CN102321037A

CN102321037A - 一种三聚氰胺oat废渣资源化利用方法

Info

Publication number: CN102321037A
Application number: CN201110146622A
Authority: CN
Inventors: 任保增; 李涛; 宋怀俊; 刘振峰; 董妍妍; 李伟然; 李玉
Original assignee: Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou University
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2012-01-18

Abstract

本发明公开了一种三聚氰胺OAT废渣资源化利用方法，属废渣处理再利用技术领域。该方法以三聚氰胺OAT废渣为原料，首先对固体废渣进行预处理，除去其中的助滤剂，然后采用热解法将其转化为三聚氰酸。实现了三聚氰胺OAT废渣的转化和过程的清洁生产，可为三聚氰胺生产厂家提供一条较好的OAT废渣处理途径，治理了生产过程的“三废”污染，保护了环境，节约了土地资源，便于工业化生产。

Description

一种三聚氰胺OAT废渣资源化利用方法

技术领域

本发明涉及一种三聚氰胺OAT废渣资源化利用的方法，属废渣处理再利用技术领域。

背景技术

三聚氰胺是一种重要的化工原料，也是当今世界上合成树脂原料中生产能力最大的杂环化合物，广泛应用于制造工程塑料、涂料、耐热容器、食品用具、防火剂及纺织品和纸张处理等。在其生产过程中排放出大量的固体废物（OAT废渣），主要包括三聚氰胺、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸及助滤剂等。随着全社会对环保工作的逐步重视，处置或资源化利用这些固体废物，已成为大家最为关心的问题之一。

目前，国外对三聚氰胺OAT废渣的资源化进行了较多的研究，方法包括生物水解、热水解、活性炭吸附，以及制备成其它产品、离子交换回收其中有价值成分等。Lahalih等用三聚氰胺生产过程中排放出的废物制成水溶性热稳定树脂，用作水泥减水剂、泥浆钻探添加剂等。此树脂中含有大量的水分，有效成分含量低（固体物含10～30%），给产品运输带来不便，再者制备工艺繁琐。城石昭弘等采用弱酸型阳离子交换树脂纤维吸附使三聚氰胺从固体废物中分离出来，只是实现了三聚氰胺的回收，其它成分没有利用。Lunzer等采用高浓度H₂SO₄使三聚氰胺以及三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺水解制备出高纯的三聚氰酸。高酸浓度，对设备腐蚀严重。目前还未见能有效处置三聚氰胺OAT废渣并将其资源化利用、适合工业生产的相关研究和报道。

发明内容

针对现有三聚氰胺OAT废渣处置及资源化利用的现状及存在的问题，本发明目的在于提供一种适合工业化生产的三聚氰胺OAT废渣资源化利用的新方法，解决三聚氰胺生产过程中排放的大量固体废弃物难以处置问题，达到高效化、绿色化利用资源和保护环境的目的。

为实现本发明的目的，本发明以三聚氰胺OAT废渣为原料，先将废渣进行预处理，除去其中所含的助滤剂；然后采用低浓度无机酸同时添加酸式盐的方法，对预处理后的原料进行热解反应，将其制备成用途广泛的三聚氰酸。具体技术方案如下：

（1）对三聚氰胺OAT废渣进行预处理：将三聚氰胺OAT废渣与水混合，水与废渣的液固比为6:1～10:1，搅拌1～3 h，静置分层，取悬浊液的上层真空浓缩，在150～300 ℃下干燥6～12 h后，得到不含助滤剂的三聚氰胺OAT废渣。

（2）进行热解反应：将预处理后的三聚氰胺OAT废渣置于反应装置中，向其中加入稀酸的水溶液和NaHSO₄，在120～170 ℃恒温、密闭条件下连续搅拌进行反应，反应后冷却，过滤、洗涤，干燥得到三聚氰酸产品。

热解法所用的稀酸为硫酸、硝酸、盐酸或磷酸。

热解优选工艺条件：1000～1300 g三聚氰胺OAT废渣中加入质量百分比浓度3.0～30 %的稀H₂SO₄水溶液30～60 L，NaHSO₄1000～5000 g，反应温度120～170 ℃，反应时间3～6 h。

本发明所述的三聚氰胺OAT废渣资源化利用方法，所用热解法原理为：位于三聚氰胺三嗪环上的氨基在无机酸存在下会发生水解反应。水解反应是逐步进行的，最终所有的氨基全部水解生成三聚氰酸。热解过程发生反应如下：

所述热解法所用稀H₂SO₄水溶液优选化工厂废的稀H₂SO₄水溶液。

所述热解法所用反应装置材质优选防腐蚀合金钢材质。

本发明具有以下优点：

1、本发明以三聚氰胺OAT废渣为原料生产三聚氰酸，有效处理了三聚氰胺厂的“三废”，而且降低了三聚氰酸的生产成本，达到保护环境和节约土地资源的目的。

2、本发明采用热解法对三聚氰胺OAT废渣进行资源化利用，实现对OAT废渣的转化、分离和过程的清洁生产，可为三聚氰胺生产厂家提供一条较好的OAT废渣处理途径，便于工业化生产。

3、本发明所制得的产品三聚氰酸是一种重要的化工原料，可广泛应用于生产新型漂白剂、树脂、抗氧剂、油漆涂料、除草剂、金属氧化缓蚀剂及高分子材料的改良剂等。

具体实施方式

为更好地对本发明进行说明，举实施例如下：

实施例1

将三聚氰胺OAT废渣与水混合（液固比为8:1），搅拌2 h，静置分层，取悬浊液的上层真空浓缩，200 ℃下干燥10 h后得到不含助滤剂的三聚氰胺OAT废渣。

将1000 g预处理后的三聚氰胺OAT废渣置于反应装置中，向其中加入质量百分比浓度为3.0 %的稀H₂SO₄水溶液50 L和5000 g的NaHSO₄，反应在恒温、密闭条件下进行，反应温度120 ℃、130 ℃、140 ℃、150 ℃、160 ℃、170 ℃，连续搅拌反应5 h后结束，通冷却水冷却后放置24 h，过滤后蒸馏水洗涤3次，最后在100 ℃下干燥4 h得到产品。

对得到的产物进行红外吸收光谱法分析，根据对产品的检测结果，计算最终三聚氰酸的质量收率，结果分别为：59.4 %、62.8 %、63.9 %、64.5 % 、67.0 %和67.1%。由此可知，在此反应条件下，均能获得较高的质量收率，当热解温度升高时，三聚氰酸的质量收率逐渐提高，当温度高于160 ℃时，过温度升高对三聚氰酸的质量收率影响不大。因此，热解时优选采取的反应温度为160℃，得到较高的质量收率为67.0 %。

实施例2

将三聚氰胺OAT废渣与水混合（液固比为6:1），搅拌2 h，静置分层，取悬浊液的上层真空浓缩，150 ℃下干燥12 h后得到不含助滤剂的三聚氰胺OAT废渣。

将1000 g预处理后的三聚氰胺OAT废渣置于反应装置中，向其中加入质量百分比浓度为3.0 %的稀H₂SO₄水溶液50 L和5000 g的NaHSO₄，反应在160 ℃、密闭条件下进行，分别连续搅拌反应1 h、2 h、3 h、4 h、5 h、6 h后结束，通冷却水冷却后放置24 h，过滤后蒸馏水洗涤3次，最后在100 ℃下干燥4 h得到产品。

对得到的产物进行红外吸收光谱法分析，根据对产品的检测结果，计算最终三聚氰酸的质量收率，结果分别为：36.8 %、42.3 %、54.7 %、67.0 % 、63.5 %和61.6%，由此可知，随着热解反应时间增加，三聚氰酸的质量收率先提高后降低，适宜的反应时间范围为3～5 h，反应时间4 h时三聚氰酸的质量收率达最高值。因此，热解时优选采取的反应时间为4 h，得到较高的质量收率为67.0 %。

实施例3

将三聚氰胺OAT废渣与水混合（液固比为10:1），搅拌2 h，静置分层，取悬浊液的上层真空浓缩，300 ℃下干燥7 h后得到不含助滤剂的三聚氰胺OAT废渣。

将1000 g预处理后的三聚氰胺OAT废渣置于反应装置中，向其中加入稀H₂SO₄水溶液50 L和5000 g的NaHSO₄，稀H₂SO₄水溶液质量百分比浓度分别为1.0 %、2.0 %、3.0 %、5.0 %、20.0 %和30%，反应在160 ℃、密闭条件下进行，分别连续搅拌反应4 h后结束，通冷却水冷却后放置24 h，过滤后蒸馏水洗涤3次，最后在100 ℃下干燥4 h得到产品。

对得到的产物进行红外吸收光谱法分析，根据对产品的检测结果，计算最终三聚氰酸的质量收率，结果分别为：36.8 %、53.4 %、67.1%、67.1%、67.2 %、67.3 %和67.5 %，由此可知，随着热解反应时稀H₂SO₄浓度的增加，三聚氰酸的质量收率逐渐提高，但当稀H₂SO₄浓度大于3.0 %时，对三聚氰酸的质量收率的提高不多。因此，

适宜的稀H₂SO₄浓度范围为3.0～5.0 %，优选采取的稀H₂SO₄浓度为3.0 %，得到的质量收率为67.1 %。

实施例4

本发明优选条件为：

预处理工艺：三聚氰胺OAT废渣与水混合液固比为6:1～10:1，搅拌时间1～3 h，过滤后干燥温度为150～300 ℃，干燥时间为6～12 h。

热解工艺： 1000g三聚氰胺OAT废渣中加入质量百分比浓度3.0～5.0 %的稀H₂SO₄水溶液50 L，NaHSO₄5000 g，反应温度160 ℃，反应时间4 h。

在以上优选条件下，达到了更好的生产效果。

Claims

1.一种三聚氰胺OAT废渣资源化利用方法，其特征在于：通过如下步骤实现:（1）对三聚氰胺OAT废渣进行预处理：将三聚氰胺OAT废渣与水混合，水与废渣的液固比为6:1～10:1，搅拌1～3 h，静置分层，取悬浊液的上层真空浓缩，在150～300 ℃下干燥6～12 h后，得到不含助滤剂的三聚氰胺OAT废渣；

2.根据权利要求1所述的三聚氰胺OAT废渣资源化利用方法，其特征在于：热解法所用的稀酸为硫酸、硝酸、盐酸或磷酸。

3.根据权利要求1、或2所述的三聚氰胺OAT废渣资源化利用方法，其特征在于：热解优选工艺条件：1000～1300 g三聚氰胺OAT废渣中加入质量百分比浓度3.0～30 %的稀H₂SO₄水溶液30～60 L，NaHSO₄1000～5000 g，反应温度120～170 ℃，反应时间3～6 h。

4.根据权利要求3所述的三聚氰胺OAT废渣资源化利用方法，其特征在于：热解优选工艺条件：1000g三聚氰胺OAT废渣中加入质量百分比浓度3.0～5.0 %的稀H₂SO₄水溶液50 L，NaHSO₄5000 g，反应温度160 ℃，反应时间4 h。