CN102653508B - 废弃液晶显示器偏光片水热降解产酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的废弃液晶显示器偏光片水热降解产酸的方法，具体步骤为：对废弃液晶显示器偏光片进行破碎；将废弃偏光片与水混合，置于反应器中；废弃偏光片和溶剂水的质量比为0.01：1-0.05：1，溶剂水的加入量为反应器体积的50-80%；将所得反应器置于盐浴炉中，在水的亚临界反应条件下，控制盐浴炉的温度为250℃-400℃，压力为4.0-25.0Mpa，并保持在此条件下恒温1-15分钟，取出反应器，在20-40秒时间内冷却至室温；将得到的产物过滤，液相中得到含有乙酸或乳酸的产物。本发明对废弃液晶显示器偏光片的水热降解能够实现破坏、水解和资源化回收的统一，水热降解过程具有速度快、设备体积小、处理范围广、效率高、无二次污染等优点。本发明利用废弃液晶显示器偏光片进行水热资源化，实现了废弃液晶显示器偏光片的水热降解生产乙酸和乳酸。

Description

废弃液晶显示器偏光片水热降解产酸的方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种废弃液晶显示器偏光片水热降解产酸的方法，适用于废弃液晶显示器偏光片的资源回收再利用。

背景技术

随着液晶显示器的广泛应用，大量结束使用功能而报废的液晶显示器逐渐成为了电子废弃物的重要组成部分。由此产生的生态环境问题以及废弃液晶显示器的资源化问题引起了人们的广泛关注。偏光片是液晶显示器中重要的功能膜材料，主要由三醋酸纤维素和接枝有碘的聚乙烯醇组成，这些材料经有效处理后可实现资源的回收再利用。但目前的处理方法以焚烧形式为主，该处理方法不仅容易产生一定的环境污染问题，同时还导致了资源的浪费。因此，如何实现废弃液晶显示器偏光片的资源化回收处理，并获得高附加值的产物具有十分重要的意义。

乙酸是一种重要的有机化工原料,主要用于生产醋酸乙烯单体、醋酐、对苯二甲酸(PTA) 、聚乙烯醇、醋酸酯类、醋酸纤维素等。在化工、轻纺、医药、染料等行业具有广泛用途。近年来,由于PTA及乙酸下游产品的发展,已促使乙酸成为产能和需求量迅速增长的少数几个石化产品之一。而乳酸是一种极具发展潜力的精细化学品，主要用于食品、制药、制革、纺织、环保和农业等。由于乳酸产品在生物可降解材料方面显示的优越功能，已促使乳酸显示出广泛的应用范围和巨大的市场潜力。

水热处理技术是指以超临界和近临界的水为溶剂的化学反应过程，此过程可将高分子有机物变成小分子化合物及其单体，甚至是CO₂和H₂O。水热条件下水与普通水相比具有其特殊的性质，在水热条件下水的密度、离子积、粘度及介电常数发生急剧变化，表现出类似于稠密气体的特性，因分子间的氢键作用减弱导致其对有机物和气体的溶解度增强，同时无机物的溶解度大幅下降，这些溶剂性能和物理性质使其成为处理有机废物的理想介质，水热条件下水的特殊性质而发生的质子催化、亲核反应、氢氧根离子催化以及自由基反应，使得反应过程中水既是反应介质同时又是反应物，在特定的条件下能够起到酸碱催化剂的作用。以水为环境友好溶剂，可以改变相行为、扩散速率和溶剂化效应，可以变传统溶剂条件下的多相反应为均相反应，增大扩散系数，降低传质和传热阻力，从而有利于扩散控制反应，控制相分离过程，缩短反应时间，还能用于控制产物的分布。

水热技术已广泛应用于有机废物的处理和处置过程中并取得了很好的效果。现今水热处理有机废物资源化研究主要是高聚物降解单体、油和小分子化合物以及氢气的生成，其中包含小分子有机酸化合物的生成等。

现有技术中有用水热技术分解农业废弃物并在液相产物中检测到乙酸和乳酸的例子，但是目前并没有用废弃液晶显示器偏光片进行水热产酸的背景技术。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高效率、低能耗、无污染的废弃液晶显示器偏光片降解产酸的方法。

废弃液晶显示器偏光片的水热降解能够实现破坏、水解和资源化回收的统一，水热降解过程具有速度快、设备体积小、处理范围广、效率高、无二次污染等优点。鉴于水热技术的特点和废弃液晶显示器偏光片的特性，本发明利用废弃液晶显示器偏光片进行水热资源化，实现了废弃液晶显示器偏光片的水热降解生产乙酸和乳酸。

本发明采用较为成熟的水热反应体系，直接以废弃液晶显示器偏光片为反应物来实现。废弃液晶显示器偏光片水热处理系统与现有的焚烧处理技术相比，不仅具有清洁高效的特点，而且能够实现废弃偏光片的资源化回收利用。本发明通过调节反应的温度、时间、反应氧化剂的添加量来实现对生成物乙酸和乳酸产量的控制。

本发明提出的废弃液晶显示器偏光片水热降解产酸的方法，采用废弃液晶显示器偏光片水热降解产酸装置进行处理，所述装置由搅拌器1、反应器2、热电偶3、温控装置4、加热器5、冷却水箱6和盐浴炉7组成，其中：反应器2位于盐浴炉7内，搅拌器1插入盐浴炉7内，热电偶3一端插入盐浴炉7内，另一端连接温控装置4，加热器3一端插入盐浴炉7内，另一端连接温控装置4，冷却水箱6放置于盐浴炉7一侧；具体步骤如下：

（1）对废弃液晶显示器偏光片进行破碎；

（2）将废弃偏光片与水混合，置于反应器中；废弃偏光片和溶剂水的质量比为0.01：1-0.05：1，溶剂水的加入量为反应器体积的50-80%；

（3）将步骤(2)所得反应器置于盐浴炉中，在水的亚临界反应条件下，控制盐浴炉的温度为250℃-400℃，压力为4.0-25.0Mpa，并保持在此条件下恒温1-15分钟，取出反应器，在20-40秒时间内冷却至室温；

（4）将得到的产物过滤，液相中得到含有乙酸或乳酸的产物。

本发明中，步骤（1）中将废弃偏光片进行破碎，将其剪切成小片状，然后放入破碎机中对其进行破碎；在破碎机转子下部设置10-20目的筛板，经锤式破碎小于筛板孔径的偏光片破碎颗粒空过筛板小孔落入下方的出料口中；尺寸大于筛板孔径的偏光片废料在破碎机内被循环破碎，直至粒径尺寸小于筛板孔径。

本发明中，所述反应器为耐高温高压、耐腐蚀的反应器。

本发明中，其中步骤（4）过滤所用滤膜的孔径在0.22-0.45μm之间。

本发明中，步骤（2）中还可加入双氧水氧化剂。

本发明中，步骤（2）中加入双氧水氧化剂体积和水的体积比为0.05：1-1：1。

本发明中，所述废弃偏光片的碳元素含量大于50%。

本发明优点在于：

（1）本发明利用水热技术直接降解废弃液晶显示器偏光片，突破了以往以焚烧技术为主的处理技术，不产生二次污染。

（2）本发明利用水热技术对废弃液晶显示器偏光片进行降解产乙酸和乳酸，有效的实现了废弃液晶显示器偏光片的处理和资源回收利用。

（3）本发明所使用的方法为水热降解法，采用的设备简单，所需的温度为250-400℃，便于工业转化，使用氧化剂可使产量得到较大提高，便于工业化操作。

（4）本发明整个乙酸和乳酸生产体系容易构建，操作简便，反应迅速，成本较低，产物产量高，适合于工程工业生产。

（5）本发明生产的乙酸可以作为一种重要的有机化工原料,广泛用于生产醋酸乙烯单体、醋酐、对苯二甲酸(PTA) 、聚乙烯醇、醋酸酯类、醋酸纤维素等。在化工、轻纺、医药、染料等行业具有广泛用途，有广阔的发展前景和应用空间。而乳酸是一种极具发展潜力的精细化学品，主要用于食品、制药、制革、纺织、环保和农业等。

附图说明

图1为本发明废弃液晶显示器偏光片水热降解产酸的装置。

图中标号：1为搅拌器，2为反应器，3为热电偶，4为温控装置，5为加热器，6为冷却水箱，7为盐浴炉。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的技术方法做进一步的说明：

实施例1：废弃液晶显示器偏光片降解生产乙酸

（1）以废弃液晶显示器所含偏光片为材料，将其剪切成小片状，然后放入破碎机中对其进行破碎，使破碎料的粒径小于2mm。

（2）将步骤（1）中所得偏光片的破碎料为反应物，以去离子水为溶剂，双氧水为氧化剂，偏光片和水的质量比为0.01-0.05之间，置于耐高温高压、耐腐蚀反应器中，水的加入体积为反应器体积的50-80%。

（3）将步骤（2）中装有偏光片和水的混合料的反应器置于温控盐浴炉中，控制反应温度为250℃、275℃、300℃、325℃、350℃，加热反应5分钟；在350℃条件下分别加热1分钟、3分钟、5分钟、7分钟、9分钟、11分钟，取出反应器，在20-40秒时间内冷却至室温。

（4）将所得产物经0.22-0.45μm滤膜过滤后，液相产物即为含有乙酸的溶液。

采用该工艺可实现偏光片向乙酸产品的有效转化，乙酸的产率（产生的乙酸质量与偏光片的质量之比）可达33%。

实施例2：废弃液晶显示器偏光片降解生产乳酸

（1）以废弃液晶显示器所含偏光片为材料，将其剪切成小片状，然后放入锤式破碎机中对其进行破碎，使破碎料的粒径小于2mm。

（2）将步骤（1）中所得偏光片的破碎料为反应物，以去离子水为溶剂，双氧水为氧化剂，偏光片和水的质量比为0.01-0.05之间，置于耐高温高压、耐腐蚀反应器中，水的体积为反应器体积的50-80%。

（3）将步骤（2）中装有偏光片和水的混合料的反应器置于温控盐浴炉中，控制反应温度为250℃、275℃、300℃、325℃、350℃，加热反应5分钟；在350℃条件下分别加热1分钟、3分钟、5分钟、7分钟、9分钟、11分钟，取出反应器，在20-40秒时间内冷却至室温。

（4）将所得产物经0.22-0.45μm滤膜过滤后，液相产物即为含有乳酸的产物。

采用该工艺可实现有偏光片向乳酸产品的有效转化，乳酸的产率（产生的乳酸质量与偏光片的质量之比）可达21%。

Claims (7)

1.一种废弃液晶显示器偏光片水热降解产酸的方法，其特征在于采用废弃液晶显示器偏光片水热降解产酸装置进行处理，所述装置由搅拌器(1)、反应器(2)、热电偶(3)、温控装置(4)、加热器(5)、冷却水箱(6)和盐浴炉(7)组成，反应器(2)位于盐浴炉(7)内，搅拌器(1)插入盐浴炉(7)内，热电偶(3)一端插入盐浴炉(7)内，另一端连接温控装置(4)，加热器(3)一端插入盐浴炉(7)内，另一端连接温控装置(4)，冷却水箱(6)放置于盐浴炉(7)一侧；具体步骤如下：

（1）对废弃液晶显示器偏光片进行破碎；

（2）将废弃偏光片与水混合，置于反应器中；废弃偏光片和溶剂水的质量比为0.01：1-0.05：1，溶剂水的加入量为反应器体积的50-80%；

（3）将步骤(2)所得反应器置于盐浴炉中，在水的亚临界反应条件下，控制盐浴炉的温度为250℃-400℃，压力为4.0-25.0Mpa，并保持在此条件下恒温1-15分钟，取出反应器，在20-40秒时间内冷却至室温；

（4）将得到的产物过滤，液相中得到含有乙酸或乳酸的产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（1）中将废弃偏光片进行破碎，可其剪切成小片状，然后放入破碎机中对其进行破碎；在破碎机转子下部设置10-20目的筛板，经锤式破碎小于筛板孔径的偏光片破碎颗粒空过筛板小孔落入下方的出料口中；尺寸大于筛板孔径的偏光片废料在破碎机内被循环破碎，直至粒径尺寸小于筛板孔径。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述反应器为耐高温高压、耐腐蚀的反应器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中步骤（4）过滤所用滤膜的孔径在0.22-0.45μm之间。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（2）中还可加入双氧水氧化剂。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤（2）中加入双氧水氧化剂体积和水的体积比为0.05：1-1：1。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述废弃偏光片的碳元素含量大于50%。

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