[发明专利]一种利用废弃医用一次性防护服制备多孔碳纳米片的方法

说明书

本发明属于固体废弃物资源化利用领域，特别涉及一种利用废弃医用一次性防护服制备多孔碳纳米片的方法。以废弃医用一次性防护服为原料，MgO为模板，在高压反应釜中进行反应制得多孔碳纳米片。并且MgO模板可以循环利用，节约成本。本发明在实现了废弃医用一次性防护服无害化、减量化的同时，也实现了资源化，所用原料易得，产品应用广泛。医用一次性防护服的材质制得的碳纳米片产率高，并且其碳化不受原料中杂质影响，石墨化程度高，制得的碳纳米片形貌均一、比表面积大、稳定性高，表现出高透射率和高电导率的特性，在催化、吸附和电化学储能等方面极具应用潜力。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用领域，特别涉及一种利用废弃医用一次性防护服制备多孔碳纳米片的方法。

技术背景

随着新型冠状病毒(COVID-19)在全球肆虐，医务人员及防疫人员在防疫工作及诊治、护理患者、隐形感染者或者处于潜伏期的患者时，所面临的感染风险极高。医用防护服是保护医护人员和防疫人员生命安全的屏障，能阻止各类可能携带病原体的分泌物、喷溅物、颗粒物等接触人体。在新冠病毒肺炎疫情期间，医用防护服大多为一次性使用，因此废弃医用防护服的产生量大幅上升，成为一类重要的医疗危险废物。如何实现其无害化，减量化和资源化是本发明关注的重点。常见的一次性医用防护服主要由SMS复合非织造布制成，是聚丙烯纺粘布加熔喷布加聚丙烯纺粘布三层结构顺次铺叠而成。其中，聚丙烯成分达一次性医用防护服总质量的62％以上，而聚丙烯中含有大量碳元素，约为聚丙烯总量的85.7％。将废弃医用一次性防护服通过高温热化学处理，不仅能够实现其减量化、无害化，还能将其制成多孔碳材料，实现其资源化利用。

碳纳米片是一种二维(2D)结构多孔碳材料，厚度为纳米尺寸，独特的二维尺度和多孔结构，密度低、比表面积高、导电性强。多孔碳纳米片不仅表面有许多可作为潜在吸附位点的官能团，能够去除水中有机物和重金属离子，吸附工业生产过程中的废气(CO₂、SO₂等)，而且具有强导电性，能够用于制作超级电容器的电极材料，性能优异、稳定性高，有广阔的应用前景。

发明内容

本发明为实现废弃医用一次性防护服的无害化、减量化、资源化，提供了一种利用废弃医用一次性防护服制备多孔碳纳米片的方法，以废弃医用一次性防护服为原料，MgO为模板，在高压反应釜中进行反应制得多孔碳纳米片。并且MgO模板可以循环利用，节约成本。

为利用废弃一次性医用防护服制得多孔碳纳米片，本发明采取如下步骤：

S1：将废弃医用一次性防护服进行杀菌消毒。

所述的废弃医用一次性防护服为未经任何处理的废弃医用一次性防护服。其杀菌消毒可采用以下方法：在烘箱中低温(50-100℃)加热0.5-2h，进行生物灭活。

S2：将废弃医用一次性防护服在冷冻条件下破碎成防护服颗粒。

优选地，破碎成粒径1-3mm的颗粒。

S3：将防护服颗粒与作为模板的片状纳米级MgO混合后送入高压反应釜，进行加热碳化。

优选地，所述片状纳米级MgO粒径为100-200nm，防护服颗粒与MgO的质量比为1:(2-6)，加热碳化过程中，高压反应釜内为惰性气氛，釜内压强1-1.5MPa，加热温度500-900℃，碳化时间为30-100min。

废弃医用一次性防护服主要成分为大量聚丙烯和少量聚乙烯，在热解过程中，由于聚丙烯量明显高于聚乙烯，聚丙烯具有支链结构，聚丙烯热解开始时间较聚乙烯早，聚丙烯主导热解过程，会导致热解碳化期间焦油产量减少而增加产物的含碳比率。在一次裂解结束后，二次反应中焦油分子进一步分裂，产生更多气体分子，进一步沉积在MgO模板上，提高碳产率。因此采用废弃医用一次性防护服作为碳源，制得的碳纳米片产率高，并且碳化不受原料中杂质影响，石墨化程度高，制得的碳纳米片形貌均一，表现出高透射率和高电导率的特性。