2018 年，產生了 6180 萬噸塑料垃圾，其中只有 940 萬噸被回收。這構成了大量的塑料垃圾，需要迅速解決。一種解決方案是轉向磁密度分離，它可以使用磁場分離塑料材料，但這種技術并不總是有效。Rik Dellaert 研究了風洞中塑料顆?；旌衔锏牧鲃?，以評估湍流對分離過程的影響。他將捍衛(wèi)他的博士學位。論文于 11 月 26 日在應用物理系。

塑料是一種用途廣泛的材料，在社會中有著廣泛的應用。它用于食品包裝以延長保質期，還用于各種健康產品，例如控制 疾病傳播的產品。

然而，許多塑料是一次性塑料，這在回收和將這些材料與其他廢物流分離方面存在問題。需要新技術來改善塑料廢物回收。

磁流體

一種技術是磁密度分離，最近由 Umincorp 開發(fā)。磁密度分離使用鐵磁流體，當存在磁場時會產生垂直質量密度梯度。換句話說，當您從流體的頂部移動到底部時，流體的表觀質量密度會增加。

當將塑料顆粒添加到該鐵磁流體中時，各種顆粒在流體中移動到一定高度，在該高度處，鐵磁流體的表觀質量密度與塑料顆粒的質量密度大致相同。分離后的塑料可以在更高價值的產品中重復使用，這顯著提高了回收的經濟可行性。

分離過程發(fā)生在磁密度分離器內部，在機器的末端，水平板去除不同高度的流體/顆?；旌衔?。不同的混合物含有不同質量密度的塑料顆粒，然后通過離心機將顆粒與鐵磁流體分離，產生具有特定質量密度范圍的塑料顆粒，可用作該質量密度范圍內塑料類型的指標.

在這個實驗中，我們看到塑料顆粒以四種不同的質量密度存在于一個裝有氯化錳 (II) 溶液的容器中，并被放置在一個 halbach 陣列上。這會產生有效的質量密度梯度，塑料顆粒開始漂浮到其平衡高度，而不受其形狀的影響。這樣就可以根據塑料的質量密度來分離塑料，這稱為磁密度分離 (MDS)。圖片來源：埃因霍溫科技大學

挑戰(zhàn)

這種新穎的磁密度分離技術帶來了一系列挑戰(zhàn)。分離過程中的湍流由于混合增加而降低了分離效率，因此應盡可能地加以抑制。其次，粒子碰撞會延遲分離過程。

對于他的博士學位 研究中，Rik Dellaert 著手探索應對這些挑戰(zhàn)的解決方案。首先，他使用兩個風洞來測量和分析流動中的湍流。其次，他使用流體罐來跟蹤磁場中具有垂直質量密度梯度的鐵磁流體中粒子之間的碰撞。

根據他的研究，Dellaert 的一個重要建議是在流動的入口處應使用“層壓機”，該流動的入口由一組平行的方形管道組成，以抑制湍流。這種“層壓機”應該具有相對較小的管道和薄壁，同時保持特定的流速。

為了探索分離過程中發(fā)生的粒子碰撞，Dellaert 的同事 Sina Tajfirooz 開發(fā)了一個數值模型。使用來自 Dellaert 實驗的實驗數據成功驗證了該模型，這些數據提供了對磁密度分離器中潛在過程的重要見解。這些見解可用于提高生產力和效率。