CN112375404B - 一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法 - Google Patents

一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法，将废轮胎裂解炭黑分散于高铁酸钾的碱溶液中，加入次氯酸盐，静置、分层，对下层浆液进行离心、洗涤，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮液。该改性方法操作简单易行，可有效去除废轮胎裂解炭黑中的灰分，并使裂解炭黑在水中稳定分散；同时该改性方法生产成本低、绿色环保，其废液能够循环回收利用。

Description

一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法。
背景技术
交通运输业的迅猛发展，给人们的生产生活带来极大的便利，但随之而来废轮胎的产量越来越多，在业内称为黑色污染，其回收和处理一直是世界性难题。
废轮胎热裂解处理被业界认为是废轮胎回收利用的最佳方式，通过热裂解处理可将废轮胎裂解为固、液、气三种状态的产品。
促进热裂解废轮胎技术发展和广泛应用的关键在于裂解产物的高效综合利用，尤其是占裂解产物35％左右的裂解炭黑的高值化综合利用。
裂解炭黑存在无机灰分含量高(大约含10％-20％)、粒径大且分布宽、结构度低、表面活性差的问题，达不到工业炭黑的标准，制约了裂解炭黑的高附加值应用。
目前在国内外的研究中，针对裂解炭黑改性技术，有超细粉碎改性、酸洗/碱洗处理、等离子体处理、表面接枝改性这四种改性手段。
其中：超细粉碎改性只能减小炭黑粒径，不能脱除灰分；酸洗/碱洗处理可以除去灰分，但会产生大量废液，带来较大的环境污染；等离子体处理、表面接枝改性只能提高表面活性，不能除去灰分，且目前处于实验室研究阶段，未开展工业应用。
昆明理工大学的张秋林等人(CN 109705635 A)通过将裂解炭黑加入到机弱酸(柠檬酸、冰醋酸)溶液中进行处理；北京化工大学的刘力等(CN 103923499 A)将经过高温煅烧的裂解炭黑作为原料，用KMnO4，NaNO3和浓H2SO4作为氧化剂对裂解炭黑进行酸洗氧化；张瑞永(CN 107952260 A)采用酸溶液、碱溶液共用来调整工艺过程处理裂解炭黑。虽然处理后的裂解炭黑性能有一定提升，但改性过程中产生的废液无法回收再利用，会造成环境污染。
现有技术不能在不带来环境污染的前提下，实现对裂解炭黑的除杂改性；因此，开发一种除杂改性废轮胎裂解炭黑及废液回收再利用的方法具有重要意义。
发明内容
为不带来环境污染的前提下，实现对裂解炭黑的除杂改性，本发明提供了一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法，构建高铁酸钾溶液的碱性反应体系，通过碱洗氧化并获得稳定分散的裂解炭黑/水悬浮液，实现反应后废液的循环回收再利用。
本发明将废轮胎裂解炭黑分散于高铁酸钾的碱溶液中，加入次氯酸盐，静置、分层，对下层浆液进行离心、洗涤，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮液。
该改性方法操作简单易行，可有效去除废轮胎裂解炭黑中的灰分，并使裂解炭黑在水中稳定分散；同时该改性方法生产成本低、绿色环保，其废液能够循环回收利用。
为了实现废液循环回收利用，优选的是：还包括收集分层后的上清液和离心后的上清液，分层后的上清液和离心后的上清液混合后，将废轮胎裂解炭黑分散在混合后的废液中，反应过程中分次加入次氯酸盐，静置、分层，对下层浆液进行离心、洗涤，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮液。
优选的是：配制所述高铁酸钾的碱溶液时，所使用碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化铜、碳酸氢钾、碳酸氢钠中的一种或几种；所述碱溶液的浓度为0.1～5M。
优选的是：所述高铁酸钾的碱溶液中高铁酸钾的质量百分浓度为2～10％。
优选的是：所述次卤酸盐溶液中次卤酸盐的质量百分浓度为20～30％，高铁酸钾的碱溶液与次卤酸盐的体积比为2～10:1；次卤酸盐的加入方式：次卤酸盐分两次平均加入，反应开始1h后加入一次，反应结束1h前加入剩余次卤酸盐。
优选的是：废轮胎裂解炭黑与高铁酸钾的质量比为1:0.2～5。
优选的是：所述次卤酸盐包括次氟酸钾、次氟酸钠、次氯酸钾、次氯酸钠、次溴酸钾、次溴酸钠、次碘酸钾、次碘酸钠中的一种或几种。
优选的是：反应过程中用机械搅拌，同时超声波处理，所述机械搅拌的转速为200～800r/m，超声波处理的功率为100～200w，反应时间为2～6h，反应温度为40～90℃，反应结束后静置时间为6～12h。
优选的是：所述离心转速为5000～9000r/m范围，离心时间为3～6min。
本发明还提供采用上述方法获得的稳定分散的裂解炭黑悬浮液。
本发明成功通过碱洗氧化获得了在水中稳定分散的裂解炭黑悬浮液；不仅去除灰分明显，而且表面含氧官能团较多、结构度较大且反应活性较高；实现了裂解炭黑的除杂改性。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明实施例利用高铁酸钾在碱性环境中具有强氧化性的性质，通过构建包含裂解炭黑、高铁酸钾和碱的反应体系，将裂解炭黑表面大部分灰分去除，并且改善了裂解炭黑表面的反应活性，得到能够在水中稳定分散的裂解炭黑。
2、在包含裂解炭黑、高铁酸钾和碱的反应体系中加入次氯酸盐(以次氯酸钠为例)，利用次氯酸钠与高铁酸钾之间的氧化还原反应，实现废液中高铁酸根离子的再生和循环利用(2FeCl3+10NaOH+3NaClO＝2Na2FeO4+9NaC1+5H2O)，降低了原料成本，同时减小了对环境的污染。
3、所用高铁酸钾氧化剂是绿色、环保的试剂，对环境污染性小，且为工业化产品，价格低廉；其在碱性环境中具有强的氧化性，且可较长时间稳定存在，这种化学反应特性为氧化改性裂解炭黑提供了条件。
4、反应体系中加入的碱，不仅为反应体系中的高铁酸钾提供碱性环境，并且起到了对裂解炭黑除杂即去除灰分的作用。
5、所用次氯酸盐也是绿色、环保的试剂，对环境污染性小，且为工业化产品，价格低廉。
附图说明
图1所示为实施例1中裂解炭黑悬浮液在不同pH值下的自然沉降实验结果图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容。
将废轮胎裂解炭黑分散于高铁酸钾的碱溶液中，加入次氯酸盐，静置、分层，对下层浆液进行离心、洗涤，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮液。
为了实现废液循环回收利用，在一种可能的实施方式中：还包括收集分层后的上清液和离心后的上清液，分层后的上清液和离心后的上清液混合后，将废轮胎裂解炭黑分散在混合后的废液中，反应过程中分次加入次氯酸盐，静置、分层，对下层浆液进行离心、洗涤，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮液。
在一种可能的实施方式中：配制所述高铁酸钾的碱溶液时，所使用碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化铜、碳酸氢钾、碳酸氢钠中的一种或几种；所述碱溶液的浓度为0.1～5M。
在一种可能的实施方式中：所述高铁酸钾的碱溶液中高铁酸钾的质量百分浓度为2～10％。
在一种可能的实施方式中：所述次卤酸盐溶液中次卤酸盐的质量百分浓度为20～30％，高铁酸钾的碱溶液与次卤酸盐的体积比为2～10:1；次卤酸盐的加入方式：次卤酸盐分两次平均加入，反应开始1h后加入一次，反应结束1h前加入剩余次卤酸盐。
在一种可能的实施方式中：废轮胎裂解炭黑与高铁酸钾的质量比为1:0.2～5。
在一种可能的实施方式中：所述次卤酸盐包括次氟酸钾、次氟酸钠、次氯酸钾、次氯酸钠、次溴酸钾、次溴酸钠、次碘酸钾、次碘酸钠中的一种或几种。
在一种可能的实施方式中：反应过程中用机械搅拌，同时超声波处理，所述机械搅拌的转速为200～800r/m，超声波处理的功率为100～200w，反应时间为2～6h，反应温度为40～90℃，反应结束后静置时间为6～12h。
在一种可能的实施方式中：所述离心转速为5000～9000r/m范围，离心时间为3～6min。
实施例1
将4g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化钠组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性的过程为：将4g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
图1所示为实施例1中裂解炭黑悬浮液在不同pH值下的自然沉降实验结果图。除杂提质改性后的裂解炭黑悬浮液在弱酸和碱性条件下能够稳定存在，说明裂解炭黑在高铁酸钾溶液的碱性反应体系下在表面氧化引入了一定含量的含氧官能团。
实施例2
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化钠组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例3
将10g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化钠组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将10g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例4
将15g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化钠组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将15g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL次氯酸钠，反应结束1h前再次加入50mL次氯酸钠。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例5
将20g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化钠组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将20g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例6
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、4g高铁酸钾和4g氢氧化钾组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例7
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化镁组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例8
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、10g高铁酸钾和4g氢氧化钙组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例9
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、15g高铁酸钾和4g氢氧化铝组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例10
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、20g高铁酸钾和4g氢氧化锌组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例11
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化钠组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钾溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钾溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例12
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化钠组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次溴酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次溴酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例13
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化钠组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次溴酸钾溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次溴酸钾溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例14
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化钠组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次碘酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次碘酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
实施例15
将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾的碱溶液中进行除杂改性，所述高铁酸钾的碱溶液由200mL去离子水、8g高铁酸钾和4g氢氧化钠组成，裂解炭黑分散于高铁酸钾碱溶液中进行除杂改性的过程为：将8g废轮胎裂解炭黑分散在高铁酸钾试剂的碱溶液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次碘酸钾溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次碘酸钾溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将分层和离心后的上层红棕色废液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。
表1所示为改性前的裂解炭黑和实施例1-15除杂改性后裂解炭黑的化学组成。从表中元素的变化来看，钙、锌、硅、硫的灰分含量确实有所降低，说明高铁酸钾溶液的碱性体系对裂解炭黑的除杂改性有一定效果。表2所示为改性前的裂解炭黑和实施例1-15除杂改性后裂解炭黑的Zeta电位。从表中可以看出，改性后的裂解炭黑悬浮液的Zeta电位增加，高铁酸钾溶液的碱性体系对裂解炭黑的氧化改性提质效果明显。
表1改性前的裂解炭黑和实施例1-15除杂改性后裂解炭黑的化学组成
Figure BDA0002741188110000131
表2改性前的裂解炭黑和实施例1-15除杂改性后裂解炭黑的Zeta电位
Figure BDA0002741188110000141
实施例16
将8g裂解炭黑置于上述反应结束后收集的红棕色废液中，80℃水浴的同时进行机械搅拌和超声处理，机械搅拌的转速为300r/m，超声处理的功率为140w；碱洗氧化的反应过程持续3h，反应开始1h后加入50mL浓度为30％的次氯酸钠溶液，反应结束1h前再次加入50mL相同浓度的次氯酸钠溶液。
将反应后的裂解炭黑悬浮液倒入烧杯中静置10h，悬浮液发生分层；用高速离心机以8000r/m的转速将下层黑色浆液离心5min，然后将上层红棕色澄清溶液回收以备循环使用，最后加入去离子水与黑色沉淀离心3次，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮溶液。反应结束后继续按照上述步骤重复使用废液进行除杂改性裂解炭黑，废液循环利用7次。
表3所示为原液改性裂解炭黑前和实施例16中原液改性裂解炭黑后以及废液改性裂解炭黑循环利用后的Zeta电位。从表中Zeta电位的测试结果可以看出，废液回收利用循环进行了7次，随着循环利用次数的增加，改性后的裂解炭黑悬浮液的Zeta电位增加并保持在-22mV左右，说明其废液改性裂解炭黑的效果与第一次构建的高铁酸钾的碱性体系改性效果大致相同，从而实现了高铁酸钾试剂碱性反应体系废液的循环回收利用。
表3原液改性裂解炭黑前和实施例16中原液改性裂解炭黑后以及废液改性裂解炭黑循环利用后的Zeta电位
Figure BDA0002741188110000151

Claims (6)

1.一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法，其特征在于：将废轮胎裂解炭黑分散于高铁酸钾的碱溶液中，反应过程中分次加入次卤酸盐，静置、分层，对下层浆液进行离心、洗涤，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮液；
还包括收集分层后的上清液和离心后的上清液，分层后的上清液和离心后的上清液混合后，将废轮胎裂解炭黑分散在混合后的废液中，反应过程中分次加入次氯酸盐，静置、分层，对下层浆液进行离心、洗涤，得到稳定分散的裂解炭黑/水悬浮液；
所述高铁酸钾的碱溶液中高铁酸钾的质量百分浓度为2～10％；
所述次卤酸盐溶液中次卤酸盐的质量百分浓度为20～30％，高铁酸钾的碱溶液与次卤酸盐的体积比为2～10:1；次卤酸盐的加入方式：次卤酸盐分两次平均加入，反应开始1h后加入一次，反应结束1h前加入剩余次卤酸盐；
废轮胎裂解炭黑与高铁酸钾的质量比为1:0.2～5。
2.根据权利要求1所述一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法，其特征在于：配制所述高铁酸钾的碱溶液时，所使用碱包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化钡、氢氧化铝、氢氧化锌、氢氧化铜、碳酸氢钾、碳酸氢钠中的一种或几种；所述碱溶液的浓度为0.1～5M。
3.根据权利要求1所述一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法，其特征在于：所述次卤酸盐包括次氟酸钾、次氟酸钠、次氯酸钾、次氯酸钠、次溴酸钾、次溴酸钠、次碘酸钾、次碘酸钠中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法，其特征在于：反应过程中用机械搅拌，同时超声波处理，所述机械搅拌的转速为200～800r/m，超声波处理的功率为100～200w，反应时间为2～6h，反应温度为40～90℃，反应结束后静置时间为6～12h。
5.根据权利要求1所述一种废轮胎裂解炭黑除杂改性的方法，其特征在于：所述离心转速为5000～9000r/m范围，离心时间为3～6min。
6.一种根据权利要求1-5之一所述方法获得稳定分散的裂解炭黑悬浮液。
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