CN101813634A - 一种废旧胶粒中硫含量的测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种废旧胶粒中硫含量的测定方法，它是称取废旧胶粒试样，精确至0.001g，置于锥形瓶中，加入100mL亚硫酸钠溶液和4～5粒瓷沸石，在微沸状态下加热4h；然后取出锥形瓶，冷却后加入5g活性炭，摇匀后，停放30min；然后抽滤；用25ml热水分三次洗涤锥形瓶，再用25mL热水洗涤过滤残留物，滤液和洗涤液合并于锥形瓶中，加入10mL甲醛，停放5min，再加入5mL冰乙酸，摇匀后，在冰浴或冰箱中冷却至15℃以下；取出加5mL淀粉溶液，用碘标准滴定溶液滴定至溶液呈蓝色并在30s内不褪色即为终点，计算出废旧胶粒中硫的含量。

Description

一种废旧胶粒中硫含量的测定方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及废胶粒的合理、安全使用方法。更具体的说是一种废旧胶粒中硫含量的测定方法。

背景技术

据不完全统计，全世界产生废胶粒约1000多万吨，我国每年生成的废胶粒约为200万吨。目前废橡胶制品是除废旧塑料外居第二位的废旧聚合物材料，这主要来源于废轮胎、胶管、胶带、胶鞋、密封件、垫板等工业制品，其中以废旧轮胎的数量最多，此外还有橡胶生产过程中产生的边角料。许多废轮胎被随意丢弃，城市周边堆放废轮胎的现象随处可见。随意的废旧轮胎在没有管理的情况下，废旧轮胎风吹日晒雨淋，成为病霉菌、昆虫或其他老鼠动物的生活温床夏天经太阳暴晒后，容易自燃起火。废旧橡胶属于热固性聚合材料，很难发生降胞解，而且回收利用成本较高，技术难度较大，这就使得对废轮胎管理产生极大问题，过去，英、美等国一直把它们看成是废物，只考虑如何处理干净。但自20世纪70年代以后，随着科技的发展，人们把废橡胶称为黒色黄金，千方百计设法回收利用，或者作为橡胶、塑料的填充材料，或者单用胶粒生产橡胶制品，将废橡胶制备成橡胶颗粒现已成为废橡胶资源化利用的一条重要途径。美国是废胎得用最好的国家之一，据美国废胎管理委员会(STMC)公布的一份报告表明，到1997年美国的废胎利用率赵过26％(Adhikari Bet al.，2000)。这些利用途径开辟了废橡胶利用的新时代，同时也开创了另一项资源。

目前我国对于废旧轮胎的再利用，多以生产橡胶地垫、橡胶地砖、再生胶及橡胶沥青等。废橡胶轮胎制成胶粒或粉末是橡胶废弃物再利用的重要形式，但其生产和应用总体落后于再生橡胶。根据世界发展的规律，我国应尽快对再生胶行业发展的方向和出路做出根本性的调整，应加大应用开发的力度。随着国外大量使用生产废胶粒技术的日趋成熟，国内研究废胶粒的生产与应用也逐渐走上正轨。

废旧橡胶破碎技术现已成熟，废胶粒的制成首先将轮胎中的钢丝及纤维分离，进行切割、破碎，根据不同的粒径要求将其研磨，最后得到相应的橡胶颗粒。国内废胶粒用于筑路的研究早有尝试，在1982-1986年，江西、四川等地都试铺了胶粒沥青路面，经过十几年的高负荷运行的考验，对于减少反射裂缝和提高路面热稳定性均有良好的效果。我国举办的亚运会其田径场塑胶跑道中就含有50％的胶粒。

胶粒除用于改性沥青、改性水泥和公路上之外，还可用于堤坝、屋顶防水覆层、建筑物填缝、油毡等诸多方面。国内在这一广阔领域上的技术开发与应用，尚属空白。以上途径可对废轮胎资源做有效的利用，但其消耗量仍有限且生产程序较为繁杂，进一步拓宽废胶粒利用途径是一个挑战，因此，国外有学者提出利用废轮胎回收后磨出的胶粒做为土壤填充物供草坪植物生长，可有效减少草坪植物底层土壤紧实的发生，同时可简便的回收处理后大量的消耗废胶粒。

橡胶工业在我国飞速发展，各类新型橡胶制品数不胜数。同时也带来大量废旧橡胶制品，如报废的轮胎、胶管、胶带、车胎、胶鞋、工业杂品等，另外一部分来自橡胶厂生产过程中产生的边角余料和废品。废旧橡胶的利用大体可分为废旧橡胶原形或改制利用及物理化学加工利用。原形或改制利用如轮胎翻修、水土保持材、树木保护材、护舷、体育游戏用材、轨道缓冲材、道路垫、施工用灰桶、鞋底、马具、牧场栅栏、救生圈的加工等；物理化学加工利用如再生橡胶、胶粒、橡胶沥青的生产，热分解、燃烧取热等。随着环保的要求，再生胶将逐渐减少，最后被胶粒替代。胶粒的发展总趋势，将是总量快速增加，应用领域不断扩展和现已取得成果的大量复制性应用。胶粒应用范围十分广泛，在国民经济许多部门，尤其是化工、建材和交通领域大有用武之地。

化工领域：精细胶粒除用作再生胶原料外，还以作为填充剂用于轮胎、胶管、胶带、胶鞋、电线电缆、防水卷材和其他橡胶制品。如在轮胎中应用，不仅能改善压出、压延工艺工艺性能，而且能提高轮胎的行驶性能。在各类橡胶制品中掺入胶粒，不仅能降低含胶率，节约生胶，降低生产成本，还能改善工艺性能。精细胶粒亦可用作塑料的改性剂，可掺入聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯等，以改善其韧性和抗冲击性能，降低生产成本。

建材领域：可以粗胶粒和细胶粒为主要原料制成橡胶砖、橡胶地板、橡胶地毯、运动场塑胶跑道、健身地坪、幼儿园儿童活动场地、学校操场、草坪道路和花园小径等。美国白宫院内的人行道全部是用胶粒铺设的。国际大型体育运动会都用塑胶跑道，全世界迄今已有2000多个铺设塑胶跑道的标准田径运动场。在建材中使用胶粒，除了提高使用性能、增强舒适性和美观性外，还能起到保护环境的作用。交通领域：细胶粒可用作沥青改性剂，与热沥青混合作为铺路材料。用这种材料铺设的公路与普通公路相比，可延长使用寿命1-3倍，降低噪音50％-70％，提高耐热性(80℃高温不软)、耐寒性(-35℃不裂)、增强防滑性进而缩短刹车制动距离，提高了安全性。特别适用于建造高速公路。我国首都机场高速公路、广佛高速公路、成渝高速公路和上海虹桥机场跑道、柳州机场跑道等工程均采用引进胶粒改性沥青专利技术，效果很好。目前，国产胶粒改性沥青铺路已在10多个省市展开。铁路轨枕亦可采用胶粒、沙子、水泥混合，用模压制成。这种新型的轨枕具有重量轻、抗冲击和耐腐蚀等优点，还能减少火车行驶时的噪音和震动。此外，国外已在铁路岔道口采用胶粒铺面板取代传统的混凝土铺面。这种胶粒铺面板与混凝土铺面板相比延长了寿命，减少了维修，增加了道口安全性，极大降低了载重车辆对路面的冲击，并能降低噪音、减轻震动，还有很好的绝缘性。我国有铁路线12万k m，岔道口多如繁星，如果有一半换用这种新型轨枕和道口铺面板，年耗用胶粒将达数十万吨之多。这是亟待开发的新领域。全世界每年有数百万吨橡胶产品经使用后报废，这类工业废弃物已成为社会公害。应用胶粒技术可以回收处理这类废弃物，使之获得再生利用，变废为宝。这是减少污染、改善环境、实现可持续发展战略的重要途径。本发明的目的在快速对硫化废旧橡胶不同粒度的胶粒进行了硫的释放量分析提供依据。

发明内容

本发明的目的在对硫化废旧橡胶不同粒度的胶粒进行了硫的释放量分析，从而得出，硫的含量较低对草坪的影响较小，本发明提供如下的技术方案：

一种废旧胶粒中硫含量的测定方法，其特征在于按如下的步骤进行：

(1)称取废旧胶粒试样，精确至0.001g，置于锥形瓶中，加入100mL亚硫酸钠溶液和4～5粒瓷沸石，在微沸状态下加热4h；

(2)取出锥形瓶，冷却后加入5g活性炭，摇匀后，停放30min；然后抽滤；

(3)用25ml热水分三次洗涤锥形瓶，再用25mL热水洗涤过滤残留物，滤液和洗涤液合并于锥形瓶中，加入10mL甲醛，停放5min，再加入5mL冰乙酸，摇匀后，在冰浴或冰箱中冷却至15℃以下；

(4)取出加5mL淀粉溶液，用碘标准滴定溶液滴定至溶液呈蓝色并在30s内不褪色即为终点，计算出废旧胶粒中硫的含量。

本发明用亚硫酸钠溶液提取硫化橡胶中的游离硫，使之生成硫代硫酸钠，再用碘标准滴定溶液滴定所生成的硫代硫酸钠，由消耗碘标准滴定溶液的体积计算流离硫的含量。试验的结果表明橡胶中游离硫的含量约为0.03％-0.08％，说明橡胶中游离硫的含量很低，不会影响植物的生长，可以利用橡胶的物理性质上的优势，生产出新型的体育场地等等。

本发明的实验结果也表明，此胶粒既有促进草坪生长的因素，又有直接影响其生长的因素，因此利用橡胶的延展性生产出想要的橡胶草坪，变废为宝，在废旧橡胶的回收利用具有重要的意义。

具体实施方式

为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。以下结合较佳实施例，对本发明做进一步的描述。

实施例1

(1)称取废旧胶粒试样，精确至0.001g，置于锥形瓶中，加入100mL亚硫酸钠溶液和4粒瓷沸石，在微沸状态下加热4h；

(2)取出锥形瓶，冷却后加入5g活性炭，摇匀后，停放30min；然后抽滤；

(3)用25ml热水分三次洗涤锥形瓶，再用25mL热水洗涤过滤残留物，滤液和洗涤液合并于锥形瓶中，加入10mL甲醛，停放5min，再加入5mL冰乙酸，摇匀后，在冰浴或冰箱中冷却至15℃以下；

(4)取出加5mL淀粉溶液，用碘标准滴定溶液滴定至溶液呈蓝色并在30s内不褪色即为终点。计算出废旧胶粒中硫的含量约为0.02％。

实施例2

(1)称取废旧胶粒试样，精确至0.001g，置于锥形瓶中，加入100mL亚硫酸钠溶液和4粒瓷沸石，在微沸状态下加热4h；

(2)取出锥形瓶，冷却后加入5g活性炭，摇匀后，停放30min；然后抽滤；

(3)用25ml热水分三次洗涤锥形瓶，再用25mL热水洗涤过滤残留物，滤液和洗涤液合并于锥形瓶中，加入10mL甲醛，停放5min，再加入5mL冰乙酸，摇匀后，在冰浴或冰箱中冷却至15℃以下；

(4)取出加5mL淀粉溶液，用碘标准滴定溶液滴定至溶液呈蓝色并在30s内不褪色即为终点。计算出废旧胶粒中硫的含量约为0.07％。

实施例3

仪器：分析天平、PHS-3C精密PH计仪器、电热板、ICP-AES、721紫外分光光度计、铁架台、温度计、恒温水浴、石棉网、碘量瓶、容量瓶、锥形瓶、吸滤瓶、布氏漏斗、小漏斗、酸式滴定管、比色管、移液管、吸耳球、烧杯、量筒

试剂：高氯酸、盐酸、双氧水、硝酸、硫酸、冰乙酸、甲醛、50g/L亚硫酸钠溶液、0.05mol/L碘标准滴定溶液、碘化钾、碘)、0.1mol/L硫代硫酸钠溶液、10g/L淀粉溶液(均为分析纯)、滤纸废胶粒浸提液

实验方法

用亚硫酸钠溶液提取硫化橡胶中的流离硫，使之生成硫代硫酸钠，再用碘标准滴定溶液滴定所生成的硫代硫酸钠，由消耗碘标准滴定溶液的体积计算流离硫的含量。

测定方法

(1)配制：称取6.5g碘及20g碘化钾溶于100mL水中，稀释至1000mL，摇匀，保存于棕色瓶中。

(2)标定：准确称取25.00mL 0.05mol/L碘标准溶液置于碘量瓶中，加150mL纯水，用0.1mol/L硫代硫酸钠溶液滴定，近终点时加1mL 0.5％淀粉溶液，继续滴定至溶液蓝色消失。同时作水所消耗碘的空白实验，取150mL纯水，加0.1mL 0.05mol/L碘标准溶液，1mL 0.5％淀粉溶液，用0.1mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至溶液蓝色消失

计算碘标准溶液的浓度：

$C_1=\frac{(V-V_0)\×C_2}{25.00-0.10}$

表1碘标准滴定溶液的标定

由表一可知碘标准溶液的浓度应为0.0515mol·L^-1。

(3)硫含量的测定

称取颗粒试样，精确至0.001g，置于锥形瓶中，加入100mL亚硫酸钠溶液和4～5粒瓷沸石，以小漏斗覆盖，置于热浴上，在微沸状态下加热4h。取出锥形瓶，冷却后加入5g活性炭，摇匀后，停放30min。然后用布氏漏斗抽滤(布氏漏斗上先铺一张定性滤纸，然后铺一层石棉，在覆一张滤纸。使用时只需经常更换上层滤纸。而石棉层可多次使用，不需每次更换)。用25ml热水分三次洗涤锥形瓶，再用25mL热水洗涤过滤残留物，滤液和洗涤液合并于锥形瓶中，加入10mL甲醛，停放5min，再加入5mL冰乙酸，摇匀后，在冰浴或冰箱中冷却至15℃以下。取出，加5mL淀粉溶液，用碘标准滴定溶液滴定至溶液呈蓝色并在30s内不褪色即为终点。同时做一空白试验。

游离硫以硫的质量百分数表示，并按下式计算：

式中：V---试样消耗的碘标准滴定溶液的体积，mL；

V₀---空白消耗的碘标准滴定溶液的体积，mL；

C---碘标准滴定溶液的物质的量浓度，mol/L；

m---试样的质量，g；

0.032---与1.00mL碘标准滴定溶液相当的，以克表示的硫的质量

3.研制结果分析

3.1硫化橡胶中流离硫含量的测定(亚硫酸钠法)

见表2硫化橡胶中流离硫含量的测定

从表2可看到，橡胶中游离硫的含量约为0.03％。并据资料记载，橡胶中游离硫的含量应在0～0.08％，我们测得的数据恰在这个范围内，说明实验很成功，而从量上看，橡胶中游离硫的含量很低，不会影响植物的生长，可以利用橡胶的物理性质上的优势，生产出新型的体育场地等等。

4.研制结论

本论文对硫化废旧橡胶不同粒度的胶粒进行了硫的释放量分析，从而得出，硫的含量较低对草坪的影响较小，而从浸提液的酸碱度的测定得出呈偏碱性，会直接影响草坪的生长，通过采用ICP-AEC对废旧胶粒浸提液中K、Ca、Mg、Mn、Fe等矿质元素含量的测定，可以得出废旧胶粒中含有大量的矿质元素，并且正是有利于草坪营养生长的必需元素，因而有利于草坪的种植。实验表明，此胶粒既有促进草坪生长的因素，又有直接影响其生长的因素，所以我们还需进一步全面研究废旧胶粒影响草坪生长的其他因素，这样，我们才能利用橡胶的延展性生产出想要的橡胶草坪，变废为宝，在废旧橡胶的回收利用上做出贡献。

本发明在详细说明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (1)

1.一种废旧胶粒中硫含量的测定方法，其特征在于按如下的步骤进行：

(1)称取废旧胶粒试样，精确至0.001g，置于锥形瓶中，加入100mL亚硫酸钠溶液和4～5粒瓷沸石，在微沸状态下加热4h；

(2)取出锥形瓶，冷却后加入5g活性炭，摇匀后，停放30min；然后抽滤；

(3)用25ml热水分三次洗涤锥形瓶，再用25mL热水洗涤过滤残留物，滤液和洗涤液合并于锥形瓶中，加入10mL甲醛，停放5min，再加入5mL冰乙酸，摇匀后，在冰浴或冰箱中冷却至15℃以下；

(4)取出加5mL淀粉溶液，用碘标准滴定溶液滴定至溶液呈蓝色并在30s内不褪色即为终点，计算出废旧胶粒中硫的含量。