一种用于塑料废弃物分选的流体磁性溶液

  随着世界范围内塑料的大量生产不断增加,当前塑料回收策略的效率低下引起了一些环境,社会和经济方面的关注。磁密度分离(MDS)是一种有效的最新回收技术,该技术使用磁化流体来分离不同类型的塑料颗粒。研究员Sina Tajfirooz开发并验证了一种模型,用于预测MDS系统中粒子的集体运动。仿真结果为MDS系统中的分离过程提供了新的思路,并提供了有助于优化未来MDS系统性能的数据。Tajfirooz于2月22日在机械工程系为自己的论文辩护。

一种用于塑料废弃物分选的流体磁性溶液

  塑料污染是一个全球性问题。塑料的生产,积累和焚化直接导致气候变化,海洋污染以及我们食品供应中的渗透。

  如果当前的塑料生产和回收趋势继续下去,到2050年,大约120亿公吨的塑料废物将作为废物堆积在我们的星球上。改变这种趋势的一种方法是通过开发更有效的塑料回收和分离技术。

  塑料回收行业的主要挑战是如何按类型和颜色有效分离塑料废料,这还将有助于最大程度地减少将高级可回收塑料误分类为无法回收的低级塑料的机会。

  用磁性流体分离塑料

  磁密度分离(MDS)是一种被许多人认为是塑料回收工业中改变游戏规则的分离技术,因为它可以连续地从废物流中分离出不同类型的塑料。

  就像传统的水槽浮法一样,将塑料混合物分成浮(轻)和沉(重)材料。MDS对流体使用阿基米德原理(物体上的浮力与物体所取代的流体的重量相同)来分离混合物中的不同颗粒。

  在MDS中,流体被位于流动通道顶部和底部的磁铁磁化(见图)。磁体改变流体中的流体静压力,并在流体中形成“表观质量密度”的梯度。换句话说,流体的表观密度在流体中的不同高度处是不同的。当引入塑料颗粒混合物时,颗粒然后移动到其质量密度等于流体的表观密度的区域。

  Tajfirooz说:“由于多种原因,MDS比传统的分离技术更有效。” “它速度更快,可以连续分离各种塑料材料,可以同时分离多种塑料类型,而且价格便宜。”

  采用模拟方法

  优化MDS工艺需要对磁流体中毫米级颗粒的运动有基本的了解。在他的博士学位 通过研究,Tajfirooz开发了一种有效的计算模型来研究MDS系统中通常处理的载有颗粒的流动。

  在模型中,形状不同的粒子(从球形到圆盘状的粒子)和大小彼此碰撞,并受到周围液体的流体动力。Tajfirooz通过将模拟输出与博士学位的实验数据进行比较来验证模型。候选人Rik Dellaert和几位理学硕士学生。

  Tajfirooz说:“这项工作为MDS系统产生的磁场中的粒子运动提供了有价值的见解。” “模拟表明,MDS的性能效率取决于颗粒大小,形状以及进入MDS系统之前用于处理塑料混合物的预分离过程。” 此外,Tajfirooz还研究了湍流对分离性能的影响。

  推荐建议

  根据仿真结果,Tajfirooz对MDS系统中的颗粒分离提出了建议。“较大的颗粒分离得更快,因此最好对混合物进行预处理,使它们仅由较大的颗粒组成。此外,球形颗粒的分离速度要比圆盘形颗粒快,因此,如果颗粒可以分离,则将是有益的。预处理后大致呈球形。表面积的减少也将有助于减少粒子碰撞的频率,这也增加了分离时间。”

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