image: RUDN University chemists synthesized and studied the catalytic activity of vanadates and vanadites of several rare-earth metals (REM) in the thermal-catalytic treatment of polyolephin plastic waste. According to them, the volume of gases liberated in the course of pyrolysis considerably increases, and their composition changes in the presence of the catalysts. By choosing an appropriate catalyst, one can obtain light olefins (ethylene, propylene, butylene, and so on) in high yields or dramatically change the nature of the end products (syngas). view more
Credit: RUDN University
在聚烯烃废塑料的热催化加工过程中，俄罗斯人民友谊大学化学家合成并研究了一些亚钒酸盐和某些稀土金属的钒酸盐的催化活性。结果表明，催化剂的使用显著增加了热解过程中释放的所得气体的数量并改变了其组成。同时，催化剂的选择使得以高产率获得轻质烯烃（乙烯、丙烯、丁烯等）或从根本上改变最终所得产物（合成气体）的性质成为可能。该研究结果可以用于开发处理聚合物废料的现代技术中，以获得重要的化学及石化合成产品和半成品。研究结果发表在《今日催化》杂志上。
处理塑料垃圾问题是现代科学技术的紧迫问题之一。同时，焚烧和埋塑料垃圾也不是有效的处理方法。例如，通过聚合物废料的燃烧，可以获得有用的热量，但同时可以更有效地用于热催化技术的有机成分会被完全破坏。事实上，在无氧以及温度和压力都适中的条件下，通过某些催化剂分解的塑料可用作合成化学产品或发动机燃料的原料。俄罗斯人民友谊大学的化学家通过实验发现，使用一些亚钒酸盐和某些稀土金属的钒酸盐作为催化剂可以显着提高轻烯烃的产率，并且还可以从根本上改变最终加工产品的组成。
Alexander Cherednichenko（化学博士, 俄罗斯人民友谊大学物理与胶体化学系主任）说到：“大多数塑料都不可生物降解。 因此，有必要引入新技术以减少塑料废物处理对环境的负面影响。通过使用热催化技术可以实现废塑料的有益利用。我们积极参与以各种稀土金属化合物为基础的新型催化剂的合成及其实际使用的问题，以提高将聚合物废物加工成有用化学产品的效率。我们得到的结果表明了实施这一方案的可能性。” 在实验中，俄罗斯人民友谊大学的化学家调查了四种最常见的塑料垃圾：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚氯乙烯（PVC）。这些聚合物材料通常用于制造工业和家用产品。实验过程中，将预先切碎的塑料与催化剂一起装入石英反应器中，在氮气流中加热，使温度从25℃逐渐升高到750℃。之后对反应过程中形成的产物进行分析，并与无催化剂热解的结果进行比较。
事实证明，亚钒酸盐和某些稀土金属的钒酸盐的使用改变了热解废气的成分。例如，在没有催化剂的情况下，在聚乙烯热解过程中会释放约 5% 的丙烯，而在热催化过程中可释放出高达 15% 的丙烯。在没有催化剂的条件下， PET 热解产生约 75% 的乙醛。但如果使用催化剂，合成物的组成会发生剧烈变化，合成气体（氢气和一氧化碳的混合物）成为主要的反应产物。同时，合成气体可用于获得各种化学产品或用于动力工程。因此，在一系列合成的催化剂中，可以调节各种废塑料的热解产物的组成成分。
Alexander Cherednichenko（化学博士, 俄罗斯人民友谊大学物理与胶体化学系主任）说到：“我们使用亚钒酸盐和某些稀土金属的钒酸盐的研究结果使控制废塑料处理的热催化过程和获得重要的化学产品成为可能。”
###
Journal
Catalysis Today