CN110421744A - 一种基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法 - Google Patents

一种基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，将含PVC塑料的废旧混合塑料置于碳酸钙溶液中，在不低于40℃的温度下预处理，将预处理后的废旧混合塑料经浮选过程，实现PVC塑料与废旧混合塑料中的其他塑料的分离。本发明通过碳酸钙溶液以及特定温度条件下进行预处理，可放大废旧混合塑料中的表面成分的差异，再通过浮选方法，可高选择性地、高回收率地从废旧混合塑料中分离PVC塑料。

Description

一种基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯 的方法
技术领域
本发明涉及一种基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，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以及大量使用，使得废旧塑料的数量急剧增加。焚烧和填埋是处理废旧塑料的传统方式，不仅引起严重的环境污染，而且还造成塑料资源的大量浪费。因此，对废旧塑料的回收利用研究在世界范围内已经引起高度重视。废旧塑料的回收利用主要包括三个阶段：收集、分选和循环利用，而塑料的分选是废旧塑料的回收利用的关键和难点所在。废旧塑料的分选技术主要有手工分拣、浮沉分选、浮选、选择性溶解、电选和光谱分选等。手工分拣劳动强度大、分离效率低；浮沉分选是基于密度的差异对废旧混合塑料进行分离，而密度相近的废旧塑料导致该方法适用性差；选择性溶解使用的溶剂大都具有毒性，且成本较高，电选和光谱分选一般需要昂贵的分选设备，并且产率较小。现有可以将PVC从PC、PS、PET和ABS中分离出来的浮选技术包括沸水处理技术，化学氧化技术，高级氧化技术，氨水处理技术，碱处理技术，机械力化学技术，润湿剂抑制技术等。这些技术存在的主要问题包括应用较多不被环境督察部门允许的化学试剂，试验重现性差，改变塑料表层化学结构等缺点。因此，开发低成本、适用性强、分离效率高的分选方法具有重要意义。
发明内容
本发明针对现有含PVC塑料的废旧混合塑料进行分离存在的不足，提供一种基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，通过碳酸钙溶液以及特定温度条件下进行预处理，可放大废旧混合塑料中的表面成分的差异，再通过浮选方法，可高选择性地、高回收率地从废旧混合塑料中分离PVC塑料。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，将含PVC塑料的废旧混合塑料置于碳酸钙溶液中，在不低于40℃的温度下预处理，将预处理后的废旧混合塑料经浮选过程，实现PVC塑料与废旧混合塑料中的其他塑料的分离。
作为优选，所述的废旧混合塑料包括PS(聚苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)中的至少一种。
本发明中，废旧混合塑料中的PVC塑料含量可为任意值，例如取值为1～99wt％，其他塑料的质量含量也可任意配比。本发明创新地发现，对于PVC塑料和包含PC、PET、PS、ABS中任意一种以上的混合塑料而言，将该种类的混合塑料创新地在碳酸钙溶液以及所述的温度条件下预处理，可放大混合塑料中的表面成分的差异，再通过浮选方法，可高选择性地、高回收率地从混合塑料中分离PVC塑料。
研究发现，在碳酸钙溶液中在所述的温度条件下预处理是实现PVC塑料从混合塑料中选择性分离的关键。本发明人研究发现，采用碳酸钙作为改性剂，并通过控制预处理过程的温度，可对混合塑料进行差异化改性，可以出人意料地实现PVC塑料与混合塑料的高选择性分离。
作为优选，所述的废旧混合塑料的粒度为0.5～5mm。
本发明人进一步发现，进一步调控预处理过程的碳酸钙溶液的溶质浓度，有助于进一步提升塑料的回收率和选择性。
作为优选，碳酸钙溶液的溶质的浓度为0.4～5g/L；优选为0.8～2g/L。
进一步调控预处理过程的碳酸钙溶液中碳酸钙相对混合塑料的质量比，有助于进一步提升塑料的回收率和选择性。
作为优选，碳酸钙溶液中的碳酸钙为混合塑料总质量的0.004-0.05倍。
本发明人进一步研究发现，控制在所述的预处理条件下，进一步控制预处理温度和时间，有助于进一步改善混合塑料的分离效果。
作为优选，预处理的温度为40～60℃；进一步优选为50～60℃。
预处理过程在搅拌条件下进行，优选的搅拌转速为800～1200r/min。
作为优选，预处理时间为10～40min；进一步优选为15～25min。
研究发现，对预处理后的混合塑料进行的第一次浮选能够达到95％及以上的浮选回收率和产品纯度。
本发明中，所述的浮选操作方法可以参考现有方法。
作为优选，各浮选的介质均为水。浮选过程中加入起泡剂，起泡剂用量为1-15mg/L。
作为优选，充气量均为100～800mL/min。
作为优选，各浮选的时间不超过20min。
本发明提供的基于碳酸钙预处理的废旧混合塑料优选的浮选分离方法，具体包括下述步骤：首先将含PVC塑料的废旧混合塑料破碎成混合塑料颗粒，粒度为0.5～5mm，然后所得混合塑料颗粒在0.4～5g/L的碳酸钙溶液中进行预处理，其中碳酸钙溶液的碳酸钙为混合塑料颗粒总质量的0.004-0.05倍，预处理时间为10～40min，温度为40～60℃，最后进行浮选分离，废旧混合塑料中的其他塑料，例如PS、PC、ABS、PET在浮选分离中上浮，而PVC塑料则在浮选分离中下沉。
该技术方案基于碳酸钙分子与塑料表面分子的弱相互作用力(阳离子-π相互作用力和氢键)差异进行选择性粘附，使塑料亲水并在浮选过程中下沉。
本发明的有益效果在于：
本发明创新地通过所述的碳酸钙溶液在特定的温度下对混合塑料进行预处理，并通过浮选分离的方法，可以高选择性、高回收率地实现PVC塑料与混合塑料的选择性分离。
本发明方法，通过所述的预处理，可以保证浮选的塑料的回收率和纯度高达95％及以上。
本发明技术方案，无需如现有技术普遍认知地需要添加润湿剂的技术壁垒，通过本发明简单的预处理和浮选方法，即可实现PVC塑料与塑料混合物之间的高选择性分离。
此外，本发明人还意外发现，通过本发明方法，相对于现有技术，可以保证各批次处理的工艺效果稳定性。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
通过以下实施例进一步阐释本发明，实施例不以任何方式被解释成对本发明的范围强加限制。相反，应清楚理解，可以采取本领域的技术人员在阅读本文的扫描之后可以看出的各种其他实施方案、修改及其等效物而不偏离本发明的精神和所附权利要求的范围。
实施例1
将PC和PVC的混合塑料进行清洗、破碎，取3～5mm粒径的塑料颗粒10g(PC：PVC的质量比为1：1)，在60℃的条件下、含有0.4g/L CaCO3的水溶液100mL中进行磁力搅拌，搅拌时间为30min，转速为800r/min，过滤得到塑料颗粒进行浮选分离，适用的浮选条件为松油醇1mg/L、充气量800mL/min、浮选时间3min，经浮选分离得到PVC的纯度97％、回收率100％；PC的纯度为100％，回收率97％。
实施例2
将含PVC和PS、ABS的混合塑料进行清洗、破碎，取3～5mm粒径的塑料颗粒6g(PVC：PS：ABS的质量比为1：1：1)，在40℃的条件下用100mL浓度为2g/L的CaCO3水溶液进行预处理，搅拌时间约为10min，转速为400r/min，过滤、清洗后进行浮选分离，适用的浮选条件为松油醇15mg/L、充气量700mL/min、浮选时间3min，经浮选分离，得到下沉产物PVC纯度95.6％、回收率100％，上浮产物为ABS和PS的混合物。
实施例3
将含PVC和ABS、PS、PC、PET的混合塑料进行清洗、破碎，取3～5mm粒径的塑料颗粒10g(质量比为1：1：1：1：1)，在50℃的条件下、用100mL浓度为5g/L的CaCO3水溶液处理10min，处理过程中的搅拌转速为1000r/min，过滤、清洗后进行浮选分离，适用的浮选条件为松油醇6mg/L、充气量100mL/min、浮选时间3min，浮选之后获得上浮产物为ABS、PET、PS、PC混合物，下沉产物为PVC塑料，纯度98.4％、回收率100％。
对比例1
和实施例1相比，主要区别在于，采用CaCl2作为预处理剂，具体操作如下：
将PC和PVC的混合塑料进行清洗、破碎，取3～5mm粒径的塑料颗粒10g(PC：PVC的质量比为1：1)，在60℃的条件下、含有0.4g/L CaCl2的水溶液100mL中进行磁力搅拌，搅拌时间为30min，转速为800r/min，过滤得到塑料颗粒进行浮选分离，适用的浮选条件为松油醇1mg/L、充气量800mL/min、浮选时间3min，经浮选后，所有塑料全部上浮，得不到分离。其原因可能是CaCl2为易溶物，无法实现塑料表面的选择性附着。
对比例2
和实施例1相比，主要区别在于，采用MgSO4作为预处理剂，具体操作如下：
将含PVC和PS、ABS的混合塑料进行清洗、破碎，取3～5mm粒径的塑料颗粒6g(PVC：PS：ABS的质量比为1：1：1)，在40℃的条件下用100mL浓度为2g/L的MgSO4水溶液进行预处理，搅拌时间约为30min，转速为800r/min，过滤、清洗后进行浮选分离，适用的浮选条件为松油醇15mg/L、充气量800mL/min、浮选时间3min，经浮选发现分离恶化，表明易溶物MgSO4可以湮灭气泡，并无法实现选择性粘附。
对比例3
和实施例1相比，主要区别在于，预处理温度为10℃，具体操作如下：
将PC和PVC的混合塑料进行清洗、破碎，取3～5mm粒径的塑料颗粒10g(PC：PVC的质量比为1：1)，在10℃的条件下、含有0.4g/L CaCO3的水溶液100mL中进行磁力搅拌，搅拌时间为30min，转速为800r/min，过滤得到塑料颗粒进行浮选分离，适用的浮选条件为松油醇1mg/L、充气量800mL/min、浮选时间3min，经浮选分离发现全部塑料上浮，温度过低无法实现CaCO3在塑料表面的选择性粘附。
通过上述实施例以及对比例可知，通过本发明所述的碳酸钙在特定温度下的预处理后再通过常规的浮选方法，就可以将PVC塑料从混合塑料PC、PS、ABS、PET中浮选分离。

Claims (10)

1.一种基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，其特征在于：将含PVC塑料的废旧混合塑料置于碳酸钙悬浊液溶液中，在不低于40℃的温度下预处理，将预处理后的废旧混合塑料经浮选过程，实现PVC塑料与废旧混合塑料中的其他塑料的分离。
2.如权利要求1所述的基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，其特征在于：所述的废旧混合塑料包括PS(聚苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)中的至少一种。
3.如权利要求1所述的基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，其特征在于：所述的废旧混合塑料的粒度为0.5～5mm。
4.如权利要求1所述的基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，其特征在于：碳酸钙溶液的溶质的浓度为0.4～5g/L。
5.如权利要求1所述的基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，其特征在于：碳酸钙溶液中的碳酸钙为混合塑料总质量的0.004-0.05倍。
6.如权利要求1所述的基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，其特征在于：预处理的温度为40～60℃。
7.如权利要求1所述的基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，其特征在于：预处理时间为10～40min。
8.如权利要求1所述的基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，其特征在于：废旧混合塑料中PVC塑料的质量含量为1～99wt％。
9.如权利要求1所述的基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，其特征在于：各浮选的介质均为水，充气量均为100～800mL/min，各浮选的时间不超过20min。
10.如权利要求1所述的基于碳酸钙预处理从废旧混合塑料中浮选分离聚氯乙烯的方法，其特征在于：废旧混合塑料的粒度为0.5～5mm。
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