光-温可控降解聚乙烯包装膜基础研究

摘要

本论文在国家核能开发专项课题（批准号：13ZG610301)、西南科技大学创新基金（批准号：14ycx012)和四川省“2014年科技创新苗子工程”（批准号：2014-17)的资助下，自制光/热催化剂Fe-Sr2Bi2O5，以亚甲基蓝为模拟降解物，首先研究了催化剂的热及光/热催化性质，在此基础上，将其应用于低密度聚乙烯的降解，探讨了模拟条件下的光催化降解和热催化降解，并研究了 Fe-Sr2B i205对低密度聚乙烯降解的温度可控性，最后在自然条件下与TiO2进行降解效果对比，证明了其优异的热催化及光/热催化能力。鉴于此，希望本研宄能为有机污水处理、聚乙烯薄膜的热降解和光/热降解提供借鉴与指导。主要结论如下：
　　(1)在750℃条件下烧结10 h得到光/热催化剂Fe-Sr2Bi205，禁带宽度为2.71 e V，在可见光区具有良好的光响应能力；在50° C条件下，Fe-Sr2Bi2〇5对 M B的光/热催化去除率达到98.8％，热催化去除率达到92.6%;同时，空穴在Fe-Sr2Bi2〇5降解M B过程中其主要作用，而非H O?和 O f。
　　(2)在25 W紫外灯照射10天后，LDPE复合膜表现出明显的光催化降解效果。催化剂含量为1.00%时降解效果最佳，其断裂伸长保留率低于5.0%,拉伸强度保留率低于40.0%，已完全脆化，丧失力学性能；同时，接触角和分解温度分别降低22.5°和41.3℃，LDPE复合膜中出现明显的羰基等降解特征吸收峰和降解孔洞。此外，温度越高有利于LDPE复合膜光降解作用，且温度越高，诱导期越短，因而，该复合膜的光降解具有温度可控性。
　　(3)在55℃热降解100天后，LDPE复合膜表现出明显的热催化降解效果。催化剂含量为1.00%时降解效果最佳，其断裂伸长保留率为18.7%，拉伸强度保留率为53.2%，已基本丧失力学性能；接触角降低18.0°，分解温度降低25.1℃,表面粗糙度增加3.6 n m;同时，LDPE复合膜热降解后出现明显的羰基峰和降解孔洞。此外，热降解温度越高，LDPE复合膜热降解程度越大，诱导期越短，因此，该复合膜的热降解同样具有温度可控性。
　　(4)在埋土和自然光条件下Fe-Sr2Bi205/LDPE复合膜均具有较强的催化降解作用；其中，埋土降解100天后，其断裂伸长保留率和拉伸强度保留率分别为43.5%和72.6%,接触角降低24.2°，分解温度降低21.0℃，表面粗糙度增加12.6 n m,并出现明显的羰基峰和降解坑洞；而可见光降解100天后，其断裂伸长保留率和拉伸强度保留率分别为10.3%和39.7%，接触角降低26.3°，分解温度降低25.6° C,表面粗糙度增加14.2 n m,同时复合膜中也出现明显的羰基峰及降解坑洞；与Ti02/PE膜对比发现，其埋土条件和可见光条件下降解效果远优于TiO2/PE膜。

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第 一 章 绪 论

1 .1 引言

1 .2 聚乙烯塑料包装膜的发展

1 .3 废旧聚乙烯薄膜的危害及处理

1 .4 降解塑料的定义及分类

1 .5 光降解聚乙烯

1 .6 生物降解聚乙烯

1 .7 光/生双降解

1 .8 热氧降解

1 .9 影响降解的因素研究

1 .1 0 降解聚乙烯的优缺点分析

1 .1 1 光/热催化降解包装膜的提出及展望

1 .1 2 课题来源及主要研究内容

1 .1 3 本研究的创新点与意义

第 二 章 Fe-Sr2Bi2O5 光/热催化剂制备及降解亚甲基蓝研究

2 .1 引言

2 .2 材料与方法

2 .3 结果与讨论

2 .4 本章小结

第二章 Fe-Sr2Bi2O5模拟光催化降解LDPE膜研究

3 .1 引言

3 .2 材料与方法

3 .3 结果与讨论

3 .4 本章小结

第 四 章 Fe-Sr2Bi2〇5模拟热催化降解LDPE膜研究

4 .1 引言

4 .2 材料与方法

4 .3 结果与讨论

4 .4 本章小结

第 五 章 Fe-Sr2Bi2〇5自然环境中降解LDPE膜研究

5 .1 引言

5 .2 材料与方法

5 .3 结果与讨论

5 .4 本章小结

结语

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果