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近年来,科学家们在降解回收塑料方面取得了很大成功,但并非所有塑料都能回收。例如,黑色聚苯乙烯做成的泡沫和塑料盖就很难回收,因为其中含有大量的颜色添加剂。现在,科学家找到一种光照法,可帮助塑料分解,以达到良好的回收效果。
由于黑色泡沫和黑色塑料盖里使用了一定比例的炭黑(煤焦油、植物或石油产品燃烧不完全产生的材料),作为强化塑料物理性能的添加剂,使这类塑料难以被有效回收,最终被扔进垃圾掩埋场或被焚烧处理。
美国康乃尔大学和普林斯顿大学的化学家们,成功地通过使用阳光、白灯光的LED照射这些含有颜色的聚苯乙烯塑料,使其进行光热转换反应,让这些塑料分解成链长较短的一、二和三苯乙塑料单元体。之后再将这些单元体们放入反应装置内干净地分离,以此获得可回收重复利用的塑料。该研究成果于今年11月底发表在《美国化学学会》上。
他们先将商业黑色塑料中的染料“炭黑”作为主要的光热剂,放到普通聚苯乙烯塑料(PS)里面,再利用可见光去照射光热剂(光热活性添加剂),使其局部在极短的时间内升至高温,这些高温会将该塑料分解成聚苯乙烯单体。
研究人员发现这种方法有效后,就使用白色LED灯照射发泡聚苯乙烯(PS泡沫)、食品盒、咖啡杯盖等8种常见的黑色食品容器进行实验,且过程中没有额外添加炭黑或其它的金属催化剂。
结果显示,这8种材料被成功分解成苯乙烯单体,产率为53%。若容器被菜籽油、酱油污染,其分解效率会降至46%。若被柳橙汁污染,其分解效率只剩下37%。
他们还发现将白色LED光源换成光线较强的太阳光,对这些黑色的聚苯乙烯照射5分钟,就能收获高达80%的产率。
另外,实验人员还将不同颜色的PS与黑色PS进行不同比例混合,再分别用白色LED和太阳光照射,以观察其分解状况。结果显示,这些PS混合物在白色LED照射下,其分解率在44.5%~46%之间,若在太阳光照射下平均分解率在66.8%,对全黑PS其分解率高达80%。
这些实验结果显示,其它颜色的聚苯乙烯塑料只需要与少量黑色聚苯乙烯塑料混合后,就能进行有效分解。这表明在今后分解聚苯乙烯塑料时,不需要挑出黑色塑料,也不用额外添加光热剂,就可以良好分解该类型的塑料,使全彩色塑料得以高效回收。
参与这次实验的人员一同对美国化学学会(ACS)表示,这种简单的可见光照射回收方法,未来有可能用到其它含有添加剂的商业塑料中。
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