Mae ffilm polypropylen (PP) yn un o'r pum plastig cyffredinol a gynhyrchir fwyaf eang yn y byd. Fe'i defnyddir yn eang mewn pecynnu bwyd, ffilm amaethyddol a phecynnu diwydiannol. Yn ôl data'r diwydiant, mae Tsieina yn cynhyrchu mwy nag 8 miliwn o dunelli o wastraff ffilm polypropylen bob blwyddyn, ond mae'r gyfradd ailgylchu gyfunol yn dal i fod yn is na 25%, yn sylweddol llai na'r dros 40% o wledydd datblygedig. Nid yn unig y mae hyn yn arwain at wastraffu mwy na $100 biliwn o adnoddau bob blwyddyn, ond mae hefyd yn cynhyrchu llygredd microplastig sylweddol trwy losgi, safleoedd tirlenwi a dulliau eraill, gan fygythiad i ddiogelwch ecolegol. Mae'r papur hwn yn dadansoddi heriau a chyfarwyddiadau arloesol ailgylchu bilen polypropylen o dri dimensiwn: tagfa dechnoleg, llwybr arloesi a chydweithrediad diwydiant.
Dadansoddiad o Dagfeydd Technegol Craidd
1.1 Heriau Gwahanu Cyfansoddion
Mae ffilmiau polypropylen (PP) modern yn aml yn defnyddio technoleg allwthio amlhaenog, gan gyfuno deunyddiau fel PE, PET a ffoil alwminiwm i fodloni gofynion swyddogaethol. gall pecynnu byrbryd, er enghraifft, gynnwys tair haen --PP/PE/ffoil alwminiwm -- gyda haen alwminiwm mor denau â 7 micron, gan wneud gwahanu corfforol 300% yn fwy anodd. Mae technegau stripio thermol traddodiadol yn gofyn am weithredu ar dymheredd uwch na 220 gradd, a all arwain yn hawdd at doriad yn y gadwyn moleciwlaidd PP, gan arwain at ystod amrywiad fflwcs tawdd (MFR) ± 15 g/10 min ar gyfer deunyddiau wedi'u hailgylchu, nad yw'n addas ar gyfer cymwysiadau cynnyrch pen uchel.
1.2 Anawsterau wrth Reoli Halogi Amhuredd
PP films are easy to absorb impurities such as ink, adhesives and organic pollutants during recycling. Experiments show that the tensile strength of unwashed recycled polypropylene decreased by 32% and the impact strength decreased by 45%. Existing cleaning processes face a challenge: high temperature water washes (>80 gradd) cael gwared ar 90% o ddeunydd organig, ond sbarduno diraddiad ocsideiddiol PP, tra bod golchion tymheredd isel angen dwywaith mor hir i'w prosesu ac mae'r amhureddau sy'n weddill yn dal i fod 2.3 gwaith yn uwch na safonau'r diwydiant.
1.3 Mecanweithiau Perfformiad Diraddio Deunyddiau a Ailgylchwyd
Mae cadwyn moleciwlaidd polypropylen yn dueddol o -dorri yn ystod triniaeth wres dro ar ôl tro, gan arwain at ostyngiad mewn crisialu. Yn ystod pob cylch ailgylchu, gostyngodd tymheredd ystumio gwres PP 8 gradd ar gyfartaledd ac mae pwynt meddalu Vicat yn gostwng 12 gradd. Dangosodd arbrofion gan un fenter, ar ôl tri chylch ailgylchu, fod trosglwyddiad golau ffilmiau polypropylen wedi gostwng o 92 y cant i 78 y cant, a bod eiddo rhwystr ocsigen wedi gostwng 40%, gan gyfyngu ar y defnydd o gynhyrchion â gwerth ychwanegol isel.
1.4 Mae technoleg didoli deallus ar ei hôl hi.
Dim ond 0.8 tunnell / person / dydd yw didoli â llaw traddodiadol, gyda chyfradd gwallau mor uchel â 18% y cant. Er bod offer didoli sbectrosgopeg bron isgoch (NIR) yn gallu adnabod uchafbwynt nodweddiadol polypropylen, mae cywirdeb canfod ffilmiau o dan 20 micron yn llai na 75%. Mae profion maes yn y sylfaen ailgylchu yn dangos bod cynnwys amhuredd PET y cymysgedd yn 3.2%, a achosodd yn uniongyrchol fod cynnwys llwch y pelenni a adferwyd yn fwy na 2.8 gwaith.
Llwybrau Torri Trwodd Arloesol
2.1 Technoleg Dadadeiladu Strwythur Cyfansawdd
Stripio straen thermol a reolir: PP / PE rhyngwyneb gwahanu gwahanu rhyngwyneb trwy gyfuno gwresogi fesul cam (120 gradd → 160 gradd → 190 gradd) â phwysau treigl gwahaniaethol. Mae gan system rheoli tymheredd parth deuol ddatblygedig sefydliad ymchwil gyfradd pilio o 91% o ffoil alwminiwm a chyfradd adfer polypropylen o 98.5%.
Toddyddion -Gwahanu â Chymorth: Mae haen PP yn cael ei hydoddi'n ddetholus ar 65 gradd gan ddefnyddio cymysgedd o cyclohexane / heptane. Mae arbrofion yn dangos y gall y broses leihau gweddillion PET i lai na 0.3%, cyfradd adennill toddyddion i fwy na 95% a defnydd ynni uned i 42%.
Ysgythriad Plasma: Mae plasma ocsigen-arwynebau ffilm wedi'u trin yn amharu ar-rhwymo ocsigen. Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos, ar ôl 120 eiliad o driniaeth, bod cryfder yr haen alwminiwm wedi'i leihau o 2.1 N / 15 mm i 0.3 N / 15 mm.
2.2 Systemau Proses Buro Uwch
Glanhau â chymorth uwchsonig: Ar amlder o 40 kHz, ynghyd ag ychwanegion ensymau, mae cyfraddau tynnu inc yn cyrraedd 99.7% ac mae amser glanhau yn cael ei leihau i draean o'r hyn a ddefnyddir ar gyfer dulliau traddodiadol. Cyrhaeddodd cryfder tynnol y fenter deunyddiau ailgylchu sy'n cymhwyso'r dechnoleg 38 MPa, sef 95% o'r safon deunydd gwreiddiol.
Echdynnu CO2 supercritical: Gellir tynnu gweddillion plastigydd 99.2% ar 31 gradd C a 7.4 MPa. Mae profion gan sefydliad ymchwil wedi dangos bod ffilmiau polypropylen wedi'u hailgylchu sy'n cael eu trin â CO2 supercritical yn cydymffurfio â therfynau mudo rheoliad REACH yr UE.
Anwythiad electromagnetig Tynnu Amhuredd: high am yn ail maes magnetig gwahanu amhureddau metel, y diamedr o fwy na 50 micron gronynnau cyfradd tynnu gronynnau o 99.9%%. Mae llinellau ailgylchu sy'n defnyddio'r dechnoleg hon yn lleihau dargludedd gronynnau wedi'u hadfer i 0.01 μS/cm, gan fodloni gofynion gradd bwyd.
2.3 Technoleg Gwella Perfformiad Adfywio
Technoleg Nanomodification: Mae ychwanegu 2% nano-silica yn cynyddu cryfder effaith PP wedi'i adfywio 40% a thymheredd ystumio gwres 15 gradd. Mae nanocomposites cartref y fenter wedi'u defnyddio'n llwyddiannus i gynhyrchu bumper, gan gyflawni modwlws hyblyg o 2400 MPa.
Technoleg Diraddio Rheoledig: Mae torriad Beta a achosir gan berocsid yn lleihau'r mynegai aml-wasgaredd o polypropylen wedi'i adfer o 3.8 i 1.9. Mae'r canlyniadau'n dangos y gall triniaeth ddiraddio dan reolaeth wella sefydlogrwydd cyfradd llif toddi deunyddiau wedi'u hadfywio 35%.
Yn y fan a'r lle, lleihawyd tyndra tensiwn rhyngwynebol cyfuniadau PP/PE 62% gan ddefnyddio cydweddyddion PP{1}g-MAH. Mae cyfradd elongation torri asgwrn y cyfansawdd a ddatblygwyd gan y fenter yn cyrraedd 320%, sy'n addas ar gyfer tyllu ymwrthedd o domwellt amaethyddol.
2.4 Uwchraddio Offer Didoli Deallus
Cydnabod Cyfuniad Amlsbectrol: Mae synwyryddion integredig ger-isgoch, Raman, a terahertz (THz) yn caniatáu modelu 3D o drwch ffilm, cyfansoddiad, a lefelau halogiad. Mae arbrofion gyda gweithgynhyrchwyr offer yn dangos bod y dechnoleg yn 98.7 y cant yn gywir wrth ddidoli ar gyflymder prosesu o 5 tunnell yr awr.
Gweledigaeth deallusrwydd artiffisial Systemau Arolygu: Yn seiliedig ar algorithmau dysgu dwfn, gall y systemau hyn nodi diffygion mor fach â 0.1 mm2. Mae'r sylfaen ailgylchu sy'n defnyddio'r dechnoleg wedi lleihau cyfraddau diffygion cynnyrch o 2.3 y cant i 0.15 y cant, gan arbed mwy na $8 miliwn y flwyddyn.
Llwyfan Traceability Blockchain: Mae tagiau RFID yn cofnodi'r ffilm ddata cylch bywyd lawn ar gyfer rheolaeth dryloyw o adferiad i adfywio. Mae gwaith peilot wedi dangos bod y dechnoleg wedi arwain at gynnydd o 90% yn effeithlonrwydd olrhain deunydd crai a gostyngiad o 90% mewn anghydfodau ansawdd.
3. Strategaeth Datblygu Cydweithrediad Diwydiannol
3.1 Blaen-Arloesi Dylunio End
Hyrwyddo canllawiau diwydiannol ar gyfer dylunio cynhyrchion plastig ailgylchadwy sydd angen ffilmiau polypropylen gyda gwallau trwch unffurf o lai na 5% er mwyn osgoi strwythurau cyfansawdd. Adenillodd ffilm PP haen sengl ddatblygedig menter 99.2%, ac roedd cost deunydd wedi'i ailgylchu 28% yn is na chost ffilm gyfansawdd.
3.2 Adeiladu Rhwydwaith yr Afon Ganolog.
Sefydlu system tri cham o ``orsaf ailgylchu gymunedol-canolfannau didoli rhanbarthol-sylfeini prosesu proffesiynol'', gyda chyfarpar cywasgu deallus i leihau costau cludo. Mae data dinas peilot yn dangos bod y model yn lleihau'r radiws adfer i 3 km ac yn gwella effeithlonrwydd casglu 40%.
3.3 Diwedd -Defnyddio Ehangu Cymhwysiad
Paratoi papur gwyn ar gymwysiadau plastig wedi'u hailgylchu, gan nodi cymarebau defnydd yn y sectorau modurol, electroneg a phecynnu. Mae un gwneuthurwr ceir wedi cynyddu'r defnydd o polypropylen wedi'i ailgylchu i 15%, gan leihau allyriadau carbon 12,000 tunnell fesul car y flwyddyn.
3.4 Polisi a chefnogaeth safonol
Cynigir safonau graddio plastig wedi'u hailgylchu i ddosbarthu PP wedi'i ailgylchu yn raddau bwyd, diwydiannol ac adeiladu. Amcangyfrifir y bydd ad-daliad treth TAW o 70% i fusnesau sy’n defnyddio deunyddiau wedi’u hailgylchu yn rhoi hwb o 5.2 pwynt canran i’r elw.
Rhagolygon y Dyfodol
Gyda datblygiad technoleg depolymerization cemegol, mae ailgylchu ffilmiau polypropylen yn trosglwyddo o "adferiad corfforol" i "adferiad moleciwlaidd." Mae'r broses gracio catalytig a ddatblygwyd gan sefydliad ymchwil yn trosi gweddillion gwastraff polypropylen yn fonomer propylen gyda 78% o gynnyrch a phurdeb cynnyrch o 99.95%. Erbyn 2030, disgwylir i gyfradd ailgylchu ffilm PP Tsieina gyrraedd 45%, ac mae maint y farchnad deunyddiau wedi'u hailgylchu yn fwy na 30 biliwn yuan, gan ffurfio clwstwr diwydiant gwyrdd o gannoedd o biliynau o yuan.
Casgliad:
Mae ailgylchu ffilmiau polypropylen yn frwydr allweddol yn erbyn "llygredd gwyn." Trwy arloesi technolegol, gallwn oresgyn y tagfeydd gwahanu hyn, anawsterau puro a dirywiad perfformiad, ac adeiladu cadwyn gais dylunio cyflawn, a all nid yn unig wireddu'r cylch adnoddau, ond hefyd feithrin pwyntiau twf economaidd newydd. Bydd hyn yn gofyn am ymdrech ar y cyd gan lywodraethau, busnesau, a sefydliadau ymchwil i drawsnewid y diwydiant trwy arloesi technolegol a darparu atebion i Tsieina i fynd i'r afael â llygredd plastig byd-eang.
