一种制备塑料热解微纳颗粒物的系统的制作方法

本实用新型涉及塑料热解微技术领域，尤其涉及一种制备塑料热解微纳颗粒物的系统。

背景技术：

塑料制品的广泛应用导致塑料垃圾遍布全球，因其难以降解，对全球环境及人类健康造成持久性的影响；关于塑料的毒理学研究也层出不穷，然而大多采用新塑料进行毒理学研究，少数采集环境中的老化塑料进行实验；塑料对环境及人类健康效应的潜在影响贯穿于塑料整个生命周期，包括使用全过程及废弃后的处理副产物；热解是塑料垃圾的重要处理方式之一，火灾现场含有塑料的建筑材料或家具等也会发生热解，塑料热解过程中发生热分解，产生大量烟尘和少量固体灰渣，热分解过程中会形成大量纳米颗粒物，随烟尘释放到空气中，对环境及人类健康造成危害；然而关于塑料热分解形成的纳米颗粒物的毒理研究几乎处于空白阶段；因此，对塑料热分解副产物开展毒理学研究有助于完善塑料的毒理学数据，对全面评估塑料整个生命周期过程中对环境及人类健康造成的潜在风险有重要意义。

塑料不同燃烧条件下所形成的纳米颗粒物的大小、浓度均有所不同，其毒理效应也因此而有所差异。因此，有必要建立一套标准化的塑料热分解及颗粒物收集体系，用于获得稳定、统一的塑料热分解纳米颗粒物进行毒理学研究，以保证后续毒理学实验数据的可重复性。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种制备塑料热解微纳颗粒物的系统，该系统能够将各种塑料热解制备得到稳定、统一、不同粒径塑料热分解纳米颗粒物，能够保证后续毒理学实验数据的可重复性。

基于上述目的，本实用新型提供了一种制备塑料热解微纳颗粒物的系统，所述系统包括：加热炉、逐级过滤装置、氧气储藏罐和氮气储藏罐；

所述氧气储藏罐和氮气储藏罐与所述加热炉的进气口连接，用于向所述加热炉中通入氧气和氮气；

所述加热炉用于对塑料进行加热生成气溶胶；

所述逐级过滤装置与所述加热炉的出气口连接，用于截留相应粒径的气溶胶颗粒物。

上述系统通过加热炉将塑料加热生成气溶胶，随后气溶胶在通入加热炉的氧气和氮气带动下流经逐级过滤装置，并通过逐级过滤装置截留相应粒径的气溶胶颗粒物，进而得到塑料热解微纳颗粒物，此外，该系统结构简单、容易操作、生产效率较高。

可选的，所述逐级过滤装置包括孔径从大到小依次设置的过滤膜。优选地，所述过滤膜为2～5个；所述过滤膜的孔径为1nm～5mm；通过过滤膜的设置，能够截留不同粒径范围的微纳颗粒物。

在本实用新型中对过滤膜的种类不作严格限制，例如，可以根据实际需要进行常规选择；优选地，所述过滤膜为特氟龙滤膜。

可选地，所述加热炉加热温度为350～800℃；所述加热炉为对开式管式加热炉。

可选地，所述加热炉的进气口通过三通阀与所述氧气储藏罐和氮气储藏罐连接；所述三通阀用于调节氧气和氮气的体积流量比；通过向加热炉中通入不同比例的氧气和氮气，能够模拟自然空气环境等各种燃烧程度的情况。

可选地，所述系统还包括流量监测仪，所述流量监测仪分别设置在所述氧气储藏罐和氮气储藏罐与所述三通阀之间，用于监测氧气和氮气的流量。

可选地，所述系统还包括单向阀，所述单向阀设置在所述加热炉与所述三通阀之间，且所述单向阀的出口与所述加热炉的进气口连接。通过单向阀的设置，能够防止加热炉内的气溶胶回流至氧气储藏罐和氮气储藏罐中。

可选地，所述系统还包括坩埚，所述坩埚置于所述加热炉内；优选地，所述坩埚为石英坩埚；通过坩埚的设置，实现了将塑料置于坩埚内进行加热，进而防止塑料与加热炉直接接触对加热炉造成影响，并能够更好的将塑料加热生成气溶胶。

可选地，所述系统还包括废气收集瓶，所述废气收集瓶与所述逐级过滤装置的出气口连接；通过废气收集瓶的设置，能够收集经过逐级过滤装置的废气，避免造成环境污染。

可选地，所述塑料的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯或聚碳酸酯。通过选择不同的塑料材质，能够制备得到各种材质塑料的热解微纳颗粒物。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的一种制备塑料热解微纳颗粒物的系统至少包括如下效果：

本实用新型上述系统通过加热炉将塑料加热生成气溶胶，随后气溶胶在通入加热炉的氧气和氮气带动下流经逐级过滤装置，并通过逐级过滤装置截留相应粒径的气溶胶颗粒物，进而得到塑料热解微纳颗粒物，此外，该系统结构简单、容易操作、生产效率较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的制备塑料热解微纳颗粒物的系统示意图。

图中所示：

1-加热炉；2-逐级过滤装置，21-第一过滤膜，22-第二过滤膜；3-氧气储藏罐；4-氮气储藏罐；5-三通阀；6-流量监测仪；7-单向阀；8-坩埚；9-废气收集瓶。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

结合图1所示，本实用新型制备塑料热解微纳颗粒物的系统包括：加热炉1、逐级过滤装置2、氧气储藏罐3和氮气储藏罐4；

氧气储藏罐3和氮气储藏罐4与加热炉1的进气口连接，用于向加热炉1中通入氧气和氮气；

加热炉1用于对塑料进行加热生成气溶胶；

逐级过滤装置2与加热炉1的出气口连接，用于截留相应粒径的气溶胶颗粒物。

上述系统通过加热炉1将塑料加热生成气溶胶，随后气溶胶在通入加热炉1的氧气和氮气带动下流经逐级过滤装置2，并通过逐级过滤装置2截留相应粒径的气溶胶颗粒物，进而得到塑料热解微纳颗粒物，此外，该系统结构简单、容易操作、生产效率较高。

本实用新型对制备塑料的材质不作严格限制，例如，塑料的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯对苯二甲酸酯或聚碳酸酯。通过选择不同的塑料材质，能够制备得到相应材质的塑料热解微纳颗粒物。

本实用新型对逐级过滤装置2不作严格限制，可以根据实际需要选择逐级过滤装置2中过滤膜的数量以及孔径大小，例如，过滤膜可以为2～5个；过滤膜的孔径可以为1nm～5mm；具体地过滤膜的数量可以为2个、3个、4个或5以上的整数个；过滤膜的孔径大小可以为5mm、1μm或1nm；具体到本实施例中，逐级过滤装置2中设置有第一过滤膜21和第二过滤膜22，气溶胶首先经过的第一过滤膜21的孔径为5mm，后经过的第二过滤膜22的孔径为1μm。通过上述第一过滤膜21和第二过滤膜22的设置，能够截留粒径大于5mm的塑料热解微纳颗粒物以及1μm～5mm之间的热解塑料微纳颗粒物。

在一实施方式中，过滤膜可以选择特氟龙滤膜；在其他实施方式中，还可以选择其他材质的过滤膜。

本实用新型对加热炉1的类型不作严格限制，例如，能够将物料加热至350～800℃即可；在一实施方式中，加热炉1为对开式管式加热炉，对开式加热炉的进气口通过三通阀5与氧气储藏罐3和氮气储藏罐4连接；三通阀5用于调节氧气和氮气的体积流量比；通过向加热炉1中通入不同比例的氧气和氮气，能够模拟自然空气环境等各种燃烧程度的情况进而得到不同燃烧程度的热解塑料微纳颗粒物。

在一实施方式中，制备微纳塑料的系统还包括流量监测仪6，流量监测仪6分别设置在氧气储藏罐3和氮气储藏罐4与三通阀5之间，用于监测氧气和氮气的流量；通过流量监测仪6的设置，能够精确的通过三通阀调节添加到加热炉1中氮气与氧气的比例。

在一实施方式中，制备微纳塑料的系统还包括单向阀7，单向阀7设置在加热炉1与三通阀5之间，且单向阀7的出口与加热炉1的进气口连接。通过单向阀7的设置，能够防止加热炉1内的气溶胶回流至氧气储藏罐3和氮气储藏罐4中。

在一实施方式中，制备微纳塑料的系统还包括坩埚8，坩埚8置于加热炉1内；优选地，坩埚8为石英坩埚；通过坩埚8的设置，可以将塑料置于坩埚8内进行加热，进而防止塑料与加热炉1直接接触对加热炉1造成影响，并能够更好的将塑料加热生成气溶胶。

在一实施方式中，制备微纳塑料的系统还包括废气收集瓶9，废气收集瓶9与逐级过滤装置2的出气口连接；通过废气收集瓶9的设置，能够收集经过逐级过滤装置2的废气，避免造成环境污染。

基于上述制备微纳塑料的系统的制备方法如下：

首先，将塑料置于加热炉1内部的坩埚8中；

然后，根据流量监测仪6和三通阀5调节氧气储藏罐3和氮气储藏罐4中氧气和氮气的流量，并经过单向阀7向加热炉1中持续添加氧气和氮气；

随后，采用加热炉1对塑料进行热解生成气溶胶，加热温度根据塑料材质进行合理调整，且加热温度不高于塑料燃点；

最后，气溶胶进入逐级过滤装置2，逐级过滤装置2截留气溶胶中相应粒径的塑料得到微纳塑料，而经过逐级过滤装置2的废气直接进入废气收集瓶9中。

本实用新型上述系统能够制备各种材质和各种粒径范围的塑料热解微纳颗粒物；此外，该系统结构简单，容易操作、生产效率高。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。