Investigation on co⁃pyrolysis of polyester enamel wire and its pyrolysis product

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.08.009

Abstract

Abstract:

The pyrolysis products of the polyester enameled wire paint （coke） were separately co⁃pyrolyzed with the polyester enameled wire and the paint of the polyester enameled wire. And the co⁃pyrolysis behaviors were investigated by X⁃ray diffraction， morphology analysis， thermogravimetric analysis， Coats⁃Redfern integral method， infrared analysis and other methods. The results indicated that the obtained coke displayed a high degree of graphitization with folded micro⁃nano structure on its surface. Although the coke continued pyrolyzed， it increased the weight loss of the polyester enamel paint and reduced 16.9 % of pyrolysis activation energy when the coke co⁃pyrolyzed with the paint. In addition， the coke could lead to more oxygen⁃containing functional groups such as O—H and C=O and CO₂ to escape during the pyrolysis of polyester paint film. This work demonstrated that the co⁃pyrolysis of coke and polyester enameled wire can further promote the pyrolysis of polyester enameled wire. It can not only contribute to reduce energy consumption， but also further promote the development of copper recovery from waste enameled wires by pyrolysis method.

Key words: polyester enameled wire, coke, pyrolysis kinetics, infrared analysis

CLC Number:

TQ320.1

ZHU Guangze, XIA Zhidong, ZHOU Wei, WANG Xiaolu, WU Yufeng, GUO Fu. Investigation on co⁃pyrolysis of polyester enamel wire and its pyrolysis product[J]. China Plastics, 2024, 38(8): 53-61.

Figures/Tables 11

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反应机理		符号	G（α）
化学反应机理	一步反应	F1	-ln（1-α）
	一步半反应	F1.5	2［（1-α）^-1/2-1］
	两步反应	F2	（1-α）^-1-1
	三步反应	F3	［（1-α）^-2-1］/2
扩散机理	一维扩散	D1	α²
	二维扩散	D2	（1-α）ln（1-α）+α
	三维扩散	D3	［1-（1-α）^1/3］²
	四维扩散	D4	1-（2/3）α-（1-α）^2/3
幂率	1/2幂定律反应	P2	α^1/2
	1/3幂定律反应	P3	α^1/3
	指数定律反应	P4	α^1/4
相界面反应机理	一维反应	R1	α
	二维反应	R2	1-（1-α）^1/2
	三维反应	R3	1-（1-α）^1/3
随机成核与生长反应机理	成核生长（n=1.5）	A1.5	［-ln（1-α）］^2/3
	成核生长（n=2）	A2	［-ln（1-α）］^1/2
	成核生长（n=3）	A3	［-ln（1-α）］^1/3
	成核生长（n=4）	A4	［-ln（1-α）］^1/4

反应机理		符号	G（α）
化学反应机理	一步反应	F1	-ln（1-α）
	一步半反应	F1.5	2［（1-α）^-1/2-1］
	两步反应	F2	（1-α）^-1-1
	三步反应	F3	［（1-α）^-2-1］/2
扩散机理	一维扩散	D1	α²
	二维扩散	D2	（1-α）ln（1-α）+α
	三维扩散	D3	［1-（1-α）^1/3］²
	四维扩散	D4	1-（2/3）α-（1-α）^2/3
幂率	1/2幂定律反应	P2	α^1/2
	1/3幂定律反应	P3	α^1/3
	指数定律反应	P4	α^1/4
相界面反应机理	一维反应	R1	α
	二维反应	R2	1-（1-α）^1/2
	三维反应	R3	1-（1-α）^1/3
随机成核与生长反应机理	成核生长（n=1.5）	A1.5	［-ln（1-α）］^2/3
	成核生长（n=2）	A2	［-ln（1-α）］^1/2
	成核生长（n=3）	A3	［-ln（1-α）］^1/3
	成核生长（n=4）	A4	［-ln（1-α）］^1/4

模型	聚酯漆膜			聚酯漆膜+焦炭
模型	A/min^-1	E/kJ·mol^-1	R²	A/min^-1	E/kJ·mol^-1	R²
F1	9.9×10¹¹	164.583 9	0.997 98	5.9×10¹¹	160.318 9	0.996 97
F1.5	4.5×10¹⁴	196.925 4	0.998 56	2.4×10¹⁴	191.903 7	0.996 94
F2	4.8×10¹⁷	234.180 4	0.985 93	2.4×10¹⁷	228.285 8	0.987 82
F3	4.8×10²⁴	320.671 0	0.950 61	1.9×10²⁴	312.714 5	0.952 75
D1	3.2×10¹⁷	241.621 5	0.959 28	1.4×10¹⁷	235.186 4	0.957 60
D2	2.6×10¹⁹	268.600 4	0.975 54	1.1×10¹⁹	261.591 7	0.974 98
D3	3.7×10²¹	303.111 8	0.990 03	1.4×10²¹	295.329 9	0.990 34
D4	4.8×10¹⁹	279.932 4	0.981 38	1.9×10¹⁹	272.674 3	0.981 14
P2	802.6	51.920 9	0.944 38	651.6	50.3745 3	0.941 79
P3	13.5	30.844 9	0.929 85	11.7	29.8472 6	0.926 25
P4	1.5	20.302 8	0.909 35	1.3	19.5794 7	0.904 20
R1	7.8×10⁷	115.157 2	0.955 01	5.2×10⁷	111.981 3	0.953 09
R2	2.8×10⁹	137.413 8	0.982 77	1.8×10⁹	133.755 6	0.982 63
R3	9.5×10⁹	145.894 1	0.989 13	5.9×10⁹	142.053 0	0.989 44
A1	2.5×10⁷	105.945 3	0.996 71	1.7×10⁷	103.135 2	0.997 77
A2	1.1×10⁵	76.630 1	0.996 41	8.5×10⁴	74.5433 2	0.997 54
A3	429.0	47.315 0	0.995 71	357.5	45.9597 9	0.996 98
A4	23.4	32.657 4	0.994 80	20.3	31.6597 1	0.996 24

模型	聚酯漆膜			聚酯漆膜+焦炭
模型	A/min^-1	E/kJ·mol^-1	R²	A/min^-1	E/kJ·mol^-1	R²
F1	9.9×10¹¹	164.583 9	0.997 98	5.9×10¹¹	160.318 9	0.996 97
F1.5	4.5×10¹⁴	196.925 4	0.998 56	2.4×10¹⁴	191.903 7	0.996 94
F2	4.8×10¹⁷	234.180 4	0.985 93	2.4×10¹⁷	228.285 8	0.987 82
F3	4.8×10²⁴	320.671 0	0.950 61	1.9×10²⁴	312.714 5	0.952 75
D1	3.2×10¹⁷	241.621 5	0.959 28	1.4×10¹⁷	235.186 4	0.957 60
D2	2.6×10¹⁹	268.600 4	0.975 54	1.1×10¹⁹	261.591 7	0.974 98
D3	3.7×10²¹	303.111 8	0.990 03	1.4×10²¹	295.329 9	0.990 34
D4	4.8×10¹⁹	279.932 4	0.981 38	1.9×10¹⁹	272.674 3	0.981 14
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P3	13.5	30.844 9	0.929 85	11.7	29.8472 6	0.926 25
P4	1.5	20.302 8	0.909 35	1.3	19.5794 7	0.904 20
R1	7.8×10⁷	115.157 2	0.955 01	5.2×10⁷	111.981 3	0.953 09
R2	2.8×10⁹	137.413 8	0.982 77	1.8×10⁹	133.755 6	0.982 63
R3	9.5×10⁹	145.894 1	0.989 13	5.9×10⁹	142.053 0	0.989 44
A1	2.5×10⁷	105.945 3	0.996 71	1.7×10⁷	103.135 2	0.997 77
A2	1.1×10⁵	76.630 1	0.996 41	8.5×10⁴	74.5433 2	0.997 54
A3	429.0	47.315 0	0.995 71	357.5	45.9597 9	0.996 98
A4	23.4	32.657 4	0.994 80	20.3	31.6597 1	0.996 24