Пиролизованный пепел превратился в графен для улучшения бетона и других соединений – ScienceDaily

Пиролизованный пластиковый пепел бесполезен, но, возможно, ненадолго.

Ученые из Университета Райса обратили внимание на джоулев нагрев материала, побочный продукт процессов переработки пластика. Сильный всплеск энергии превращает его в графен.

Методика лаборатории химика риса Джеймса Тура производит турбостратные графеновые хлопья, которые можно напрямую добавлять к другим веществам, таким как пленки из поливинилового спирта (ПВА), которые лучше сопротивляются воде в упаковке, цементной пасте и бетону, что значительно увеличивает их прочность на сжатие.

Исследование публикуется в журнале. Углерод.

Подобно процессу флэш-графена, который лаборатория представила в 2019 году, пиролизованный пепел превращается в турбостратный графен. Это дает более слабое привлекательное взаимодействие между хлопьями, что упрощает их смешивание в растворах.

В октябре прошлого года лаборатория Tour сообщила о процессе переработки пластиковых отходов в графен. Новый процесс является еще более конкретным, превращая пластик, который не восстанавливается путем вторичной переработки, в полезный продукт.

«Эта работа способствует развитию экономики замкнутого цикла для пластмасс», – сказал Тур. «Так много пластиковых отходов подвергаются пиролизу, чтобы превратить их обратно в мономеры и масла. Мономеры используются при реполимеризации для производства новых пластмасс, а масла используются во множестве других применений. Но всегда есть оставшиеся От 10% до 20% золы, которая бесполезна и обычно отправляется на свалки.

«Теперь мы можем преобразовать этот пепел в флэш-графен, который можно использовать для повышения прочности других пластиков и строительных материалов», – сказал он.

Пиролиз включает нагревание материала, чтобы разрушить его, но не сжигать. Пиролизованный переработанный пластик включает богатые энергией газы, жидкое топливо, парафин, нафту и первичные мономеры, из которых можно производить новый пластик.

Но остальное – примерно 50 000 метрических тонн в США в год – выбрасывается.

«Переработчики не получают больших прибылей из-за низких цен на нефть, поэтому только около 15% всего пластика перерабатывается», – сказал аспирант Райс Кевин Висс, ведущий автор исследования. «Я хотел решить обе эти проблемы».

Исследователи провели пару экспериментов, чтобы проверить испарившуюся золу, сначала смешав полученный графен с ПВС, биосовместимым полимером, который исследуется для медицинских применений, мембран топливных элементов из полимерных электролитов и экологически чистой упаковки. Его сдерживают плохие механические свойства основного материала и его уязвимость к воде.

Они сообщили, что добавление всего лишь 0,1% графена увеличивает степень деформации, которую композит ПВА может выдержать до разрушения, на 30%. Это также значительно улучшает сопротивление материала водопроницаемости.

Во втором эксперименте они наблюдали значительное увеличение прочности на сжатие за счет добавления графена из золы в портландцемент и бетон. Более прочный бетон означает, что меньше бетона необходимо использовать в конструкциях и дорогах. Это сокращает потребление энергии и сокращает количество загрязняющих веществ при ее производстве.

Национальный научный фонд, Управление научных исследований ВВС США и Министерство энергетики поддержали исследование.

Источник истории:

Материалы предоставленный Университет Райса. Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

.

Leave a Comment