這篇課程設計論文投稿發表了反應釜內熱處理廢棄塑料課程設計，利用廢舊的塑料作為碳源在反應釜內制備各種類型的碳基材料的方法和反應原理是環境工程專業設計課程的重要意義，這是一種廢棄塑料回收利用的有效方法之一，合理的實驗方案可以提高學生的創新思維意識，培養學生的創新能力。
關鍵詞:課程設計論文投稿,塑料廢棄物,碳基材料,環境工程
固體廢棄物處理與處置作為多學科交叉的綜合性研究方向，涉及生活垃圾、工業固體廢物、農業廢物和危險廢物的處理處置與資源化、管理體系建立以及相關法規標準制定等多個研究領域[1]。該學科包括對固體廢物進行管理和污染控制的處理處置技術以及對固體廢物作為可再生資源進行利用的各類資源化技術[2]。課程設計是指在學校教育環境中，使學生獲得的、促進其遷移的、進而促使學生全面發展的教學方案，突破了以往只注重知識、經驗積累的局限，把積累、遷移、促進學生發展等多方面因素作為指標。江蘇理工學院固體廢物處理與處置課程設計就是根據環境工程專業特點所開展的實踐教學課程。
本課程對學生根據社會生活中提出的問題、分析問題、解決問題等綜合能力的培養有著重要的意義，也是增強學生對本專業知識的鞏固和應用的重要途徑。塑料廢棄物是指日常生活生產中產生污染環境的廢棄塑料制品。塑料廢棄物的種類較多，常見的有廢棄的塑料包裝、農用塑料制品如棚膜等，已經成為城市生活垃圾的主要組成部分之一，占城市固體廢棄物的15%20%[3]。對廢棄塑料的回收利用，既可以保護地球環境，還可以實現資源再利用，節約能源。本論文主要介紹反應釜的特點、廢棄塑料在反應釜內熱處理的原理及廢棄塑料資源化利用，闡述反應釜內熱處理廢棄塑料在固體廢棄物處理與處置課程設計中的重要意義。
1反應釜熱處理廢棄塑料的特點及其資源化利用的原理
1.1反應釜的特點
不銹鋼反應釜是熱處理廢棄塑料的基本設備，它是由一個完全由不銹鋼組成的密閉的反應空間，能夠耐800℃以下的反應溫度和1000個大氣壓的高壓，可以滿足一些難合成材料以及亞穩態材料特殊的合成條件。不銹鋼反應在熱處理廢棄塑料過程中有以下特點:一是反應在一個密閉的條件下進行，反應物不會溢出，得到的產物在一個密閉的空間內冷卻至室溫可以防止氧化。二是在反應過程中可以形成高壓的體系有利于亞穩態新材料的發現。三是反應釜可以在較高的溫度和壓力下進行，反應過程中產生的熱量集中在反應釜內有利于在較低的溫度下實現產物的形成和結晶同步完成，從而有利于減少能耗。四是反應過程中無需任何保護氣體，操作簡單，安全性較好。
1.2熱處理廢棄塑料制備碳基材料實現資源化利用的基本原理
將廢棄塑料和其它原料加入到反應釜內，通過電爐對反應釜進行加熱，使反應釜內的廢棄塑料通過熱處理形成碳原子與其它原料一起發生新的化學反應形成新的碳基材料。
1.3合成碳基材料的舉例
在反應釜內熱處理廢棄塑料可以制備不同的碳基材料，主要包括以下部分:1.3.1不同形貌的碳納米材料在反應釜內550℃利用氫氧化鈣作為脫氟劑水熱處理廢棄聚四氟乙烯可以制備得到直徑為140200nm的非晶碳球，如圖1所示[4]。1.3.2碳復合材料在反應釜內利用廢棄聚丙烯、二茂鐵和疊氮化鈉反應制備了鐵/碳納米管復合材料，如圖2所示[5]。1.3.3碳化物納米材料利用硫粉作為誘發劑，以硅粉作為硅源，廢棄聚乙烯作為碳源與金屬鈉和鎂在反應釜內發生還原反應制備了碳化硅納米材料，如圖3所示[6]。以過渡金屬氧化物(二氧化鈦、五氧化二釩、五氯化二鈮和三氧化鉬)作為金屬源，廢棄聚四氟乙烯為碳源與金屬鈉在反應釜內發生共還原反應制備過渡金屬碳化物(立方相碳化鈦、碳化釩、碳化鈮和六方相的碳化鉬)，如圖4所示[7]。
2反應釜內熱處理廢棄塑料在固體廢棄物處
理與處置課程設計中的重要意義江蘇理工學院環境工程專業開展的固體廢棄物處理與處置專業課程設計所使用的反應釜內熱處理廢棄塑料是固體廢棄塑料資源化利用的方法之一。通過設計實驗方案，在反應釜內回收塑料廢棄物制備有價值的碳基材料。通過設計不同的實驗方案，可以實現塑料廢棄物的資源化利用，制備不同類型的碳基材料如不同形貌的碳材料、碳化硅半導體材料以及過渡金屬碳化物材料。了解不同類型的廢棄塑料在反應釜內熱解規律以及轉化機理。固體廢棄物處理與處置專業課程設計這門實踐課程能夠提高學生的動手能力，并且把已經掌握的理論知識在實踐課程中得到應用，使學生的理論知識得到進一步鞏固和豐富。隨著生活水平的提高，高分子塑料用品需求量猛增，然而塑料用品的使用周期較短，同時由于這些高分子塑料用品在自然界中降解周期非常長，已經成為城市主要固體垃圾的之一。對廢棄塑料的資源化利用可以保護環境還可以節約資源，實現可持續發展。通過固體廢棄物處理與處置課程設計使學生對固體廢棄物對環境的危害有進一步了解，同時使學生從理論和實際的聯系中去更好地理解和掌握學習的內容，引導學生運用所學的知識分析和解決實際生活中的問題，從而可以提高學生的創新精神、創新能力和實踐能力，為社會培養創新性人才。
3結語
通過設計合理的實驗方案，利用反應釜內熱處理廢棄塑料可以把廢棄塑料轉變各種有價值的碳基材料，對環境保護和固體廢棄物的資源化利用有著重要的意義，以上是江蘇理工學院開展固體廢棄物處理與處置課程設計課程的主要原因，教學實踐證明，在反應釜通過對固體廢棄塑料物進行處理可以制備得到有價值的碳基材料，可以提高本科生對固體廢棄物的資源化利用的認識與理論課程的有效結合，提高學生的創新思維意識，培養學生的創新能力，培養高素質的創新人才。
作者：王良彪 后明蘭 程慶霖 路娟娟 秦恒飛 劉維橋 周全法 單位：江蘇理工學院化學與環境工程學院 江蘇理工學院社會科學處
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