怎样从混合废旧塑料中分离PC？

近日，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院王建超老师在Chemical Engineering Journal在线发表了题为“Exploring flotation separation of polycarbonate from multi-microplastic mixtures via experiment and numerical simulation”的研究论文，提出了利用Fe(VI)表面氧化结合气泡浮选实现废旧塑料混合物中聚碳酸酯（PC）的选择性分离，并解析了PC表面亲水化及浮选流体相关机制。

塑料由于质轻、清洁、廉洁等优势被广泛使用。2018年世界塑料产量达3.6亿吨，导致废旧塑料大量产生，造成微塑料污染等生态环境问题。循环利用是解决塑料污染问题的有效途径，然而当前废旧塑料循环利用率低于20%，主要原因是缺乏高效分离技术。由于不同种类塑料之间存在严重的化学-物理不相容性，实现废旧塑料循环利用的首要问题是解决其混合物的高效分离。本研究提出利用Fe(VI)处理结合气泡浮选实现塑料混合物中PC的有效分离，并对Fe(VI)处理、浮选过程条件进行了优化，实现了PC的高效分离，并利用实验与数值模拟对PC表面亲水化机制、浮选流体力学特性等机制进行了深入解析和探讨。

塑料表面Fe(VI)氧化处理结果显示，Fe(VI)处理能选择性地降低PC表面的水接触角(19°)，实现其表面亲水化，而Fe(VI)对其他塑料表面亲/疏水性影响较小。塑料表面特性系统表征显示，经过Fe(VI)处理，XPS及FT-IR分析结果表明PC表面氧元素含量升高，引入了羧基、羟基等含氧基团。同时在Fe(VI)处理过程中，PC表面形成了纳米氧化铁颗粒。上述机理是PC表面亲水化的主要原因。Fe(VI)处理条件的优化结果显示，在最优条件下，Fe(VI)处理结合气泡浮选能实现塑料混合物中PC的高效选择性分离（纯度和回收率达100%）。浮选条件及数值模拟结果显示，起泡剂量与充气速率对PC浮选具有显著影响，充气速率对浮选的影响是通过调节浮选柱内的微米气泡粒径与丰度，而浮选柱内的流体力学特性呈现显著的层流模式，并未受到浮选条件的影响。本研究为废旧塑料循环利用提供了新的理论基础。

来源：环境工程科学