Проектирование супер

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 14163 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Сорбирующие подушечки и пленки широко используются в целях восстановления окружающей среды, но разработка их внутренней структуры для оптимизации доступа ко всему объему при обеспечении экономической эффективности, простоты изготовления, достаточной прочности и возможности повторного использования остается сложной задачей. В настоящей работе мы сообщаем о тримодальной сорбентной пленке из переработанного полипропилена (ПП) с микропорами, макропорами и губчатыми трехмерными полостями, полученной путем селективного растворения, термического разделения фаз и отжига. Сорбент имеет сотни полостей на см2, которые способны разбухать до двадцати пяти раз своей толщины, что обеспечивает сверхбыструю кинетику насыщения (в течение 30 с) и максимальную сорбцию нефти (97 г/г). Механизм сорбции подчиняется кинетической модели псевдовторого порядка. Кроме того, сорбент легко сжимается, а его структура сохраняется при сорбции, десорбции и резорбции нефти, что обеспечивает эффективность повторного использования 96,5%. Процесс восстановления масла включает в себя ручное сжатие пленки, что делает процесс очистки эффективным и не требует химической обработки. Сорбентная пленка обладает высокой пористостью для эффективной сорбции и достаточной прочностью на разрыв для практического применения. Наша интегрированная технология приводит к созданию усиленной пористой полимерной структуры, которую можно адаптировать в соответствии с конечным применением. Это исследование предлагает устойчивое решение для управления отходами, которое предлагает универсальность в своей функциональности.

Пластмассы стали незаменимыми благодаря широкому спектру применения и значительным физическим характеристикам, которые играют решающую роль в современной экономике1,2. Однако производство и утилизация пластиковых отходов оказали серьезное воздействие на окружающую среду. По оценкам, на сегодняшний день произведены миллиарды тонн пластмасс, а постепенное накопление пластиковых отходов за последние несколько десятилетий привлекло значительное внимание3,4.

Традиционные методы переработки пластиковых отходов имеют свои ограничения. Свалки5 и сжигание6,7 являются основными источниками токсичных газов, а также микрозагрязнителей2,8. Для решения этой проблемы были предложены различные решения по переработке пластиковых отходов9, чтобы обеспечить устойчивое использование ископаемых ресурсов и защитить окружающую среду. Эти решения включают механическую переработку, термохимическую переработку и переработку вторичного сырья. Механическая переработка широко используется для крупных пластиковых отходов, но ограничена из-за загрязнения добавками, деградации материала, ограниченного спектра материалов и сложности обработки10,11,12. Кроме того, в последнее время пиролиз рассматривается как перспективный метод термохимической переработки пластиковых отходов. Однако это не всегда может быть осуществимым решением из-за высокого энергопотребления, образования токсичных побочных продуктов и переменного качества получаемых продуктов3,13,14.

Переработка пластиковых отходов — это процесс преобразования выброшенных пластиковых материалов в новые продукты с более высокой ценностью и функциональностью. Некоторые нетрадиционные подходы к вторичной переработке полимеров включают сольволиз, механохимию, фотореформинг, биотехнологию, пиролиз и методы растворения/осаждения15. Переработка пластиковых отходов является лучшим решением по сравнению с другими видами переработки благодаря более высокому качеству переработанных продуктов, экологическим и экономическим преимуществам, а также большей энергоэффективности15,16. Он дает широкий спектр дорогостоящей продукции, такой как фотоэлектрические элементы, аккумуляторные электроды, углеродные нанотрубки, мембраны, добавки для армирования, а также волокна, пленки и композиты, демонстрируя потенциал преобразования отходов в ценные ресурсы и продвигая устойчивые практики17. ,18,19,20,21,22,23. Переработка пластиковых отходов в нефтесорбент также может оказаться полезным применением, поскольку может помочь смягчить негативное воздействие разливов нефти на окружающую среду за счет эффективного поглощения разлитой нефти1,24.