首頁 利泓專欄 高光譜應用文章(Hyperspectral imaging) 創新的PVC回收方法讓塑膠的生命週期更減碳
本篇可以知道:
關鍵字│塑膠回收、聚氯乙烯回收、對位電解反應、紅外光光譜
聚氯乙烯目前在美國的回收率為零,回收聚氯乙烯時會產生鹽酸;同時聚氯乙烯製程上加入塑化劑來提升其軟硬程度,常使用雙酚A(BPA)或磷苯二甲酸酯(phthalates)作為塑化劑,對於環境與人體是極大的危害,無法分解的聚氯乙烯只能不斷地累積,因此聚氯乙烯的回收是環境工程上的一大課題。
美國密西根大學教授Danielle Fagnani,以對位電解反應(pair-electrolysis reaction)降解聚氯乙烯產生鹽酸,再利用芳香烴化合物(arene)的電化學氯化反應(electrooxidation chlorination reaction),捕捉反應產生的氯離子,能將氯離子回收利用於有機化學與製藥產業上。最後還有一個意外的發現,塑化劑磷苯二甲酸酯在對位電解反應中為一個氧化還原介質(redox mediator),提高電化學氯化反應的產率,以及減緩聚氯乙烯的降解速度,進而使鹽酸產生速度得到控制。
對位電解反應槽與對位電解反應機制
此研究以電化學反應為基礎,一般的循環伏安法只能透漏化學反應中氧化還原的電位,對於電化學反應進行方式是無從得的,此時就能藉由FTIR上光譜圖的變化來做判斷。使用的FTIR是Thermo-Nicolet IS-50 測量不同條件下聚氯乙烯光譜圖,PVC47K為未進行電解反應PVC(單體分子量為4.7萬);dPVCDEHP與dPVCalone分別代表塑化劑DEHP有無加入反應的PVC光譜圖。
從A圖驗證電解反應可行性,碳-氯拉伸的波峰都有變弱的趨勢,代表電解反應能使PVC脫去氯離子。
B圖區域的波峰代表碳-氫鍵,塑化劑能夠幫助電解反應,外層的氯聚乙烯完全反應,才有明顯的內層聚氯乙烯訊號;C圖中的波峰代表碳氧雙鍵,顯示出塑化劑能減緩聚氯乙烯的氧化反應,延長電解反應的時間。
參考資料: https://doi.org/10.1038/s41557-022-01078-w
https://edu.rsc.org/science-research/recycling-plastic-bottles-into-jet-fuel/3010585.article
https://rackham.umich.edu/discover-rackham/rethinking-pvc-recycling/
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