其转化为可用物就变得十分重要。

 

  由于电浆高温及高能量特性,可完整分解塑胶及塑胶升温所释出之戴奥辛避免造成环境危害。高分子链之塑胶受电浆粒子衝击将被游離为键结链较低之离子,由不同种反应添加物生成不同种类之回收物,如添加氩气、氧气及水气,可合成产物如为乙烯、乙醇及丙酮等。其中丙酮易燃且易挥发,且能溶解油类物质,为工业及实验室中重要溶剂。

 

  实验目的

 

  使用RF(射频水气电浆添加)不同流量氩气进行聚乙烯分解再结合之实验;实验中利用反应腔体中加热器使基板温度增加以达聚乙烯汽化效果,同时以添加不同流量氩气混合水气产生电浆对聚乙烯气体进行分解及再结合之动作;于氩气通量3 sccm下可获得最高丙酮含量之产物,该參數下回收物之丙酮含量为5.6%,再继续增加氩气通量会使丙酮含量降低,最后达一平缓。本研究推論添加氩气于RF水气电浆可控制丙酮生成量,将來将尝试改变不同 参数如放电功率、反应压力及电极距離等,以达到更高之丙酮含量产物及商业化生产目标。

 

  实验结果

 

  GC/MSD检测结果可看出各氩气添加量下生成物种类数皆为9~10种,但物种相同性较低,本研究系以射频真空水气电浆系统处理废弃聚乙烯,并于处理中添加不同流量氩气,以观察其添加氩气对丙酮生成量之变化。通量3、6sccm下方才产生,2-戊酮则产生于氩通量0及12、15sccm,不同氩气通量下各生成物种之产生机制,本实验并无对此进行生成推测。

 

  化学小常识

  丙酮(acetone,CH3COCH3),又名二甲基酮,为最简单的饱和酮。是一种无色透明液体,有特殊的辛辣气味。丙酮在工业上主要作为溶剂用于炸 药、塑料、橡胶、纤维、制革、油脂、喷漆等行业中,也可作为合成烯酮、醋酐、碘仿、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸、甲酯、氯仿、环氧树脂等物质的重要原料。

 

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