塑料降解(ppt38頁)(參考版)
2025-02-08 20:42本頁面
【正文】 ? 生物降解塑料的優(yōu)點 ： ? 可制成堆肥回歸大自然；因降解而使體積減少，從而延長填埋場地壽命和使填埋地穩(wěn)定；焚燒時的發(fā)熱量減少；減少因隨意丟棄造成的對野生動物的危害。這樣周而復(fù)始，高分 子 鏈逐漸斷裂、縮短，使塑料的強(qiáng)度降低，使聚合物的分子量降低直到被微生物代謝的程度。 ? 上述兩種降解方式是互相促進(jìn)，相輔相成的。 ? 以改性膠狀淀粉或顆粒淀粉為添加劑的淀粉添加型塑料 為例，它的降解機(jī)理為： ? (1)塑料中的淀粉顆粒先被真菌和細(xì)菌侵 襲，消耗除去，從而削弱了塑料的強(qiáng)度，大 大 增加了塑料的表面積。高分子鏈的進(jìn)一步斷裂會導(dǎo)致質(zhì)量損失和相對分子質(zhì)量降低 , 最后相對分子質(zhì)量足夠低的分子鏈小段被酶進(jìn)一步代謝為水、二氧化碳等物質(zhì)。 ? 高分子水合作用是由依靠范德華力和氫鍵維系的二次、三次結(jié)構(gòu)的破裂引發(fā)的水合作用 , 其后高分子主鏈可能因化學(xué)或酶催化水解而破裂 , 高分子材料的強(qiáng)度降低。 ? (2) 生物化學(xué)降解法 : 由于微生物或酶的直接作用 , 使聚合物分解或氧化降解成小分子 , 直至最終分解成為二氧化碳和水 , 這種降解方式屬于生物化學(xué)降解方式 。各種微生物對 pH、溫度和氧的需求是不同的。 ? (5)微生物的分布 ? 真菌與細(xì)菌的數(shù)量、類型及相互作用。非晶態(tài)聚合物比晶態(tài)的較易進(jìn)行生物降解。對于寬分布的聚合物，總是低分子量部分先降解。 ? 影響生物降解的主要因素 ? (1)聚合物的結(jié)構(gòu)及柔順性 ? 聚合物鏈含有易水解鍵，如酯鍵、酰胺鍵、脲鍵、氨酯鍵等，較易進(jìn)行生物降解；鏈的柔順性也有一定影響，柔順性大，降解速度也大。增塑劑殘余脂肪酸如硬脂酸酯可被微生物降解并導(dǎo)致聚合物表面和性能甚至基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的破壞 。 塑料的生物降解 ? 多數(shù)合成的純聚合物均具有抗微生物侵蝕的能力。 ? 聚合物內(nèi)的雜質(zhì)包括在聚合反應(yīng)中存在的催化劑、添加劑及殘余溶劑如苯、四氫呋喃 ( THF) 、甲基酮等本身就是光敏劑 , 這些聚合物的雜質(zhì)和取代基 , 如羰基結(jié)構(gòu)、芳烴環(huán)、共軛雙鍵、羧基、過氧化物以及殘留催化劑 (如鈦的絡(luò)合物 ) 等 , 以及聚合物在聚合和貯運過程中沾染的雜質(zhì) , 都是引發(fā)光降解反應(yīng)的光敏劑。 ? 開始氧的存在作用正如過氧化物形成過程的中間媒質(zhì) , 分子氧經(jīng)聚合物生色團(tuán) (Chromophore) 向聚合物內(nèi)部轉(zhuǎn)移能量 , 活化非飽和鍵甚至飽和鍵。 ? 其具體過程是 : 聚合物通過光的物理吸收過程而引起光化學(xué)反應(yīng) , 脫出聚合物分子鏈上的氫原子而形成自由基。即外界必須提供大于 CC鍵能的能量，反應(yīng)才能順利進(jìn)行 。溫度在 400～ 600℃ 時，主要裂解產(chǎn)物為混合輕烴、石腦油、重油、煤油及蠟狀固體， PE、 PP的裂解產(chǎn)物主要是燃料氣和燃料油， PS熱解產(chǎn)物主要是苯乙烯單體。 ? 大多數(shù)塑料的裂解兩者兼而有之，屬于中間型，但在合適的溫度、壓力、催化劑條件下，能使其中某些特定數(shù)目鏈長的產(chǎn)物大大增加，從而獲得有一定經(jīng)濟(jì)價值的產(chǎn)物，如汽油、柴油等。這類塑料有 α甲基苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等，它們幾乎 100％地裂解成單體。按照大分子內(nèi)鍵斷裂位置的不同，可將熱解分為解聚反應(yīng)型、隨機(jī)裂解型和中間型。 塑料的熱解 ? 廢塑料熱解是將已清楚雜質(zhì)的塑料置于無氧或者低氧的密封容器中加熱，使其裂解為低分子化合物。 ? 根據(jù)各種環(huán)境條件引發(fā)降解的原因的不同 , 有不同的降解方式。 ? 在大多數(shù)情況下 , 聚合物的降解主要是 高分子中主化學(xué)鍵斷裂 反應(yīng)所引起的。 ? 因此 , 解決這個問題已成為環(huán)境保護(hù)方面的當(dāng)務(wù)之急。合成樹脂和塑料制品的大量生產(chǎn)和消費，是現(xiàn)代人類大量消費生活方式的直接結(jié)果 。生物降解將對塑料降解是一個既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的方法，因此研究塑
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