混合塑料表面润湿性差异的预强化和浮选分离机理研究

Recycling of waste plastics reduces petroleum consumption and prevents environmental pollution from incineration and landfill of plastics. Due to compatibility, different melting point and secondary pollution, separation of plastic mixtures is the bottleneck of plastics recycling. Flotation is the promising technique for separation of waste plastics, owing to high efficiency and cost-effectiveness. The key point of plastics flotation is to enhance the difference in the surface wettability of different plastics. In this study, catalytic oxidation of plastics is pretreated to increase the difference in the surface wettability of different plastics, and efficient separation of plastic mixtures is achieved by dissolved-air flotation without flotation reagents. The key scientific problems involve environmental response of molecules on plastic surface, mechanism of catalytic oxidation for regulation of surface wettability, and selective adsorption of bubbles on the surface of modified plastics. This study provides theoretical basis and technical support for efficient separation of waste plastics, and also offers technical guidance for recycling of similar secondary sources such as aluminum-plastic packages and waste printed circuit boards.

废旧塑料的资源化不仅能够缓解石油资源的消耗，而且可以避免废旧塑料焚烧和填埋处理造成的环境污染问题。由于不同塑料的兼容性、熔融温度差异和二次污染问题，混合塑料的分选是制约其资源化的瓶颈环节。浮选是废旧塑料分选的关键技术，具有突出的分选效率和成本效益，塑料浮选的关键在于强化表面润湿性差异。本项目通过催化氧化对塑料表面分子进行预改性，增加不同塑料的表面润湿性差异，结合溶气浮选实现混合塑料的无药剂高效分离。系统研究塑料表面分子环境响应机制、表面润湿性分子调控的催化氧化机理、气泡在改性塑料表面的吸附行为等基础科学问题，为废旧塑料资源的高效浮选提供理论依据和技术支撑，也为铝塑包装和废旧电路板等同类二次资源的分离回收提供技术指导。

废旧塑料的资源化不仅能够缓解石油资源的消耗，而且可以避免废旧塑料焚烧和填埋处理造成的环境污染问题。由于不同塑料的兼容性、熔融温度差异和二次污染问题，混合塑料的分选是制约其资源化的瓶颈环节。浮选是废旧塑料分选的关键技术，具有突出的分选效率和成本 效益，塑料浮选的关键在于强化表面润湿性差异。针对废旧塑料资源浮选分离的关键问题，本项目提出通过表面催化氧化改性对塑料表面润湿性进行分子调控，强化不同塑料的表面润湿性差异，并采用泡沫浮选实现混合塑料的高效浮选分离。系统研究塑料表面分子的环境响应机制、塑料表面分子改性机理、浮选体系的界面作用等科学问题，重点揭示“分子结构-表面改性-表面润湿性”的匹配机制。针对特定废旧混合塑料体系，开发了一系列塑料表面改性方法，实现塑料表面润湿性的精准调控，在充分研究工艺参数影响规律的基础上，实现了废旧混合塑料的高效浮选分离，为塑料浮选技术发展和废旧塑料资源的回收利用提供理论与技术支撑。在本基金的支持下，研究成果在国际权威期刊发表高质量学术论文22篇，获得国家授权发明专利5项，获得中国产学研合作促进会合作创新奖1项，培养中国科协青年托举人才1名、河南省中原青拔尖人才1名。