自上世紀(jì)50年代人類大規(guī)模生產(chǎn)塑料以來(lái)，已經(jīng)產(chǎn)生了63億噸塑料垃圾，其中91%的塑料垃圾被直接填埋或排入海洋，造成環(huán)境污染和石油資源的浪費(fèi)。其中熱固性塑料由于其穩(wěn)定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不熔不溶，更不能在自然環(huán)境中降解，給循環(huán)利用造成極大困難。尋求一種綠色、節(jié)能、高附加值的回收方式是塑料回收領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。

近日，四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院王玉忠院士團(tuán)隊(duì)采用以廢治廢的設(shè)計(jì)理念，通過(guò)簡(jiǎn)單的物理改性法將廢舊的熱固性樹脂成功制備成一種孔徑可調(diào)的油水分離材料。該方法不僅為熱固性塑料回收利用提供了一種新的理念，而且為油水分離材料的設(shè)計(jì)提供了一種新的思路。

圖1 物理法回收廢舊熱固性樹脂制備油水分離材料

在微波加熱條件下，使用綠色溶劑NMP對(duì)廢舊環(huán)氧樹脂（EP）溶脹得到溶脹樹脂（SEP），隨后經(jīng)過(guò)微波輔助制孔得到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的多孔樹脂（PEP），PEP孔徑均勻分布在80 nm左右。改性后樹脂表面粗糙度從1.8nm增加到63.1 nm，水接觸角從81°增加到101°，樹脂組成未發(fā)生變化，因此在保持熱固性樹脂良好的物理化學(xué)性能基礎(chǔ)上可應(yīng)用于油水分離領(lǐng)域。

圖2 EP, SEP和PEP的光學(xué)（a）和SEM（b）圖片及多孔PEP形成示意圖（c）

在無(wú)需外加壓力條件下，PEP依靠油水混合自身重力可實(shí)現(xiàn)對(duì)油水乳液的高效分離，對(duì)粒徑為3.5 μm的乳液分離通量達(dá)到2306.78 L (m2h)-1，且多次循環(huán)使用后，PEP仍保持很高的分離效率和分離通量。

圖3 PEP油水分離及循環(huán)使用

通過(guò)改變?nèi)苊浫軇┑慕M成和配比可以調(diào)控樹脂的孔徑，從而用來(lái)高效分離不同粒徑的乳液，當(dāng)乳液粒徑與多孔樹脂的孔徑大小相當(dāng)時(shí)，PEP的破乳效果最佳。

圖4 PEP孔徑調(diào)控以及對(duì)不同粒徑乳液的高效分離

此項(xiàng)研究為廢棄熱固性塑料回收開辟了新的研究途徑，拓展了新的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了“變廢為寶”，并為設(shè)計(jì)孔徑可調(diào)的油水分離材料提供了一種新思路。該工作以《From waste epoxy resins to efficient oil/water separation materials via a microwave assisted pore-forming strategy》為題發(fā)表于《Materials Horizons》，王玉忠院士的博士研究生田飛為第一作者。