塑料因具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕等優(yōu)良性能，已成為材料領(lǐng)域的四大支柱之一，但使用塑料所造成的“白色污染”卻是當(dāng)前棘手的環(huán)境問(wèn)題。 超臨界流體技術(shù)作為一種新興的學(xué)科領(lǐng)域，是當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)課題。由于超臨界水（SCW）具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，可以使廢塑料發(fā)生降解或分解，是有希望解決白色污染的環(huán)境友好的化工工藝過(guò)程。 本文在自行設(shè)計(jì)的高壓反應(yīng)裝置中，以目前需求增長(zhǎng)最快的聚丙烯在SCW中的降解反應(yīng)為主，研究該反應(yīng)的主要特性，為SCW在塑料廢棄物處理領(lǐng)域的應(yīng)用提供有價(jià)值的依據(jù)。 對(duì)于聚丙烯母粒在SCW中的降解反應(yīng)來(lái)說(shuō)，降解反應(yīng)能夠發(fā)生的最低條件是反應(yīng)的溫度和壓力要超過(guò)水的臨界溫度和壓力。聚丙烯在水中的降解反應(yīng)的諸多影響因素中，反 WP=5 應(yīng)溫度是一個(gè)重要影響因素。溫度越高，PP的降解程度越好，氣體產(chǎn)物收率越大，油產(chǎn)物的粘度越小。但在410℃以上時(shí)，液態(tài)產(chǎn)物碳化非常嚴(yán)重。反應(yīng)時(shí)間是一個(gè)比較重要的影響因素。反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，PP的降解程度越好。在390℃時(shí)，反應(yīng)時(shí)間在4~5小時(shí)左右，可以得到品質(zhì)較好的輕組份油產(chǎn)物。水與聚丙烯質(zhì)量比（原料配比）也是影響反應(yīng)的一個(gè)因素。原料配比越大，降解反應(yīng)越容易進(jìn)行。反應(yīng)壓力是影響反應(yīng)的一個(gè)不重要的因素。本實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度應(yīng)390℃、原料配比為5:1，反應(yīng)時(shí)間為5小時(shí)。 聚丙烯塑料在上述條件下也可得到理想的油產(chǎn)物，所得氣相產(chǎn)品主要為C3~C5的烴類(lèi)，油產(chǎn)品為汽、柴油混合餾分，蠟油產(chǎn)物很少。聚乙烯塑料需要在410℃，原料配比5:1，反應(yīng)5小時(shí)才能得到較好的油品，但油品品質(zhì)相對(duì)較差，蠟油產(chǎn)物很多；所得氣相產(chǎn)品主要為C3~C5的烴類(lèi)，其平均摩爾質(zhì)量比聚丙烯降解的要小。聚苯乙烯在410℃下也可以降解，但是所得產(chǎn)物分布、性能與聚丙烯降解所得差別很大，還需要做更深入的研究，才能對(duì)該反應(yīng)有較深了解。 聚丙烯在SCW中的降解反應(yīng)可認(rèn)為是自由基鏈反應(yīng)機(jī)理，不可逆無(wú)規(guī)斷裂反應(yīng)，反應(yīng)級(jí)數(shù)近似為一級(jí)。本文在合理的簡(jiǎn)化假設(shè)基礎(chǔ)之上，提出了聚丙烯在SCW中降解反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，建立了六集總動(dòng)力學(xué)模型，并提供了動(dòng)力學(xué)參數(shù)估算的解析和數(shù)值解法，為今后設(shè)計(jì)計(jì)算提供了實(shí)用的方法。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2003
【中圖分類(lèi)】：X705
【部分圖文】：

第一章 超臨界水及其應(yīng)用數(shù)是水的一個(gè)重要物性參數(shù)，該常數(shù)的大小可以預(yù)101.3kPa 下，由于水中存在強(qiáng)的氫鍵，其介電常度的增加而下降，隨密度的增加而增加。在臨界電常數(shù)隨偶極--偶極相互作用的增大而增加，而的增大而減小。圖 1-1 表示水的介電常數(shù)隨溫度條件下，水的介電常數(shù)小，水很難屏蔽掉離子間化合物以離子對(duì)的形式出現(xiàn)。在這種條件下，水非通常條件下的極性溶劑。因此非極性有機(jī)化合得有機(jī)化合物在超臨界水中進(jìn)行反應(yīng)成為可能。

圖 1-2 純水的密度、溫度和壓力之間的關(guān)系Relations among density, temperature and pressure of 于強(qiáng)氫鍵的作用，水的離子積 Kw=10-14（m，而隨溫度的變化比較弱。圖 1-3 表示了 高，水的離子積越大。在臨界點(diǎn)附近，由，導(dǎo)致離子積減小。如在 450℃、25MPa 離子積為 10-21.6，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)條件的值。而較小，隨溫度升高，離解程度變大。如在 100在 1000℃、ρ=2000kg/m3下，水就像液態(tài)的稍高于臨界點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)，水的離子積的大小理解在超臨界水中發(fā)生的水解反應(yīng)非常重要

圖 1-2 純水的密度、溫度和壓力之間的關(guān)系1-2 Relations among density, temperature and pressure of pure下由于強(qiáng)氫鍵的作用，水的離子積 Kw=10-14（mol/敏感，而隨溫度的變化比較弱。圖 1-3 表示了 Kw隨度越高，水的離子積越大。在臨界點(diǎn)附近，由于溫下降，導(dǎo)致離子積減小。如在 450℃、25MPa 時(shí)，的離子積為 10-21.6，遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)條件的值。而在遠(yuǎn)影響較小，隨溫度升高，離解程度變大。如在 1000℃而在 1000℃、ρ=2000kg/m3下，水就像液態(tài)的熔鹽在稍高于臨界點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)，水的離子積的大小也是這對(duì)理解在超臨界水中發(fā)生的水解反應(yīng)非常重要。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 陳金華;催化超臨界水氧化法處理香料廢水的研究[D];東華大學(xué);2011年

2 常永娟;近臨界水中少量助劑促進(jìn)的Rupe重排反應(yīng)研究[D];華東師范大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2832218