CN107176631A - 一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法 - Google Patents

一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，属于水处理技术领域。本发明以废弃铝塑材料作为原料，通过高温与极冷处理后，使废弃铝塑材料内部出现孔隙，随后通过盐酸溶解氧化铝，马来酸对聚乙烯进行改性，再利用乙烯基三乙氧基硅烷交联聚乙烯，使其形成三维网状结构，负载铝离子，在过氧化二苯甲酰作用下，通过酸碱值得调节，形成聚乙烯负载聚合氯化铝复合物，最后添加二氧化钛，提高抗菌性能，通过混合造粒，制备得净水剂的方法。本发明充分利用了废弃铝塑材料，避免铝和塑料资源的浪费，解决了其带来的污染问题，同时制得的净水剂净水效果好，广泛适用于对各类污水的处理，具有广阔的应用前景。

Description

一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法
技术领域
本发明涉及一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，属于水处理技术领域。
背景技术
目前在中国最大的铝塑复合包装物供应商是瑞典利乐公司，因此废弃的铝塑复合包装物中绝大部分是利乐公司生产的铝塑复合包装物。经研究，该公司的铝塑复合包装物的复合层结构主要是：两层低密度聚乙烯塑料薄膜层内夹一层铝箔层；铝箔层的材质是单质纯铝，其表面形成有薄的三氧化二铝（Al2O3）层；聚乙烯塑料薄膜通过热压熔融后与三氧化二铝层粘接。此外，另一种可能的情形是，铝箔与塑料薄膜层之间通过强力有机粘合剂层粘接而非热压粘接。其以其良好的阻光保温特性，大量用于日常生活中各种物品的包装。
但是大量适使用后产生的大量废弃且无法降解的铝塑复合包装物，不仅损失了大量的铝和塑料资源，而且对环境造成污染。有关学者提出了将铝和塑料分别进行分离回收利用，但是箔层与塑料薄膜层之间的结合都十分牢固，铝塑的分离十分困难，长期以来难以对大量废弃的铝塑复合包装物进行回收利用。因此，迫切寻找一种可将铝塑进行分离，提高其利用率，不会污染环境的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有的铝塑材料中铝塑分离困难，难以对铝塑材料进行回收利用，损失大量的铝和塑料，对环境造成了污染的问题，提供了一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）将废弃铝塑材料进行干燥，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒与水混合均匀，再进行加热，趁热过滤，收集滤渣；
（2）将滤渣进行冷冻干燥，球磨，收集球磨物，将球磨物、马来酸与质量分数为15％盐酸放入反应釜中，使用氮气保护，在105～110℃，0.6～0.9MPa下反应，冷却至室温，出料，收集出料物；
（3）按重量份数计，取40～50份上述出料物、7～9份乙烯基三乙氧基硅烷、3～6份过氧化二苯甲酰及0.6～0.9份卵磷脂放入反应器中，搅拌混合均匀，设定反应器温度为65～70℃，使用氢氧化钠溶液调节反应器中混合物质量pH至4.5～5.0，搅拌反应；
（4）在搅拌反应后，趁热收集反应器中的物质，并置于3～6℃中静置2～3h，随后过滤，收集滤饼，将滤饼进行干燥，收集干燥物；
（5）将干燥物与二氧化钛放入密炼机中密炼10～15min，收集混炼物，并放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，收集造粒物，即可得净水剂。
所述步骤（1）中过筛颗粒与水的质量比为1:3～5。
所述步骤（1）中加热温度为100～103℃，加热时间为2～3h。
所述步骤（2）中球磨物、马来酸与质量分数为15％盐酸的质量比为1:1:4～6。
所述步骤（2）中反应时间为2～4h。
所述步骤（3）搅拌反应时间为6～8h。
所述步骤（5）干燥物与二氧化钛的质量比为80～90:5～8。
所述步骤（5）密炼温度为90～100℃。
所述步骤（5）双螺杆挤出机的一区温度为132～142℃，二区温度为142～148℃，三区温度为148～153℃，四区温度为153～157℃。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明充分利用了废弃的铝塑材料，避免铝和塑料资源的浪费，解决了其带来的污染问题；
（2）本发明充分利用废弃的铝塑材料制备净水剂，净水效果好，通过外部的三维网状结构的聚乙烯对聚合氯化铝进行保护，以二氧化钛增加抗菌性能，增加了净水剂的使用寿命，可广泛适用于对各类污水处理；
（3）本发明以废弃铝塑材料作为原料，通过高温与极冷处理后，使废弃铝塑材料内部出现孔隙，随后通过盐酸溶解氧化铝，马来酸对聚乙烯进行改性，再利用乙烯基三乙氧基硅烷交联聚乙烯，使其形成三维网状结构，负载铝离子，在过氧化二苯甲酰作用下，通过酸碱值的调节，形成聚乙烯负载聚合氯化铝复合物，添加二氧化钛，提高抗菌性能，通过混合造粒，进而提高净水剂的抗菌性。
具体实施方式
使用水将废弃铝塑材料洗净，放入50℃干燥箱中干燥3～6h，再将干燥后的废弃铝塑材料放入粉碎机中进行粉碎，过150目筛，收集过筛颗粒，按质量比1:3～5，将过筛颗粒与水混合均匀，再进行加热，加热至100～103℃，加热2～3h，趁热过滤，收集滤渣；将滤渣放入冷冻干燥机中冷冻干燥5～10min，设定温度为-45～-40℃，再把冷冻干燥物放入球磨罐中，向球磨罐中加入冷冻干燥物质量4倍的直径为40mm的钢球，以300r/min球磨20～30min；待上述球磨结束后，收集球磨物，按质量比1:1:4～6，将球磨物、马来酸与质量分数为15％盐酸放入反应釜中，设定温度为105～110℃，使用氮气保护，并升压至0.6～0.9MPa，以180r/min搅拌2～4h，冷却至室温，出料，收集出料物；按重量份数计，取40～50份出料物、7～9份乙烯基三乙氧基硅烷、3～6份过氧化二苯甲酰及0.6～0.9份卵磷脂放入反应器中，搅拌混合均匀，设定反应器温度为65～70℃，使用氢氧化钠溶液调节反应器中混合物质量pH至4.5～5.0，搅拌反应6～8h；在搅拌反应后，趁热收集反应器中的物质，并置于3～6℃中静置2～3h，随后过滤，收集滤饼，将滤饼进行干燥，收集干燥物；按质量比80～90:5～8将干燥物与二氧化钛放入密炼机中，设定温度为90～100℃，密炼10～15min，收集混炼物，并放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，设定一区温度为132～142℃，二区温度为142～148℃，三区温度为148～153℃，四区温度为153～157℃，收集造粒物，即可得净水剂。
实例1
使用水将废弃铝塑材料洗净，放入50℃干燥箱中干燥6h，再将干燥后的废弃铝塑材料放入粉碎机中进行粉碎，过150目筛，收集过筛颗粒，按质量比1:5，将过筛颗粒与水混合均匀，再进行加热，加热至103℃，加热3h，趁热过滤，收集滤渣；将滤渣放入冷冻干燥机中冷冻干燥10min，设定温度为-40℃，再把冷冻干燥物放入球磨罐中，向球磨罐中加入冷冻干燥物质量4倍的直径为40mm的钢球，以300r/min球磨30min；待上述球磨结束后，收集球磨物，按质量比1:1:6，将球磨物、马来酸与质量分数为15％盐酸放入反应釜中，设定温度为110℃，使用氮气保护，并升压至0.9MPa，以180r/min搅拌4h，冷却至室温，出料，收集出料物；按重量份数计，取50份出料物、9份乙烯基三乙氧基硅烷、6份过氧化二苯甲酰及0.9份卵磷脂放入反应器中，搅拌混合均匀，设定反应器温度为70℃，使用氢氧化钠溶液调节反应器中混合物质量pH至5.0，搅拌反应8h；在搅拌反应后，趁热收集反应器中的物质，并置于6℃中静置3h，随后过滤，收集滤饼，将滤饼进行干燥，收集干燥物；按质量比90:8将干燥物与二氧化钛放入密炼机中，设定温度为100℃，密炼15min，收集混炼物，并放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，设定一区温度为142℃，二区温度为148℃，三区温度为153℃，四区温度为157℃，收集造粒物，即可得净水剂。
将实例1与明矾进行对比试验：
量取40L的河水，等分成两份，分别将实例1和明矾投加至等分后的河水中，投加的量为1.5g，搅拌混合后，静置2天后，进行测定，测定结果如表1：
表1
本发明制备的净水剂与明矾相比，处理效果好，有利于净化河水。
实例2
使用水将废弃铝塑材料洗净，放入50℃干燥箱中干燥3h，再将干燥后的废弃铝塑材料放入粉碎机中进行粉碎，过150目筛，收集过筛颗粒，按质量比1:3，将过筛颗粒与水混合均匀，再进行加热，加热至100℃，加热2h，趁热过滤，收集滤渣；将滤渣放入冷冻干燥机中冷冻干燥5min，设定温度为-45℃，再把冷冻干燥物放入球磨罐中，向球磨罐中加入冷冻干燥物质量4倍的直径为40mm的钢球，以300r/min球磨20min；待上述球磨结束后，收集球磨物，按质量比1:1:4，将球磨物、马来酸与质量分数为15％盐酸放入反应釜中，设定温度为105℃，使用氮气保护，并升压至0.6MPa，以180r/min搅拌2h，冷却至室温，出料，收集出料物；按重量份数计，取40份出料物、7份乙烯基三乙氧基硅烷、3份过氧化二苯甲酰及0.6份卵磷脂放入反应器中，搅拌混合均匀，设定反应器温度为65℃，使用氢氧化钠溶液调节反应器中混合物质量pH至4.5，搅拌反应6h；在搅拌反应后，趁热收集反应器中的物质，并置于3℃中静置2h，随后过滤，收集滤饼，将滤饼进行干燥，收集干燥物；按质量比80:5将干燥物与二氧化钛放入密炼机中，设定温度为90℃，密炼10min，收集混炼物，并放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，设定一区温度为132℃，二区温度为142℃，三区温度为148℃，四区温度为153℃，收集造粒物，即可得净水剂。
量取60L的未处理的饮用水，等分成两份，分别将实例2制备的净水剂和高铁酸钾投加至等分后的水中，投加的量为6g，搅拌混合后，静置4天后，进行测定，测定结果如表2：
表2
本发明制备的净水剂具有较好的净水效果，能使水达到饮用水的饮水标准。
实例3
使用水将废弃铝塑材料洗净，放入50℃干燥箱中干燥4h，再将干燥后的废弃铝塑材料放入粉碎机中进行粉碎，过150目筛，收集过筛颗粒，按质量比1:4，将过筛颗粒与水混合均匀，再进行加热，加热至102℃，加热3h，趁热过滤，收集滤渣；将滤渣放入冷冻干燥机中冷冻干燥7min，设定温度为-42℃，再把冷冻干燥物放入球磨罐中，向球磨罐中加入冷冻干燥物质量4倍的直径为40mm的钢球，以300r/min球磨25min；待上述球磨结束后，收集球磨物，按质量比1:1:5，将球磨物、马来酸与质量分数为15％盐酸放入反应釜中，设定温度为107℃，使用氮气保护，并升压至0.8MPa，以180r/min搅拌3h，冷却至室温，出料，收集出料物；按重量份数计，取45份出料物、8份乙烯基三乙氧基硅烷、4份过氧化二苯甲酰及0.8份卵磷脂放入反应器中，搅拌混合均匀，设定反应器温度为67℃，使用氢氧化钠溶液调节反应器中混合物质量pH至4.7，搅拌反应7h；在搅拌反应后，趁热收集反应器中的物质，并置于5℃中静置2h，随后过滤，收集滤饼，将滤饼进行干燥，收集干燥物；按质量比80:7将干燥物与二氧化钛放入密炼机中，设定温度为95℃，密炼12min，收集混炼物，并放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，设定一区温度为135℃，二区温度为146℃，三区温度为150℃，四区温度为154℃，收集造粒物，即可得净水剂。
量取100L的造纸废水，等分成两份，分别将实例3和聚丙烯酰胺投加至等分后的水中，投加的量为6g，搅拌混合后，静置5天后，进行测定，测定结果如表3：
表3
本发明制备的净水剂具有较好的净水效果，使得工业造纸废水达到安全排放标准。

Claims (9)

1.一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）将废弃铝塑材料进行干燥，粉碎，过筛，收集过筛颗粒，将过筛颗粒与水混合均匀，再进行加热，趁热过滤，收集滤渣；
（2）将滤渣进行冷冻干燥，球磨，收集球磨物，将球磨物、马来酸与质量分数为15％盐酸放入反应釜中，使用氮气保护，在105～110℃，0.6～0.9MPa下反应，冷却至室温，出料，收集出料物；
（3）按重量份数计，取40～50份上述出料物、7～9份乙烯基三乙氧基硅烷、3～6份过氧化二苯甲酰及0.6～0.9份卵磷脂放入反应器中，搅拌混合均匀，设定反应器温度为65～70℃，使用氢氧化钠溶液调节反应器中混合物质量pH至4.5～5.0，搅拌反应；
（4）在搅拌反应后，趁热收集反应器中的物质，并置于3～6℃中静置2～3h，随后过滤，收集滤饼，将滤饼进行干燥，收集干燥物；
（5）将干燥物与二氧化钛放入密炼机中密炼10～15min，收集混炼物，并放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，收集造粒物，即可得净水剂。
2.根据权利要求1所述的一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，其特征在于：所述步骤（1）中过筛颗粒与水的质量比为1:3～5。
3.根据权利要求1所述的一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，其特征在于：所述步骤（1）中加热温度为100～103℃，加热时间为2～3h。
4.根据权利要求1所述的一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，其特征在于：所述步骤（2）中球磨物、马来酸与质量分数为15％盐酸的质量比为1:1:4～6。
5.根据权利要求1所述的一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，其特征在于：所述步骤（2）中反应时间为2～4h。
6.根据权利要求1所述的一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，其特征在于：所述步骤（3）搅拌反应时间为6～8h。
7.根据权利要求1所述的一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，其特征在于：所述步骤（5）干燥物与二氧化钛的质量比为80～90:5～8。
8.根据权利要求1所述的一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，其特征在于：所述步骤（5）密炼温度为90～100℃。
9.根据权利要求1所述的一种基于废弃铝塑材料制备净水剂的方法，其特征在于：所述步骤（5）双螺杆挤出机的一区温度为132～142℃，二区温度为142～148℃，三区温度为148～153℃，四区温度为153～157℃。
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