MoS2/Bi2S3/Ni3S4光热可控降解聚乙烯膜应用基础研究

摘要

本课题围绕聚乙烯膜光热可控降解的关键技术问题，通过制备MoS2/Bi2S3/Ni3S4等新型光热敏降解催化剂，以亚甲基蓝为模拟有机污染物，分析了该催化剂的热催化降解能力，在此基础上，将其以不同的比例添加至聚乙烯薄膜中，分别探讨了模拟光、热和埋土等条件下薄膜的催化降解情况。结果表明：
　　(1)MoS2/Bi2S3/Ni3S4催化剂在遮光近常温等最优条件下热反应2.5h后，水溶液中亚甲基蓝去除率高达98.59％。MoS2/Bi2S3/Ni3S4能够在黑暗低温条件下将亚甲基蓝降解生成甲苯，甚至CO2、H2O等小分子物质。其热催化降解过程符合准一级动力学模型，满足Langmuir-Hinshelwood速率方程(R2=0.993)。
　　(2)紫外光(25W)催化降解10d后，聚乙烯膜表现出明显的光催化降解效果。MoS2/Bi2S3/Ni3S4添加量为3%时降解效果达到最好，力学性能下降最为严重，抗拉强度和最大变形分别下降了22.83 MPa和166.15mm；经处理后的薄膜表面粗糙度较处理前增加了19.52nm，是对照组增加2.4nm的8倍多；处理后的薄膜表面出现了明显的破损与空洞，出现类似“针状”或“鳞片状”等卷曲现象；接触角、热分解温度和数均分子量等与对照组相比，分别下降了32.44°、33℃和88260，而空白组LDPE膜比降解前分别仅降低了1.44°、3℃和13690；并且在降解过程中出现明显的羟基和羧基等特征吸收峰。
　　(3)MoS2/Bi2S3/Ni3S4添加量为3%，50℃下热处理90天后，抗拉强度下降了20.38MPa，最大变形下降了148.10mm，基本丧失力学性能；热分解温度、接触角和数均分子量分别下降25℃、36.41°和83259，表面粗糙度增加了19.42mm；薄膜表面出现明显的破损、孔洞现象，同时出现了明显的羟基和羧基等特征吸收峰。
　　(4)在模拟紫外光和模拟热条件下，温度在降解过程中扮演着起着重要作用，即PE3薄膜力学性能的丧失随着降解温度的升高而增加，抗拉强度由降解前的23.86MPa分别下降至50℃时的1.03MPa和30℃时的4.28MPa，最大变形在30℃和50℃下分别下降21.36mm和6.23mm，薄膜表面的破损现象也随着降解温度的升高而越发严重，在50℃下接触角降低了36.42°，而且其降解的诱导期也越快；因此通过控制降解过程中的温度可达到对降解时间的控制。
　　(5)在自然埋土遮光处理90d后，与对照组相比，抗拉强度和最大变形下降了19.84MPa和152.44mm；热分解温度下降23℃，接触角下降26.09°，表面粗糙度增加了15.15nm；出现了羧基和羟基等特征吸收峰，薄膜表面也出现了明显的孔洞、破损现象。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 聚乙烯的应用

1.3 废弃聚乙烯引发的问题

1.4 降解膜的发展史

1.5 可降解膜存在的问题

1.6 本论文主要研究内容

1.7 本研究的创新点与意义

2 MoS2/Bi2S3/Ni3S4的制备及热降解性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与分析

2.4 讨论

2.5 本章小结

3 MoS2/Bi2S3/Ni3S4光热协同催化降解性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与分析

3.4 讨论

3.5 本章小结

4 MoS2/Bi2S3/Ni3S4近常温热催化降解性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与分析

4.4 讨论

4.5 本章小结

5 MoS2/Bi2S3/Ni3S4光热协同可控降解低密度聚乙烯薄膜研究

5.1 引言

5.2 实验部分

5.3 结果与分析

5.4 讨论

5.5 本章小结

6 埋土中MoS2/Bi2S3/Ni3S4催化降解聚乙烯膜研究

6.1 引言

6.2 实验部分

6.3 结果与分析

6.4 讨论

6.5 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文及科研成果