CN102633605A - 一种废旧光盘的化学解聚回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种化学解聚废旧光盘生成双酚A和碳酸二烷基酯，实现其化学循环回收的新方法。其特征是采用易重复回用的1-R-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体(其中R可以为乙基、丙基或丁基)为反应介质和催化剂，在90℃-140℃下进行水解或醇解反应，反应结束后，经过滤、萃取、蒸馏等操作得到双酚A产品(对醇解反应，同时得到碳酸二烷基酯)，回收的离子液体不经任何处理直接回用。双酚A和碳酸二烷基酯收率都在90％以上。本发明与传统的方法相比，其特点是：(1)无需采用背景技术中的高浓度无机强酸或强碱，显著改善了设备腐蚀和环境污染问题。(2)由于采用对废旧光盘具有一定溶解性的离子液体作为反应介质和催化剂，一方面缓和了反应条件，另一方面离子液体可实现重复利用，克服了背景技术中催化剂不能重复回用问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种以离子液体为反应介质和催化剂，将废旧光盘进行化学解聚回收双酚A和碳酸二烷基酯的新方法。
技术背景
随着计算机与音像业的迅猛发展，所产生的废旧光盘的量越来越多。废旧光盘的主要成分是聚碳酸酯(PC)，虽然其本身毒性不大，但很难在自然条件下降解，因而不但对环境造成很大影响，而且也是巨大的资源浪费。因此，近年来废旧光盘等废PC类材料的循环利用日益受到人们的重视。
目前，对废PC材料循环利用的方法主要有两类，一类是物理法，即通过熔融再塑或造粒再塑制备附加值低的产品，该法的弊端是降低了废PC材料的利用价值。另一类是化学法，目前该方法主要是在大量强酸、强碱存在下或超临界条件下进行的。例如Hu等(Polymer，1998，39：3841-3845)利用氢氧化钠等催化PC的醇解反应。这些方法的缺点是需要应用大量的强酸或强碱、催化剂不能重复回用、设备腐蚀和污染严重。Tagaya等(PolymerDegradation and Stabil ity，1999，64：289-292)在超临界水(Tc为374.1℃，Pc为22.12MPa)条件下，研究了PC的水解反应。陈磊等(环境科学学报，2004，1：60-64)在超临界甲醇条件下，研究了PC的甲醇醇解反应。周晴等(华东理工大学学报，2006，32：1025-1029)在超临界乙醇条件下，研究了PC的乙醇醇解反应。上述方法的缺点是需要高温高压，导致耗能高、条件苛刻，对设备材质要求高，难以实现大规模操作。因此引入新方法来改善现有工艺弊端，实现废旧光盘的化学循环利用具有重要意义。
发明内容
本发明提出了一种通过水解或醇解反应对废旧光盘进行化学解聚回收的新方法。该方法采用对废旧光盘具有一定溶解性且可以重复回用的离子液体作溶剂和催化剂，将废旧光盘进行水解或醇解反应，一方面缓和了反应条件，另一方面离子液体可重复回用，从而可以降低能耗，显著减少三废排放。
本发明的目的是提供了一种水解和醇解废旧光盘的新方法，克服了传统方法中存在的需消耗大量无机强酸或强碱、设备腐蚀和环境污染严重、催化剂不能重复回用以及反应条件苛刻等缺点。
本发明通过以下方案解决这些问题，采用对废旧光盘中的主要成分PC具有一定溶解性的离子液体为反应介质和催化剂，在一定压力和温度下，将废旧光盘进行水解或醇解反应。反应结束后，过滤除去固体残渣(其主要成分为无机金属材料)，往滤液中加入一定量的乙酸乙酯，上层通过蒸馏操作得到双酚A产品(对醇解反应，同时得到碳酸二烷基酯)，下层的离子液体作为反应介质和催化剂直接回用。
本发明方法所述的离子液体具有以下结构通式：
其中，R可以为乙基、丙基或丁基。
最常用的为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐和1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐或其复配物等。
由于在反应条件下，所采用的离子液体对废旧光盘和水或原料醇都具有一定的溶解作用，从而可以促进水解或醇解反应，使得反应时间和温度等都得到显著改善。另外，由于所采用的离子液体本身具有催化作用，因而可以避免传统强酸、强碱的使用，简化工艺流程，降低三废排放。本发明方法所述的反应温度一般在90～140℃，离子液体与废旧光盘的质量比一般为0.2～3∶1，最好为0.5～1.5∶1。
本发明中涉及的反应原理如下：
其中R为C1～C4的烷基。
本方法通过以下步骤实现：
将离子液体、水(或原料醇)和废旧光盘按一定的比例加入到反应釜中，在一定温度下搅拌反应一定时间。反应结束后，加入一定量的乙酸乙酯，上层通过蒸馏等操作得到双酚A产品(对醇解反应，同时得到碳酸二烷基酯)，下层的离子液体作为反应介质和催化剂直接回用。
本发明与传统方法相比，其特点是：(1)克服了背景技术中存在的消耗大量高浓度无机强酸/强碱且不能重复回用等问题。(2)由于采用对废旧光盘具有一定溶解性的离子液体作为反应介质和催化剂，一方面缓和了反应条件，另一方面离子液体可实现重复回用，显著改善了设备腐蚀和环境污染问题。
具体实施方法
下面结合实施例对本发明的方法做进一步说明，但并不是对本发明的限定。
实施例1：将30.0g废旧光盘粉碎后(粒径小于1mm)放入高压釜中，依次加入20.0g水、30g 1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐，加完后在140℃下搅拌反应3h，降至室温后，反应液经过滤、萃取、蒸馏等处理过程，废旧光盘中的PC水解率100％，得到双酚A产品25.0g，收率为92.8％。
实施例2：实验条件与步骤同实施例1，只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐，废旧光盘中的PC水解率100％，得到双酚A产品24.5g，收率为91.0％。
实施例3：实验条件与步骤同实施例1，只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐，废旧光盘中的PC水解率100％，得到双酚A产品24.8g，收率为92.1％。
实施例4-11：实验条件与步骤同实施例1，只是将离子液体改为实施例1中回收的离子液体，进行八次重复回用实验，回用结果见表1。
表1离子液体的重复回用结果
实施例12：将30.0g废旧光盘粉碎后(粒径小于1mm)放入高压釜中，依次加入30.0g甲醇、20g 1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐，加完后在110℃下搅拌反应2.5h，降至室温后，反应液经过滤、萃取、蒸馏等处理过程，废旧光盘中的PC醇解率100％，得到双酚A产品25.2g，收率为93.6％。
实施例13：实验条件与步骤同实施例12，只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐，反应温度改为90℃，废旧光盘中的PC醇解率100％，得到双酚A产品24.8g，收率为92.1％。
实施例14：实验条件与步骤同实施例12，只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为1-丙基-3-甲基咪唑醋酸盐，废旧光盘中的PC醇解率100％，得到双酚A产品25.1g，收率为93.2％。
实施例15-19：实验条件与步骤同实施例12，只是将甲醇分别改为乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇，所得结果见表2。
实施例20-27：实验条件与步骤同实施例12，只是将离子液体改为实施例12中回收的离子液体，进行八次重复回用实验，回用结果见表3。
表2实施例15-19的反应结果
表3离子液体的重复回用结果
比较例1：实验条件与步骤同实施例1，只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐改为水。水解反应几乎未发生，未得到双酚A产品。
比较例2：实验条件与步骤同实施例12，只是将1-丁基-3-甲基咪唑醋酸盐为甲醇。醇解反应几乎未发生，未得到双酚A产品。
Claims (5)
1.一种废旧光盘水解回收双酚A的方法，即将废旧光盘、离子液体和水加入反应釜中，在一定温度下，搅拌反应一定时间。反应结束后，过滤除去固体残渣，往滤液中加入一定量的乙酸乙酯，上层通过蒸馏操作得到双酚A产品，下层的离子液体作为反应介质和催化剂直接回用，其中所采用的离子液体具有以下结构通式：
其中，R可以为乙基、丙基或丁基。
2.一种废旧光盘醇解回收双酚A和碳酸二烷基酯的方法，即将废旧光盘、离子液体和相应的醇加入反应釜中，在一定温度下，搅拌反应一定时间。反应结束后，过滤除去固体残渣，往滤液中加入一定量的乙酸乙酯，上层通过蒸馏操作得到双酚A和碳酸二烷基酯产品，下层的离子液体作为反应介质和催化剂直接回用，其中所采用的离子液体具有以下结构通式：
其中，R可以为乙基、丙基或丁基。
3.根据权利要求1所述的方法，其中水解反应温度为120℃-140℃。
4.根据权利要求2所述的方法，其中醇解反应温度为90℃-110℃。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所用的醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇或异丁醇。
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Granted publication date: 20150610 |
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