。将塑料废物转化为有价值的化学品和燃料的催化进程供给了有期望的解决方案。因为组成和结构多样,收回或晋级改造实在的日子中的塑料混合物具有挑战性。
一种以产品为导向的战略,运用塑料混合物中不同官能团反响性的正交性来出产有价值的产品
。该办法有辨认官能团,然后将混合物中的挑选性成分转化为有价值的产品。个人会运用聚苯乙烯、聚乳酸、聚氨酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯和聚丙烯的混合物以及实在的日子中的塑料来证明所提战略的可行性和有效性。这些
成分的物理和化学性质各不相同,通常会阻止直接收回,这为运用所提战略进行提取和转化供给了时机。
塑料混合物(包含聚苯乙烯泡沫、聚乳酸吸管、聚氨酯管、聚碳酸酯口罩、聚氯乙烯袋、聚对苯二甲酸乙二醇酯瓶、聚乙烯滴管和聚丙烯瓶)中获得了 8 种以上的独立化学物质:1.3 克苯甲酸、0.5 克增塑剂、0.7 克丙氨酸、0.7 克乳酸、1.4 克芳香胺盐、2.1 克双酚 A、2.0 克对苯二甲酸和 3.5 克 C3–C6 烷烃
。这项研讨提醒了依据杂乱塑料废物的化学性质规划其转化战略的潜力,并为办理作废塑
In-line NMR guided orthogonal transformation of real-life
C 40–160 ppm)、酯羰基(8–9 ppm / 160–170 ppm)、聚烯烃的甲基/亚甲基(1–2 ppm / 20–50 ppm)、PVC 的氯替代碳(3–4 ppm / 46–57 ppm)等。色彩编码着重无需规范品或
将这些指纹转化为决议计划矩阵,把每个官能团对应到产品宗族(有机酸、氯代烃、短链烷烃等)以及东西箱反响(氧化、溶剂解、氢转化、串联序列)
一旦确定官能团,化学家即可“拨号”挑选一条不可能影响其他聚合物的反响道路
如何将单个转化过程组装成正交级联:低能预处理(挑选性溶解、脱氯化、皂化)一次只阻隔一种聚合物子集;每个子集转化后移除产品,固体残渣进入下一定制过程
展现聚苯乙烯(PS)、聚乳酸(PLA)、聚氨酯(PU)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)的单体谱,验证 NMR 办法的确诊才能
:氨基甲酸酯羰基及相邻芳香 C–H (155 ppm, 8.0 ppm) 与 (137 ppm, 7.5 ppm)。
:Cl 相邻甲烷/亚甲基 (57 ppm, 4.0 ppm) 与 (46 ppm, 4.0
:三级和二级亚甲基 (44 ppm, 1.0 ppm) 与 (32 ppm, 1.0
当八种试剂混合(样品 1)时,可观察到相同符号,仅 PP 与 PE 部分堆叠——预示其被留到终究共裂化的原因。监测特定穿插峰的消失随后被用作每一步在线剖析的东西。
– 10 g 混合物于室温下浸泡在 1 : 1 THF/正己烷中。溶解动力学显现 2 h 内 90 % PS 溶入溶剂,其他七种聚合物溶解度 5 %。溶解相在 g-C
,可见光,150 °C)光氧化,提取的 1.12 g PS 生成苯甲酸,别离收率 51 %。
过程 2(PC 别离 → BPA + 乙碳酸酯,PU/PVC 协同转化)
前言 150 °C 解聚。PC 解聚开释双酚 A(95 %)及乙碳酸酯(86 %)。PVC 原位生成的 HCl 促进 PU 裂解为芳香胺盐;副产少数二氯丁烷(0.05 g)、内酯(0.02 g)、6-氯己酸(0.19 g)及碳质残渣(0.70 g)。5 h 溶解 + 20 h 反响时刻可最大化挑选性。
– 剩下固体(PLA、PET、PE、PP)在 120 °C 进行挑选性氨解。溶解曲线 mmol NH
后 PLA 悉数转化为可溶中间体;随后在 Ru/P25 催化下甲醇胺化,1.61 g PLA 得丙氨酸 48 % 收率。
– PET 于 90 °C 在 4 g NaOH / 40 mL MeOH 中皂化,生成对苯二甲酸二钠(定量),酸化得 TPA(97 %)。PET 开释的乙二醇在 Ru/P25(160 °C)与 MeOH 偶联生成乳酸(53 %),聚烯烃坚持慵懒。
烷烃,碳收率 90 %。作者在每一步开端前经过 NMR 穿插峰消失验证相应聚合物已耗尽——展现了闭环、光谱驱动的加工流程。
样品 2 由八种常见聚合物组成,但均为消费品形状:PS 泡沫杯、PLA 吸管、PU 软管、PC 面罩、PVC 袋、PET 瓶、PE 滴管和 PP 小瓶。
去除 1.3 g 苯甲酸,并意外洗脱出 PVC 袋中的 0.5 g 增塑剂邻苯二甲酸酯。剩下质量:17.1 g。
针对 PLA 吸管(什物形状在 MeOH 中溶解性优于 THF)。别离丙氨酸 0.7 g;混合物质量降至 14.3 g。
别离 THF-可溶 PC/PVC/PU 部分。得到 BPA 2.1 g、乙碳酸酯 0.4 g(二于 EG 中)、二氯烷 0.2 g、芳香胺盐 1.4 g,并留碳质残渣 1.3 g。剩下质量:7.5 g。
% 的开始质量——以独自流出物方式从未分类家用塑料中别离。产率曲线与模型试验高度一致,验证了 NMR 引导作业流程对后消费废塑料的适应性。
聚合物混合物,并在反响进程中实时追寻各组分的挑选性消失,然后充任“在线操控面板”。
完成了可与单一聚合物收回道路比美的收率,一起防止一锅式热裂解或气化的能耗与挑选性丢失。例如 BPA(95 %)、TPA(97 %)和来自 PS 的苯甲酸(51 %)纯度均足以重新聚合或进入精密化工市场,而 PE/PP 则被下流转化为
同步时,仅需将 THF 换为 MeOH 就可以康复正交性;同理,新式的酶促 PET 解聚或无 Ru 加氢裂解催化剂亦可嵌入同一流程。作者估计未来应要点缩短 NMR 收集时刻、整合生命周期评价并下降氢气需求,但中心证明——化学多样的塑料流可在光谱反应操控下被
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