[发明专利]一种高值化利用废弃医用口罩制备碳纳米管和氢气的方法

说明书

一种高值化利用废弃医用口罩制备碳纳米管和氢气的方法，属于固体废物的处理领域。本技术无需对废弃医用口罩进行预处理，可直接进料，在惰性气氛中进行一段或多段热解和催化反应后得到碳纳米管和氢气。该技术原料成本低、易于操作、流程短、可重复性好，符合我国发展循环经济和绿色制造的战略方向，极具工业应用前景，得到的碳纳米管在电极材料、催化剂载体、吸附材料等领域潜力巨大。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用领域，特别涉及一种将低值的 废弃医用口罩转化为高附加值的碳纳米管和氢气的方法。

背景技术

为了阻断疫情传染，医用口罩已成为人们生活的必需品。由于其 失效快，且价格低廉，所以医用口罩几乎不进行重复利用。大量废弃 医用口罩的产生，只有少部分被焚烧或进入填埋场，大多数仍散落在 自然环境中。由于医用口罩的主体通常由多层聚丙烯无纺布和熔喷布 组成，所以其无法自然降解，尤其风化破碎后形成的小颗粒将对生态 系统产生严重威胁。目前的废弃医用口罩处置方式为焚烧或填埋若将 废弃医用口罩作为一种资源进行循环利用，则既可解决其带来的环境 污染问题，又能实现资源的绿色发展。

现将废弃口罩的再利用现状总结如下：专利CN111516183A公开 了一种废弃口罩的回收利用方法，即将拆除鼻梁条之后的废弃口罩碎 片与偶联剂、增强剂、抗氧剂、颜料、抗菌剂等密炼加工，制得具有 一定力学性能和抗菌性能的聚丙烯复合材料；专利112062990A公开 了一种利用废弃医用口罩经木质素磺酸盐处理后制备高吸水性木塑 复合薄膜的工艺；专利CN111590785A公开了一种利用废弃口罩制备 可用于建筑材料或家具材料的木塑复合材料的方法；专利 CN111745851A公开了一种废旧口罩再生阻燃塑胶弹性体的制备方 法；专利CN112158823A公开了一种应用废弃口罩经低温加热、生物 灭活、预碳化、高温碳化烧结等一系列过程制备多孔碳凝胶材料中的 方法。以上这些手段虽然实现了废弃医用口罩的再利用，但获得的再 生产品价值较低，并未实现废弃医用口罩的高值化利用。

发明内容

为了实现废弃医用口罩的高值化利用，本发明的目的在于提供一 种利用废弃医用口罩为原料制备高附加值的碳纳米管和氢气的方法， 获得的碳纳米管可应用于电极材料、吸附材料、催化剂载体等领域。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高值化利用废弃医用口罩制备碳纳米管和氢气的方法，其特 征在于，以废弃医用口罩为原料，在惰性气氛中进行一段或多段热解 和催化反应后得到碳纳米管和氢气。具体步骤如下：

(1)将废弃医用口罩破碎为尺寸小于8mm的碎片，将该碎片 与催化剂混合置于一段式密闭加热区，或者将碎片和催化剂分别置于 两段式密闭加热区；

(2)在惰性气氛中进行加热，到达特定温度后保持一段时间， 同时收集出口处的气体，经分离后获得纯净的氢气；

(3)停止加热，待自然冷却至室温后，关闭惰性气体，取出固 体混合物；

(4)将上述固体混合物用稀酸清洗，过滤，干燥后获得碳纳米 管。

所述的废弃医用口罩碎片和催化剂的质量比范围为1:1～50:1。

所述的废弃医用口罩为未经处理的废弃一次性医用口罩、医用外 科口罩、医用防护口罩；

所述的催化剂为金属与氧化物载体构成的复合催化剂，其中金属 为铁基、镍基、钴基、铜基一元催化剂或铁—镍、铁—钴、铁—铜、 镍—钴、铜—镍或铜—钴基二元催化剂，或铁—钴—镍等以上任意三 种金属组成的三元催化剂，所述的氧化物载体选自碱土金属氧化物、 稀土金属氧化物和其它金属或非金属氧化物，如氧化镁、氧化钙、氧 化铝、氧化硅、氧化镧、氧化铈等；金属与氧化物采用机械混合或化 学方式混合，其中金属的质量占比为5％～50％。

所述的惰性气氛为氮气、氩气、氦气或二氧化碳气体中的至少一 种；