[發(fā)明專利]一種利用廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服制備多孔碳納米片的方法

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• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN115043392A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張萬里;孔天岐;邢萬麗;李潤東;楊天華
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學(xué)
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 王思齊

本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，特別涉及一種利用廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服制備多孔碳納米片的方法。以廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服為原料，MgO為模板，在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)制得多孔碳納米片。并且MgO模板可以循環(huán)利用，節(jié)約成本。本發(fā)明在實(shí)現(xiàn)了廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服無害化、減量化的同時，也實(shí)現(xiàn)了資源化，所用原料易得，產(chǎn)品應(yīng)用廣泛。醫(yī)用一次性防護(hù)服的材質(zhì)制得的碳納米片產(chǎn)率高，并且其碳化不受原料中雜質(zhì)影響，石墨化程度高，制得的碳納米片形貌均一、比表面積大、穩(wěn)定性高，表現(xiàn)出高透射率和高電導(dǎo)率的特性，在催化、吸附和電化學(xué)儲能等方面極具應(yīng)用潛力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，特別涉及一種利用廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服制備多孔碳納米片的方法。

技術(shù)背景

隨著新型冠狀病毒(COVID-19)在全球肆虐，醫(yī)務(wù)人員及防疫人員在防疫工作及診治、護(hù)理患者、隱形感染者或者處于潛伏期的患者時，所面臨的感染風(fēng)險極高。醫(yī)用防護(hù)服是保護(hù)醫(yī)護(hù)人員和防疫人員生命安全的屏障，能阻止各類可能攜帶病原體的分泌物、噴濺物、顆粒物等接觸人體。在新冠病毒肺炎疫情期間，醫(yī)用防護(hù)服大多為一次性使用，因此廢棄醫(yī)用防護(hù)服的產(chǎn)生量大幅上升，成為一類重要的醫(yī)療危險廢物。如何實(shí)現(xiàn)其無害化，減量化和資源化是本發(fā)明關(guān)注的重點(diǎn)。常見的一次性醫(yī)用防護(hù)服主要由SMS復(fù)合非織造布制成，是聚丙烯紡粘布加熔噴布加聚丙烯紡粘布三層結(jié)構(gòu)順次鋪疊而成。其中，聚丙烯成分達(dá)一次性醫(yī)用防護(hù)服總質(zhì)量的62％以上，而聚丙烯中含有大量碳元素，約為聚丙烯總量的85.7％。將廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服通過高溫?zé)峄瘜W(xué)處理，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)其減量化、無害化，還能將其制成多孔碳材料，實(shí)現(xiàn)其資源化利用。

碳納米片是一種二維(2D)結(jié)構(gòu)多孔碳材料，厚度為納米尺寸，獨(dú)特的二維尺度和多孔結(jié)構(gòu)，密度低、比表面積高、導(dǎo)電性強(qiáng)。多孔碳納米片不僅表面有許多可作為潛在吸附位點(diǎn)的官能團(tuán)，能夠去除水中有機(jī)物和重金屬離子，吸附工業(yè)生產(chǎn)過程中的廢氣(CO₂、SO₂等)，而且具有強(qiáng)導(dǎo)電性，能夠用于制作超級電容器的電極材料，性能優(yōu)異、穩(wěn)定性高，有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服的無害化、減量化、資源化，提供了一種利用廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服制備多孔碳納米片的方法，以廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服為原料，MgO為模板，在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)制得多孔碳納米片。并且MgO模板可以循環(huán)利用，節(jié)約成本。

為利用廢棄一次性醫(yī)用防護(hù)服制得多孔碳納米片，本發(fā)明采取如下步驟：

S1：將廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服進(jìn)行殺菌消毒。

所述的廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服為未經(jīng)任何處理的廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服。其殺菌消毒可采用以下方法：在烘箱中低溫(50-100℃)加熱0.5-2h，進(jìn)行生物滅活。

S2：將廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服在冷凍條件下破碎成防護(hù)服顆粒。

優(yōu)選地，破碎成粒徑1-3mm的顆粒。

S3：將防護(hù)服顆粒與作為模板的片狀納米級MgO混合后送入高壓反應(yīng)釜，進(jìn)行加熱碳化。

優(yōu)選地，所述片狀納米級MgO粒徑為100-200nm，防護(hù)服顆粒與MgO的質(zhì)量比為1:(2-6)，加熱碳化過程中，高壓反應(yīng)釜內(nèi)為惰性氣氛，釜內(nèi)壓強(qiáng)1-1.5MPa，加熱溫度500-900℃，碳化時間為30-100min。

廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服主要成分為大量聚丙烯和少量聚乙烯，在熱解過程中，由于聚丙烯量明顯高于聚乙烯，聚丙烯具有支鏈結(jié)構(gòu)，聚丙烯熱解開始時間較聚乙烯早，聚丙烯主導(dǎo)熱解過程，會導(dǎo)致熱解碳化期間焦油產(chǎn)量減少而增加產(chǎn)物的含碳比率。在一次裂解結(jié)束后，二次反應(yīng)中焦油分子進(jìn)一步分裂，產(chǎn)生更多氣體分子，進(jìn)一步沉積在MgO模板上，提高碳產(chǎn)率。因此采用廢棄醫(yī)用一次性防護(hù)服作為碳源，制得的碳納米片產(chǎn)率高，并且碳化不受原料中雜質(zhì)影響，石墨化程度高，制得的碳納米片形貌均一，表現(xiàn)出高透射率和高電導(dǎo)率的特性。