塑料回收利⽤的炭化技术
废旧塑料进⾏热分解时会产⽣炭化物质,多数情况下是油化⼯艺或⽓化⼯艺中所产⽣的副产物。当炭化物质排出系统外⽤作固体燃料时,需要采⽤⾼效率并且⽆污染的燃烧⽅法。这些炭化物的发热量为16.75~20.93gj/kg (4000~5000kcal/kg)。
废旧塑料在⼀定热分解条件下炭化,并经相应处理即可制得活性炭或离⼦交换树脂等吸附剂,将pvc先进⾏热分解使其炭化,并采取适当措施使炭化物形成具有牢固键能的⽴体结构,即得⾼性能活性炭。在所采取的措施中,要注意调节升温速度、引⼊交联结构和使⽤添加剂等。其具体过程是将pvc在350℃脱氯化氢后的⽣成物以每分钟10~30℃的速度升温,加热到600? 700℃获得炭化物,然后在转炉中⽤⽔蒸⽓于900^活化,即得到⽐表⾯积为400m2/g、亚甲基蓝脱⾊能⼒为120ml/g左右的活性炭。⼯艺调控⼗分重要,升温速度过快,将降低炭化物的机械强度,⽽炭化过程温度超过750℃,将阻碍孔隙结构的更好形成。如果活化时的蒸汽温度低于800℃,活化反应缓慢,活化效率低;⽽⾼于900℃时,则活性炭微孔不再发展,表⾯积不会增⼤。在活化过程中,除⽤⽔蒸⽓等⽓体活化外,还可⽤脱⽔性物质(氯化锌和氯化钙等)或氧化性物质(如重铬酸钾和⾼锰酸钾等)与废旧pvc—起加热,使炭化和活化同时进⾏,活化温度⼀般⽐⽤⽔蒸⽓低。在加速形成交联结构的研究中,通过在空⽓中脱除氯化氢,或在氨⽔中加压加热,以促进交联作⽤,对提⾼活性炭的活性取得了良好的效果。旧物利用
回收的pvc废弃物中,因含有各种不同的助剂,所以制得废旧塑料的活性炭的收率和活性都不尽相同。废旧pvc中的增塑剂(邻苯⼆甲酸酯类)、碱式硫酸铅盐稳定剂和碳酸钙添加剂等对炭化均有⼀定影响。废旧pvc来源不同,所产活性炭的质量也有较⼤差异。
废旧塑料混合pvc废弃物炭化的⼯艺条件为:脱氯温度350℃,炭化温度700℃,⽤⽔蒸⽓于800?900℃在转炉内炭化,即可得到⽐表⾯积400 m2/g、收率为7.5%的活性炭;⽤作电缆护套的pvc回收料可制得⽐表⾯积为650m2/g、收率为14%的活化炭;⽤回收的硬质pvc管材,炭化温度为600℃,⽤⽔蒸⽓于750?1000℃活化,可得到⽐表⾯积为550m2/g、收率为16%的活性炭。以废旧通⽤塑料制取活性炭时,综合考虑产量和排放量等问题,废旧pvc则是最主要的回收利⽤对象。在⼀般⽓氛中热分解pe和ps等热塑性树脂时,低分⼦化以后得不到其炭化物;⽽在氯⽓中使之炭化,则可以制得较好收率的活性炭。这说明在炭化过程中,氯对⾼分⼦碳链反复进⾏加成和脱氯化氢反应,从机理上解释了氯可促进缩合和环化反应的发⽣,因⽽有利于形成牢固的碳⾻架结构。废旧pvc还可⽤以制备离⼦交换体。其过程是先炭化后⽤硫酸进⾏磺化反应,或者直接在浓硫酸中先磺化、后脱氯化氢即得。具体做法是将废旧pvc投⼊到约10倍质量计的浓硫酸中,缓缓提⾼温度,最后在180℃完成脱氯化氢的反应,即可制得活性炭状的离⼦交换体,其离⼦交换容量为4.2mmol/g。另外,具有⼀定规模的废旧pvc热分解装置中,将含有稳定剂的pvc进⾏炭化,再⽤20%的硫酸(发烟品级)在70℃经20h进⾏磺化,结果表明,含锡类稳定剂2%的pvc可制得最⼤离⼦交换容量的离⼦交换体。
炭化温度对所制得的离⼦交换体的性能有较⼤影响。如在275?325℃下进⾏炭化,所得炭化物的磺化及羧基化反应率均较低;达到350℃之上时,则炭化物易形成多孔质,提⾼了磺化率,从⽽使离⼦交换体的交换容量增⼤。(来源:互联⽹)
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