编号：CYYJ03151

篇名：闪速焦耳热废塑料升级回收研究进展

作者： 任振宇1；高凡1,2；邓兵1,3

关键词： 废塑料; 闪速焦耳热; 高值化学品; 升级回收; 纳米碳材料;

机构： 1.清华大学环境学院2.清华大学探微书院3.清华大学钢铁工业环境保护全国重点实验室

摘要： 废塑料的指数级增长与较低的回收利用率已构成严峻的全球环境危机.而传统的机械回收与热化学回收技术在处理混合组分及受污染废料时,常面临能效低、产物降级及经济性差等瓶颈.闪速焦耳热(Flash Joule Heating,FJH)技术凭借其秒级超快升降温(10～2～10～4°C/s)、超高可控反应温度(1000～3000°C)及精准的电热调控特性,为废塑料的高值化升级回收开辟了全新的非平衡态热力学路径.本文系统综述了FJH技术在废塑料资源化领域的最新研究进展.首先,阐释了FJH的原理,以及特殊反应器构型(如梯度孔隙、双层结构)设计以实现对反应时空尺度精准控制.其次,重点解析了FJH将废塑料转化为两类高附加值产物的工艺策略:一是基于碳原子的瞬时重组与石墨化,制备涡轮石墨烯、一维碳纳米材料及改性石墨烯等先进碳纳米材料;二是利用独特的时空协同效应,定向调控C-H键断裂与分子链解聚,以实现富氢气体与乙烯、丙烯等单体的高选择性回收.最后,本文总结了FJH技术的环境效益与经济效益,并深入探讨了该技术从实验室走向产业化过程中面临的挑战,展望了其在废塑料管理与先进材料制备领域的前景.