CN106496629B - 一种混合固体塑料的分离方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合固体塑料的分离方法，包括以下步骤：1)配制与目的塑料发生溶胀作用的溶剂；2)将溶剂浸润矿物质颗粒；3)将经步骤2)处理的矿物质颗粒与混合固体塑料搅拌并混合，然后除去多余的矿物质颗粒；4)经步骤3)处理的混合固体塑料利用浮选溶液进行浮选，收集下沉的目的塑料，完成分离；该方法通过在混合固体塑料中的目的塑料上附着矿物质颗粒，使得目的塑料在浮选溶液中下沉，以达到分离的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种混合固体塑料的分离方法，属于废旧塑料回收技术领域。
背景技术
塑料工业的迅速发展，塑料的大量消费以及塑料较短的使用周期使得塑料废弃物的数量急剧增加。以往废旧塑料的处理方式为焚烧和填埋，产生了严重的环境污染和资源的浪费。因此，对废旧塑料的回收利用已得到高度重视。对废旧塑料回收过程，需要对不同的塑料进行分离，目前塑料的分离是制约废旧塑料回收过程的瓶颈环节。传统的回收工艺均以人工分拣为主，手工分拣过程劳动强度大、工作环境恶劣、分离效率低，早已不适合当今行业的需求和未来的发展。
近段时间，近红外分离和静电分离等回收工艺有了很大的技术突破，但回收对象只针对密度小于1.080g/cm3的混合塑料，大于1.080g/cm3的混合塑料由于添加了不同比例的阻燃剂、增强纤维、无机填料、抗静电剂等助剂，改变了塑料本身的荷电系数而导致静电分离失效，但分离纯度不足80％，致使分离后的回收塑料失去利用价值。而近红外分离技术只能分选浅色系的混合塑料，深色系的塑料由于反射光源不足，导致仪器接收不到反馈信号而不能实施分选，且仪器非常昂贵，不适宜推广应用。塑料回收利润低以及废旧塑料的多样性也限制了塑料分离技术的开发。因此，开发低成本、适应性强、分离效率高的分离技术是本领域的重要问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种混合固体塑料的分离方法，该方法通过在混合固体塑料中的目的塑料上附着矿物质颗粒，使得目的塑料在浮选溶液中下沉，以达到分离的效果。实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种混合固体塑料的分离方法，包括以下步骤：
1)配制与目的塑料发生溶胀作用的溶剂；
2)将溶剂浸润矿物质颗粒；
3)将经步骤2)处理的矿物质颗粒与混合固体塑料搅拌并混合，然后除去多余的矿物质颗粒；
4)经步骤3)处理的混合固体塑料利用浮选溶液进行浮选，收集下沉的目的塑料，完成分离。
作为优选，所述目的塑料为ABS；所述溶剂由丙酮、丁酮和甲苯组成；丙酮、丁酮和甲苯的质量之比为53:28:19。
作为优选，所述目的塑料为HIPS；所述溶剂由丙酮、甲苯和环己烷组成；丙酮、甲苯和环己烷的质量之比为11:63:26。
作为优选，述目的塑料为PC/ABS合金；所述溶剂由乙酸异丁酯、乙酸乙酯和环己烷组成；乙酸异丁酯、乙酸乙酯和环己烷的质量之比为39:18:43。
作为优选，所述目的塑料为PA；所述溶剂由乙酸异丁酯、2-乙基环己醇和乙醇组成；乙酸异丁酯、2-乙基环己醇和乙醇的质量之比为33:42:25。
作为优选，所述目的塑料为PP；所述溶剂由戊烷、甲苯和环己烷组成；戊烷、甲苯和环己烷的质量之比为60:20:20。
作为优选，步骤2)中，所述溶剂与矿物质颗粒的体积之比为1～2:10。
作为优选，所述矿物质颗粒包括石英颗粒、玻璃颗粒和金属颗粒中的至少一种。
作为优选，所述混合固体塑料的密度为P，其中1≤P≤1.2g/cm3，每一块固体塑料的表面积为1～3cm2。
作为优选，步骤4)中，所述浮选溶液包括氯化钠溶液、氯化钙溶液、硫酸钠溶液和硝酸钠溶液中的至少一种；所述浮选溶液的密度为1.2g/cm3。
本发明的作用原理：
根据目的塑料的溶解度参数，配制溶剂，使得目的塑料的表面发生溶胀，使表观黏度增大产生粘性，从而粘附矿物质颗粒，增加了目的塑料的密度，溶剂只与目的塑料发生溶胀作用，而不与其他塑料反应，所以只有目的塑料粘附矿物质颗粒，从而密度增大，在浮选溶液中下沉，完成分离。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明通过溶剂对矿物质颗粒进行预处理，使得溶剂附着在矿物质颗粒能够附着在目标固定塑料表面，使得混合塑料在浮选溶液中下沉，以达到分离的效果，回收纯度高；
2、本发明只针对塑料基体本身独有的特性，不限制于塑料在改性过程中添加的任何助剂或颜料，也不限制于混合固体塑料中的组分，使本发明应用面更为广泛，且方法简单、效率高、成本低，可实现大规模工业化生产；
3、本发明可分选常见的工程塑料，大大提高废旧混合塑料的再生价值；分离过程中无废气、废水、废物产生，满足工业化应用。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
一种混合固体塑料的分离方法，包括以下步骤：
1)配制与目的塑料发生溶胀作用的溶剂；
2)将溶剂浸润矿物质颗粒；
所述溶剂与矿物质颗粒的体积之比为1～2:10，溶剂添加量使得无机矿物质颗粒浸润完全，保证反应的顺利进行；所述矿物质颗粒包括石英颗粒、玻璃颗粒和金属颗粒中的至少一种；矿物质颗粒不与其他溶剂和溶液发生化学反应，维持矿物质颗粒的稳定性，且密度均在2.5g/cm3以上，能够大大提高目的塑料的密度，保证将目的塑料分离；
优选的方案为所述矿物质颗粒的直径为1～2mm；该直径的矿物质颗粒其粘附性好，能够稳定粘附在固体塑料的表面；该直径的矿物质颗粒粒径合适，充分浸润溶剂，并且分离目的塑料后，容易通过打磨而从目的塑料的表面除去；矿物质颗粒的太小难打磨，太大浸润不完全；
优选的方案为溶剂的纯度≥98％；
3)将经步骤2)处理的矿物质颗粒与混合固体塑料搅拌并混合，然后除去多余的矿物质颗粒；
所述混合固体塑料的密度为P，其中1≤P≤1.2g/cm3，每一块固体塑料的表面积为1～3cm2；
密度P是指混合固体塑料中的每一块固体塑料的密度；其中每一块固体塑料的表面积为1～3cm2；在与矿物质颗粒混合前，可先将混合固体塑料进行破碎成块状或片状，过筛收集大小相近的碎片；然后对混合固体塑料作浮选预处理，用密度为1.2g/cm3的溶液进行浮选，选取上浮混合固体塑料再进行目的塑料的分离；对密度和表面积的控制使得反应时间相对一致，矿物质颗粒充分附着，提高回收率；
4)经步骤3)处理的混合固体塑料利用浮选溶液进行浮选，收集下沉的目的塑料，完成分离；
混合固体塑料在分离前可先清洗去除表面油污和尘土等非塑料污染物；清洗的过程中可加入洗洁精或氢氧化钠溶液以促进清洗效果；
所述浮选溶液包括氯化钠溶液、氯化钙溶液、硫酸钠溶液和硝酸钠溶液中的至少一种；所述浮选溶液的密度为1.2g/cm3；
优选的方案为浮选溶液的密度为1.2g/cm3，以保证非目的塑料不会下沉；而目的塑料由于附着有矿物质颗粒，密度可以至少提高50％以上，使得目的塑料的密度大于1.2g/cm3，在浮选溶液中下沉，收集下沉的目的塑料，完成分离。
具体实施方式中，所述目的塑料为ABS；所述溶剂由丙酮、丁酮和甲苯组成；丙酮、丁酮和甲苯的质量之比为53:28:19。
目的塑料为ABS，ABS分子链中有苯环和腈基，与其相似的官能团有酮基和苯类溶剂，再根据溶剂自身溶解度参数，选取溶解度最为接近的丙酮、丁酮和甲苯进行溶剂的调配。经过正交实验得出最佳配比，分离纯度通过红外光谱扫描仪进行分析核对；正交实验结果如表1所示，其中丙酮作为主导溶剂、丁酮和甲苯作为辅助溶剂：
表1 ABS分离的溶剂正交实验数据
具体实施方式中，所述目的塑料为HIPS；所述溶剂由丙酮、甲苯和环己烷组成；丙酮、甲苯和环己烷的质量之比为11:63:26。
目的塑料为HIPS，HIPS分子链中有苯环和脂肪链结构，与其相似的官能团有脂肪族和苯类溶剂，再根据溶剂自身溶解度参数，选取溶解度最为接近的甲苯、环己烷和丙酮进行溶剂的调配。经过正交实验得出最佳配比，分离纯度通过红外光谱扫描仪进行分析核对；正交实验结果如表2所示，其中甲苯作为主导溶剂、环己烷和丙酮作为辅助溶剂：
表2 HIPS分离的溶剂正交实验数据
具体实施方式中，所述目的塑料为PC/ABS合金；所述溶剂由乙酸异丁酯、乙酸乙酯和环己烷组成；乙酸异丁酯、乙酸乙酯和环己烷的质量之比为39:18:43。
目的塑料为PC/ABS合金，PC/ABS合金分子链中有酯键和脂肪链结构，与其相似的官能团有脂肪族和酯类溶剂，再根据溶剂自身溶解度参数，选取溶解度最为接近的乙酸异丁酯、乙酸乙酯和环己烷进行溶剂的调配。经过正交实验得出最佳配比，分离纯度通过红外光谱扫描仪进行分析核对；正交实验结果如表3所示，
表3 PC/ABS合金分离的溶剂正交实验数据
具体实施方式中，所述目的塑料为PA；所述溶剂由乙酸异丁酯、2-乙基环己醇和乙醇组成；乙酸异丁酯、2-乙基环己醇和乙醇的质量之比为33:42:25。
当目的塑料为PA，PA分子链中有酰胺键和羰基结构，与其相似的官能团有羧羰基和酯类溶剂，再根据溶剂自身溶解度参数，选取溶解度最为接近的乙酸异丁酯、2-乙基环己醇和乙醇进行溶剂的调配。经过正交实验得出最佳配比，分离纯度通过红外光谱扫描仪进行分析核对；正交实验结果如表4所示：
表4 PA分离的溶剂正交实验数据
具体实施方式中，所述目的塑料为PP；所述溶剂由戊烷、甲苯和环己烷组成；戊烷、甲苯和环己烷的质量之比为60:20:20。
当目的塑料为PP，PP分子链中有甲基和脂肪链结构，与其相似的官能团有侧甲基和脂肪族溶剂，再根据溶剂自身溶解度参数，选取溶解度最为接近的戊烷、甲苯和环己烷进行溶剂的调配。经过正交实验得出最佳配比，分离纯度通过红外光谱扫描仪进行分析核对；正交实验结果如表5所示，
表5 PP分离的溶剂正交实验数据
实施例1
一种混合固体塑料的分离方法，目的塑料为ABS树脂，包括以下步骤：
1)配制溶剂，溶剂由丙酮、丁酮和甲苯组成；丙酮、丁酮和甲苯的质量之比为53:28:19；
2)将溶剂浸润直径为1mm的石英砂颗粒，溶剂与石英砂颗粒的体积之比为1：10；
3)将经步骤2)处理的石英砂颗粒与混合固体塑料以体积比1：4的比例搅拌并混合，过筛网将附着于混合固体塑料的多余石英砂颗粒除去；
4)经步骤3)处理的混合固体塑料利用氯化钠溶液进行浮选，收集下沉的目的塑料，完成分离。
实施例2
一种混合固体塑料的分离方法，目的塑料为HIPS树脂，包括以下步骤：
1)配制溶剂，溶剂由丙酮、甲苯和环己烷组成；丙酮、甲苯和环己烷的质量之比为11:63:26；
2)将溶剂浸润直径为1mm的石英砂颗粒，溶剂与石英砂颗粒的体积之比为1:10；
3)将经步骤2)处理的石英砂颗粒与混合固体塑料以体积比1:4的比例搅拌并混合，过筛网将附着于混合固体塑料的多余石英砂颗粒除去；
4)经步骤3)处理的混合固体塑料利用氯化钠溶液进行浮选，收集下沉的目的塑料，完成分离。
实施例3
一种混合固体塑料的分离方法，目的塑料为PC/ABS合金，包括以下步骤：
1)配制溶剂，溶剂由溶剂由乙酸异丁酯、乙酸乙酯和环己烷组成；乙酸异丁酯、乙酸乙酯和环己烷的质量之比为39:18:43；
2)将溶剂浸润直径为1mm的玻璃颗粒，溶剂与玻璃颗粒的体积之比为1:10；
3)将经步骤2)处理的玻璃颗粒与混合固体塑料以体积比1:4的比例搅拌并混合，过筛网将附着于混合固体塑料的多余玻璃颗粒除去；
4)经步骤3)处理的混合固体塑料利用氯化钙溶液进行浮选，收集下沉的目的塑料，完成分离。
实施例4
一种混合固体塑料的分离方法，目的塑料为PA树脂，包括以下步骤：
1)配制溶剂，溶剂由乙酸异丁酯、2-乙基环己醇和乙醇组成；乙酸异丁酯、2-乙基环己醇和乙醇的质量之比为33:42:25；
2)溶剂浸润直径为2mm的玻璃颗粒，溶剂与玻璃颗粒的体积之比为2:10；
3)将经步骤2)处理的玻璃颗粒与混合固体塑料以体积比2:4的比例搅拌并混合，过筛网将附着于混合固体塑料的多余玻璃颗粒除去；
4)经步骤3)处理的混合固体塑料利用硫酸钠溶液进行浮选，收集下沉的目的塑料，完成分离。
实施例5
一种混合固体塑料的分离方法，目的塑料为PP树脂，包括以下步骤：
1)配制溶剂，溶剂由戊烷、甲苯和环己烷组成；戊烷、甲苯和环己烷的质量之比为60:20:20；
2)将溶剂浸润直径为2mm的不锈钢颗粒，溶剂与不锈钢颗粒的体积之比为2:10；
3)将经步骤2)处理的不锈钢颗粒与混合固体塑料以体积比2:4的比例搅拌并混合，过筛网将附着于混合固体塑料的多余不锈钢颗粒除去；
4)经步骤3)处理的混合固体塑料利用硝酸钠溶液进行浮选，收集下沉的目的塑料，完成分离。
对实施例1～5得到的目的塑料进行检测，结果如表6所示：
表6实施例1～5目的塑料的检测数据
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种混合固体塑料的分离方法，其特征在于包括以下步骤：
1）配制与目的塑料发生溶胀作用的溶剂；所述目的塑料为HIPS树脂；
2）将溶剂浸润直径为1mm的石英砂颗粒，溶剂与石英砂颗粒的体积之比为1:10；
3）将经步骤2）处理的石英砂颗粒与混合固体塑料以体积比1:4的比例搅拌并混合，过筛网将附着于混合固体塑料的多余石英砂颗粒除去；
4）经步骤3）处理的混合固体塑料利用氯化钠溶液进行浮选，收集下沉的目的塑料，完成分离；
所述溶剂由丙酮、甲苯和环己烷组成；丙酮、甲苯和环己烷的质量之比为11:63:26。
2.如权利要求1所述的混合固体塑料的分离方法，其特征在于：所述混合固体塑料的密度为P，其中1≤P≤1.2g/cm3，每一块固体塑料的表面积为1~3cm2。
3.如权利要求1所述的混合固体塑料的分离方法，其特征在于：步骤4）中，所述浮选溶液的密度为1.2g/cm3。
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