废塑料裂解制液体燃料及废塑料的处理探究

1、B.自然科学类自然科学类化学化工学院化学化工学院郝帅郝帅 何永庆何永庆 王王博博 1845年，年，居住在瑞士西北部城市巴塞尔的居住在瑞士西北部城市巴塞尔的化学家化学家塞伯坦塞伯坦一次在家中做实验时一次在家中做实验时，不小心不小心碰到了桌上的浓硫酸和浓硝酸，他急忙碰到了桌上的浓硫酸和浓硝酸，他急忙拿起妻子的布围裙拿起妻子的布围裙去擦拭桌去擦拭桌上的混合酸上的混合酸。忙乱之。忙乱之后，后，他将围裙他将围裙挂到炉子边烤干，不料围裙挂到炉子边烤干，不料围裙“噗噗”的一声烧了起来，顷刻间化为灰烬。的一声烧了起来，顷刻间化为灰烬。塞塞伯坦伯坦带着这个带着这个“重大发现重大发现”回到实验室，不断重复发生回到

2、实验室，不断重复发生“事故事故”。经过多次试验经过多次试验，塞伯，塞伯坦终于找到了原因：原来布围裙的主要成分是纤维素摄影师，它与浓硝酸及浓硫酸的混坦终于找到了原因：原来布围裙的主要成分是纤维素摄影师，它与浓硝酸及浓硫酸的混合液接触，合液接触，生成了硝酸纤维素脂，这就是后来应用广泛的硝化纤维生成了硝酸纤维素脂，这就是后来应用广泛的硝化纤维。塞伯坦发现硝化纤。塞伯坦发现硝化纤维的可塑性，而且，用它制造出来的东西还不透水。他饶有兴趣的用它维的可塑性，而且，用它制造出来的东西还不透水。他饶有兴趣的用它制造了制造了一些美丽一些美丽的的饭碗、杯子、瓶子和茶壶饭碗、杯子、瓶子和茶壶。他很欣赏自己的这些杰作，

3、还特意写信给自己的好友著名。他很欣赏自己的这些杰作，还特意写信给自己的好友著名科学家法拉第这个意外收获。科学家法拉第这个意外收获。1909年，美国的贝克兰首次合成了酚醛塑料。年，美国的贝克兰首次合成了酚醛塑料。20世纪世纪30年年代，尼龙又问世了代，尼龙又问世了，被称为是，被称为是“由煤炭、空气和水合成，比蜘蛛丝细，比钢铁坚硬，优由煤炭、空气和水合成，比蜘蛛丝细，比钢铁坚硬，优于丝绸的纤维于丝绸的纤维”。它们的出现为此后各种塑料的发明和生产奠定了基础。由于第二次世它们的出现为此后各种塑料的发明和生产奠定了基础。由于第二次世界大战中石油化学工业的发展，塑料的原料以石油取代了煤炭，塑料制造业也得到

4、飞速界大战中石油化学工业的发展，塑料的原料以石油取代了煤炭，塑料制造业也得到飞速的发展。的发展。 塑料是一种很轻的物质，用很低的温度加热就能使它变软，随心所欲地做成各种形状塑料是一种很轻的物质，用很低的温度加热就能使它变软，随心所欲地做成各种形状的东西。塑料制品色彩鲜艳，重量轻，不怕摔，经济耐用，的东西。塑料制品色彩鲜艳，重量轻，不怕摔，经济耐用，它的问世不仅给人们的生活它的问世不仅给人们的生活带来了诸多方便，也极大地推动了工业的发展。带来了诸多方便，也极大地推动了工业的发展。 但是现在工业中，塑料袋从生产到处理，整个过程但是现在工业中，塑料袋从生产到处理，整个过程都会造成大量资源的耗费，以及

5、地球环境的污染。每都会造成大量资源的耗费，以及地球环境的污染。每个塑料袋的自然分解需要个塑料袋的自然分解需要200年以上，会污染周围的土年以上，会污染周围的土地和水质，地和水质，全国每年耗费掉的塑料包装袋，它在生产全国每年耗费掉的塑料包装袋，它在生产中所消耗的原油超过中所消耗的原油超过1000万桶，而处理时要耗费的电万桶，而处理时要耗费的电量更是大得惊人啊！白色污染是我国特有的一种环境量更是大得惊人啊！白色污染是我国特有的一种环境污染，在大量公共场所都可以看见许多废弃的塑料制污染，在大量公共场所都可以看见许多废弃的塑料制品，它们从自然界而来，由人类所制造，最终，归结品，它们从自然界而来，由人类

6、所制造，最终，归结于大自然时，却的我们的生活环境造成严重的污染，于大自然时，却的我们的生活环境造成严重的污染，这些塑料制品埋在地下，这些塑料制品埋在地下，100500年都无法销毁。因年都无法销毁。因此我们提出此次项目的意义就在于缓解我国目前的白此我们提出此次项目的意义就在于缓解我国目前的白色污染状况，制定出合适的解决方案，使得资源能够色污染状况，制定出合适的解决方案，使得资源能够很好的在利用。很好的在利用。 在中国，塑料年产量为在中国，塑料年产量为300万吨，消费量在万吨，消费量在600万吨以上。全世界塑料年产量为万吨以上。全世界塑料年产量为1亿亿吨。吨。如果按每年如果按每年15%的塑料废弃量

7、计算，全世界年塑料废弃量就是的塑料废弃量计算，全世界年塑料废弃量就是1500万吨，中国的年万吨，中国的年塑料废弃量在塑料废弃量在100万吨以上，废弃塑料在垃圾中的比例占到万吨以上，废弃塑料在垃圾中的比例占到40%，这样大量的废弃塑料作，这样大量的废弃塑料作为垃圾被埋在地下，无疑给本来就缺乏的可耕种土地带来更大的压力。为垃圾被埋在地下，无疑给本来就缺乏的可耕种土地带来更大的压力。 塑料在给人们的生活带来方便的同时，也给环境带来了难以收拾的后患，人们把塑料塑料在给人们的生活带来方便的同时，也给环境带来了难以收拾的后患，人们把塑料给环境带来的灾难称为给环境带来的灾难称为“白色污染白色污染”。 很多国

8、家都采取焚烧（热能源再生）或再加工制造（制品再生）的办法处理废弃塑料很多国家都采取焚烧（热能源再生）或再加工制造（制品再生）的办法处理废弃塑料。这两种办法使废弃塑料得到再生利用，达到了节约资源的。这两种办法使废弃塑料得到再生利用，达到了节约资源的目的。但由于废弃塑料在目的。但由于废弃塑料在焚焚烧或再加工时会产生对人体有害的气体，污染环境，所以可以烧或再加工时会产生对人体有害的气体，污染环境，所以可以说废弃塑料的处理至今说废弃塑料的处理至今仍仍是环保工作中令人头疼的是环保工作中令人头疼的一大难题。一大难题。所以塑料改革势在必行 白色污染是全球城市都有的环境污染，在各种公共场所到处都能看见白色污染

9、是全球城市都有的环境污染，在各种公共场所到处都能看见大量废弃的塑料制品，他们从自然界而来，由人类制造，最终归结于大大量废弃的塑料制品，他们从自然界而来，由人类制造，最终归结于大自然时却不易被自然所消纳，从而影响了大自然的生态环境。自然时却不易被自然所消纳，从而影响了大自然的生态环境。从节约资从节约资源的角度出发，由于塑料制品主要来源是面临枯竭的石油资源，应尽可源的角度出发，由于塑料制品主要来源是面临枯竭的石油资源，应尽可能回收，但由于现阶段再回收的生产成本远高于直接生产成本，在现行能回收，但由于现阶段再回收的生产成本远高于直接生产成本，在现行市场经济条件下难以做到。市场经济条件下难以做到。 面

10、对日益严重的白色污染问题，人们希望寻找一种能替代现行塑料面对日益严重的白色污染问题，人们希望寻找一种能替代现行塑料性能性能,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,可降解塑料应运而生，这种新型可降解塑料应运而生，这种新型功能的塑料，其特点是在达到一定使用寿命废弃后，在特定的环境条件功能的塑料，其特点是在达到一定使用寿命废弃后，在特定的环境条件下，由于其化学结构发生明显变化，引起某些性能损失及外观变化而发下，由于其化学结构发生明显变化，引起某些性能损失及外观变化而发生降解，对自然环境无害或少害。例如淀粉填充塑料，首先其所含淀粉生降解，对自然环境无害或少害。例如淀粉填充塑料，首先

11、其所含淀粉在短时间内被土壤中的微生物分泌的淀粉酶迅速分解而生成空洞，导致在短时间内被土壤中的微生物分泌的淀粉酶迅速分解而生成空洞，导致薄膜力学性能下降，同时配方中添加的自氧剂与土壤中的金属盐反应生薄膜力学性能下降，同时配方中添加的自氧剂与土壤中的金属盐反应生成过氧化物，使聚乙烯的链断裂而降解成易被微生物吞噬的小碎片被自成过氧化物，使聚乙烯的链断裂而降解成易被微生物吞噬的小碎片被自然环境所消纳，同时起到改良土质的作用。然环境所消纳，同时起到改良土质的作用。 国外有良好的法制法规的约束使其白色污染，同时大国外有良好的法制法规的约束使其白色污染，同时大力优化废塑料的回收工艺。力优化废塑料的回收工艺。

12、如德国如德国EspagEspag公司的公司的Schwaize Schwaize PumpePumpe炼油厂每年可将炼油厂每年可将1700t1700t废塑料加工成城市煤气。废塑料加工成城市煤气。RWERWE公公司计划每年将司计划每年将2222万吨褐煤、万吨褐煤、1010万吨塑料垃圾和城镇石油加万吨塑料垃圾和城镇石油加工厂产生的石油矿泥进行气化。德国工厂产生的石油矿泥进行气化。德国HoechstHoechst公司采用高温公司采用高温WinklerWinkler工艺将混合塑料气化，再转化成水煤气作为合成醇工艺将混合塑料气化，再转化成水煤气作为合成醇类的原料。类的原料。日本富士循环公司的将废旧塑料转化

13、为汽油、日本富士循环公司的将废旧塑料转化为汽油、煤油和柴油技术，采用煤油和柴油技术，采用ZSM-5ZSM-5催化剂，通过两台反应器进行催化剂，通过两台反应器进行转化反应将塑料裂解为燃料。转化反应将塑料裂解为燃料。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。美国煤油和柴油。美国AmocoAmoco公司开发了一种新工艺，可将公司开发了一种新工艺，可将废旧塑料在炼油厂中转变为基本化学品。等等废旧塑料在炼油厂中转变为基本化学品。等等 将塑料袋回收落实实处，制定详细的回收制度，研发相应的回收方案，使其资源可回收化。1.称取一定量的氧化铝、氯化铝、镁粉于研钵中

14、混合均匀作为催化剂。称取一定量的氧化铝、氯化铝、镁粉于研钵中混合均匀作为催化剂。2.聚乙烯塑料和催化剂分层放入大试管中，装置实验仪器聚乙烯塑料和催化剂分层放入大试管中，装置实验仪器3.用酒精灯用酒精灯（可用三芯酒精灯以提高温度）（可用三芯酒精灯以提高温度）加热试管加热试管，大约试管中的空气排净后，大约试管中的空气排净后点燃尖嘴处的酒精灯。点燃尖嘴处的酒精灯。约约1分钟后可看到尖嘴处有淡蓝色火焰，分钟后可看到尖嘴处有淡蓝色火焰，2分钟后看到高锰分钟后看到高锰酸钾退色，酸钾退色，4分钟左右在具支试管中有液体凝结。停止加热，大试管中有腊状固分钟左右在具支试管中有液体凝结。停止加热，大试管中有腊状固体

15、。体。4冷凝的液体有汽油气味，倒入蒸发皿中点燃可燃烧。冷凝的液体有汽油气味，倒入蒸发皿中点燃可燃烧。 我们采用氧化铝作催化剂，我们采用氧化铝作催化剂，可得到液体，无气体生成，可得到液体，无气体生成，且时间较长。若同时加入无且时间较长。若同时加入无水氯化铝可得到气体和汽油水氯化铝可得到气体和汽油，反应速率加快，但塑料易，反应速率加快，但塑料易炭化。加入镁粉可缓解塑料炭化。加入镁粉可缓解塑料的炭化，的炭化，此方案可以在短时此方案可以在短时间内得到可燃气体和汽油间内得到可燃气体和汽油。 设计实验从废弃的塑料设计实验从废弃的塑料袋中提取汽油并验证其纯袋中提取汽油并验证其纯度，并提供其实验报告。度，并提供其实验报告。 查阅相关资料整理并总查阅相关资料整理并总结出我们治理白色污染及结出我们治理白色污染及其资源回收利用的论文。其资源回收利用的论文。声明：参与项目研究可允声明：参与项目研究可允企业将利用本研究方案确企业将利用本研究方案确保其未来的核心竞争能力保其未来的核心竞争能力，通过本项目研究成果产，通过本项目