CN112693035A - 利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于固体废弃物污染防治与资源化技术领域，涉及一种利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法。该方法包含预处理步骤1、等离子体接触诱导、预处理步骤2和反浮选单元在内的四个工艺环节；所述四个工艺环节依次串联，可以连续在线运行；所述预处理步骤1进料为聚烯烃类和聚氯乙烯(PVC)的混合塑料，反浮选单元出料，下沉尾料即为分离出的聚烯烃类塑料，上浮产品为杂质PVC。本发明操作简单，处理过程在常温常压下进行，无高温加压环节，分离安全性及效率高，利于工业化大规模应用。

Description

利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的 方法
技术领域
本发明属于固体废弃物污染防治与资源化技术领域，具体而言，涉及一种利用低温等离子体诱导改性作为预处理，增强聚烯烃类(LDPE、HDPE和PP)和PVC混合塑料反浮选分离的方法。
背景技术
目前，由废弃塑料引发的经济和环境损失日益严重，其在生活垃圾等常见固废流中的占比持续增长，因此资源化处置塑料废弃物获得广泛关注。聚烯烃类热塑性树脂由于容易加工成型和综合性能优良，被广泛应用于一次性包装行业，其中又以高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP)产量最大，三者的废弃物仍具有很高的再利用价值，可以通过简单的重塑工艺处理实现材料循环，或裂解至单体参与化学循环。然而，由常见固废流中收集的聚烯烃类塑料与聚氯乙烯(PVC)存在明显的伴生，难以依靠经验判断进行手工分拣。废弃的PVC掺杂在聚烯烃类中会造成回收工艺中主体聚合裂解、脱色及脆化等负面问题，严重降低再生塑料和裂解油的品质。此外，PVC的高卤素含量(Cl)在回收环节的热工序中存在氯化氢、二噁英等次生环境污染的问题。因此，分离杂质PVC对于聚烯烃类塑料的回收再利用具有极为重要的现实意义。
除了手工分拣外，已经报道的废弃塑料分选方法还包括静电、光谱及水力旋流器分选法等，然而这些方法在适用范围、成本、分选效率及纯度等方面存在缺陷，因此均未见大规模产业化应用。浮选是基于细颗粒物料可浮性差异实现分离的技术手段，在矿物加工行业的产业化程度有目共睹，具备连续性、高品位、低成本等诸多优点。然而，现有研究表明聚烯烃类塑料与PVC之间的理化性质过于接近，同属高分子材料的固有疏水性决定二者均易成为上浮产物，无法通过传统的浮选工艺形成有效分离，这也限制了浮选应用范围的推广。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，以解决现有分离方法存在分选成本高、分选效率和纯度低的问题。
为了实现上述技术目的，本发明人通过大量试验研究并不懈探索，最终获得了一种利用低温等离子体诱导改性作为预处理，增强聚烯烃类(LDPE、HDPE和PP)和PVC混合塑料反浮选分离的方法。具体地，本发明的技术方案概括如下：
一种利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，该方法包括如下步骤：
(1)预处理步骤1：收集混合塑料作为进料，所述的混合塑料包含聚烯烃类塑料和PVC塑料，清洗以去除污渍，然后进行粗碎，控制进料厚度≤10mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，所述的等离子体由电晕放电或射频等离子炬发生器在大气或氧气或氮气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在6～12kJ/m2；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料进行精磨，利用粒径筛控制当量直径为0.5～5mm，完成进料细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选容器内，加入自来水作为溶液介质，固液比按照kg：m3计为(15～25)∶1，再投加非离子型起泡剂，空气曝气150L/h～250L/h条件下运行3～15min，收集下沉尾料(聚烯烃类塑料)完成分离。
进一步优选地，如上所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其中步骤(1)中所述的聚烯烃类塑料选自如下的至少一种：高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)。
再进一步优选地，如上所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其中步骤(1)中所述的混合塑料中聚烯烃类塑料与PVC塑料的质量比为(0.25～4.0)：1。所述混合塑料的来源为生活垃圾固废流中常见的HDPE、LDPE、PP和PVC制品，诸如食品容器、汽车及电器配件、建筑配件及包装材料等。
进一步优选地，如上所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其中步骤(1)中所述清洗的过程为：采用含洗涤剂(优选去污粉)的自来水浸泡，浸泡时搅拌处理，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离。
进一步优选地，如上所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其中步骤(1)中粗碎后控制进料厚度≤6mm。
进一步优选地，如上所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其中步骤(2)中所述电晕放电采用电晕机，电晕机中工作电极的参数为长500mm×宽1mm×间距1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，最大输出功率1kW，进料辊最大线速度15m/min。
进一步优选地，如上所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其中步骤(2)中控制等离子体诱导产生的单位激活能为10.5kJ/m2。
进一步优选地，如上所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其中步骤(3)中所述的精磨为球磨处理，精磨后物料当量直径控制在3～5mm。
进一步优选地，如上所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其中步骤(4)中所述浮选容器为柱状，径深比≤1:4。
进一步优选地，如上所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其中步骤(4)中所述非离子型起泡剂为松醇油，投加量为15～25mg/L.投加非离子型起泡剂后，空气曝气150L/h条件下运行5min，收集下沉尾料完成分离。
与现有技术相比，本发明涉及的利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法具有以下优点和显著进步：
(1)本发明提供了一种针对针对聚烯烃类塑料与PVC塑料的有效分选方法，该方法操作简单，利于工业化大规模应用。
(2)本发明流程简单，特别是等离子体接触诱导过程无溶剂添加，不使用氧化剂及额外的催化药剂，对环境无毒无害，节约成本的同时可有效减少水体的二次污染。
(3)本发明属于温和处理，常温常压下进行，无高温加压环节，分离安全性及效率高。
(4)本发明各环节可依靠传送装置实现在线自动化运行，便于结合现有规模化的浮选设备进行推广应用。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于解释说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
本发明包含预处理步骤1、等离子体接触诱导、预处理步骤2和反浮选单元在内的四个工艺环节；所述四个工艺环节依次串联(预处理步骤1→等离子体接触诱导→预处理步骤2→反浮选单元)，可以连续在线运行；所述预处理步骤1进料为聚烯烃类和聚氯乙烯(PVC)的混合塑料，聚烯烃类包含不同来源及质量比的高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和聚丙烯(PP)；所述反浮选单元出料，下沉尾料即为分离出的聚烯烃类塑料，上浮产品为杂质PVC。
实施例1
本实施例进料组成为HDPE与PVC混合物，其来源分别为食品容器和包装材料，HDPE与PVC质量比分布接近0.25：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于6mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在大气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在6kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率300W，进料辊线速度6.0m/min；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在0.5～1.5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:4)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在15∶1，再投加起泡剂松醇油(15mg/L)，空气曝气150L/h条件下运行3min，收集下沉尾料完成分离。
实施例2
本实施例进料组成为HDPE与PVC混合物，其来源分别为汽车及电器配件，HDPE与PVC质量比分布接近2：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于8mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在大气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在8kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率300W，进料辊线速度4.5m/min；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在1.5～3.0mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:5)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在20∶1，再投加起泡剂松醇油(20mg/L)，空气曝气200L/h条件下运行10min，收集下沉尾料完成分离。
实施例3
本实施例进料组成为HDPE与PVC混合物，其来源分别为汽车及电器配件，HDPE与PVC质量比分布接近4：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于10mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在大气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在12kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率600W，进料辊线速度6.0m/min；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在3～5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:6)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在25∶1，再投加起泡剂松醇油(25mg/L)，空气曝气250L/h条件下运行15min，收集下沉尾料完成分离。
实施例4
本实施例进料组成为HDPE与PVC混合物，其来源分别为建筑配件及包装材料，HDPE与PVC质量比分布接近1.75：，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于6mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在氧气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在6kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率300W，进料辊线速度6.0m/min；氧气作为载气供气流量约为25sccm；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在0.5～1.5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:4)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在15∶1，再投加起泡剂松醇油(15mg/L)，空气曝气150L/h条件下运行3min，收集下沉尾料完成分离。
实施例5
本实施例进料组成为HDPE与PVC混合物，其来源分别为食品容器和包装材料，HDPE与PVC质量比分布接近3.50：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于10mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由射频等离子炬发生器在氮气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在12kJ/m2；射频(13.56MHz)等离子炬平行电极间距和直径分别为110mm和200mm；氮气作为载气供气流量约为25sccm；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在3～5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:6)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在25∶1，再投加非离子型起泡剂松醇油(25mg/L)，空气曝气250L/h条件下运行15min，收集下沉尾料完成分离。
实施例6
本实施例进料组成为HDPE与PVC混合物，其来源分别为食品容器和建筑配件，HDPE与PVC质量比分布接近1：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于6mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在大气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在10.5kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率300W，进料辊线速度3.4m/min；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在3～5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:4)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在20∶1，再投加起泡剂松醇油(20mg/L)，空气曝气150L/h条件下运行5min，收集下沉尾料完成分离。
在不考虑采用本发明的等离子体诱导过程，只采用浮选方法进行了对比试验，对比例具体操作如下：
对比例1
本对比例进料组成为HDPE与PVC混合物，其来源分别为食品容器和包装材料，HDPE与PVC质量比分布接近0.25：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后直接利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在0.5～1.5mm，完成细颗粒化；
(2)浮选：将步骤(1)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:4)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在15∶1，再投加起泡剂松醇油(15mg/L)，空气曝气150L/h条件下运行3min，收集下沉尾料完成分离。
对比例2
本对比例进料组成为HDPE与PVC混合物，其来源分别为汽车及电器配件，HDPE与PVC质量比分布接近4:1，其分离的操作方法为：
(1)预处理：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后直接利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在3～5mm，完成细颗粒化；
(2)浮选：将步骤(1)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:6)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在25∶1，再投加起泡剂松醇油(25mg/L)，空气曝气250L/h条件下运行15min，收集下沉尾料完成分离。
将实施例1-6及对比例1-2中收集待用的下沉尾料烘干后，按颜色、质地及反光因素仔细挑选区分为不同的组分，以其中HDPE的质量除以进料中HDPE的质量作为回收率(以％计)，以其中HDPE的质量除以该下沉尾料的质量作为纯度(以％计)，结果如表1所示。
表1实施例1-6和对比例1-2中HDPE的回收率及纯度
项目 回收率(％) 纯度(％)
实施例1 75.80 93.17
实施例2 82.61 92.50
实施例3 91.29 89.04
实施例4 93.81 85.37
实施例5 90.32 86.10
实施例6 97.58 95.66
对比例1 0.28 35.89
对比例2 0.15 31.25
从表1可知，只采用浮选工艺的对比例1-2无法有效分离HDPE和PVC的混合物，HDPE的回收率不足1％，纯度低于36％，不具备利用价值，而本发明实施例1-6分离出的HDPE回收率基本在80％以上，纯度高于85％，特别是对于实施例6，回收率和纯度均在95％以上。由此可见，本发明对于HDPE的分离效果较好，出于回收率及纯度考虑，分离过程中实施例6的相关参数选择为最优值。
此外，还尝试将本发明用于其它聚烯烃的分离过程，实施例具体操作如下：
实施例7
本实施例进料组成为LDPE与PVC混合物，其来源分别为包装材料和建筑配件，LDPE与PVC质量比分布接近0.45：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于6mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在大气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在10.5kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率300W，进料辊线速度3.4m/min；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在3～5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:4)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在20∶1，再投加起泡剂松醇油(20mg/L)，空气曝气150L/h条件下运行5min，收集下沉尾料完成分离。
实施例8
本实施例进料组成为LDPE与PVC混合物，其来源分别为电器和建筑配件，LDPE与PVC质量比分布接近1：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于6mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在大气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在10.5kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率300W，进料辊线速度3.4m/min；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在3～5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:4)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在20∶1，再投加起泡剂松醇油(20mg/L)，空气曝气150L/h条件下运行5min，收集下沉尾料完成分离。
实施例9
本实施例进料组成为LDPE与PVC混合物，其来源分别为电器和建筑配件，LDPE与PVC质量比分布接近2.68：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于6mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在大气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在10.5kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率300W，进料辊线速度3.4m/min；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在3～5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:4)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在20∶1，再投加起泡剂松醇油(20mg/L)，空气曝气150L/h条件下运行5min，收集下沉尾料完成分离。
实施例10
本实施例进料组成为PP与PVC混合物，其来源分别为食品容器和建筑配件，PP与PVC质量比分布接近0.25：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于6mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在大气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在10.5kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率300W，进料辊线速度3.4m/min；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在3～5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:4)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在20∶1，再投加起泡剂松醇油(20mg/L)，空气曝气150L/h条件下运行5min，收集下沉尾料完成分离。
实施例11
本实施例进料组成为PP与PVC混合物，其来源均为包装材料，PP与PVC质量比分布接近4：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于6mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在大气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在10.5kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率300W，进料辊线速度3.4m/min；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在3～5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:4)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在20∶1，再投加起泡剂松醇油(20mg/L)，空气曝气150L/h条件下运行5min，收集下沉尾料完成分离。
实施例12
本实施例进料组成为PP与PVC混合物，其来源为汽车及建筑配件，PP与PVC质量比分布接近3.35：1，其分离的操作方法为：
(1)预处理步骤1：先利用含洗涤剂(去污粉)的自来水浸泡、搅拌进料10min去除污渍，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离后利用小型粉碎机进行破碎，利用厚度筛控制粗碎物三维中最小的尺寸厚度小于6mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，等离子体由电晕放电(电晕机)在大气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在10.5kJ/m2；电晕机工作电极尺寸(长×宽×间距)为500mm×1mm×1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，输出功率300W，进料辊线速度3.4m/min；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料利用球磨机进行精磨，利用粒径筛控制精磨物当量直径(90％以上质量)在3～5mm，完成细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选柱内(径深比1:4)，加入自来水作为溶液介质，固液比(kg：m3)控制在20∶1，再投加起泡剂松醇油(20mg/L)，空气曝气150L/h条件下运行5min，收集下沉尾料完成分离。
将实施例7-12中收集待用的下沉尾料烘干后，按颜色、质地及反光因素仔细挑选区分为不同的组分，以其中聚烯烃类塑料的质量除以进料中聚烯烃的质量作为回收率(以％计)，以其中聚烯烃类塑料的质量除以该下沉尾料的质量作为纯度(以％计)，结果如表2所示。
表2实施例7-12中聚烯烃类塑料的回收率及纯度
项目 聚烯烃塑料名称 回收率(％) 纯度(％)
实施例7 LDPE 91.53 93.06
实施例8 LDPE 94.30 92.81
实施例9 LDPE 95.09 90.77
实施例10 PP 87.29 91.53
实施例11 PP 92.02 86.49
实施例12 PP 89.75 88.18
从表2可知，本发明对于不同聚烯烃类的混合塑料(LDPE、PP)同样适用，分离回收率及纯度均在85％以上。由此可见，本发明的分离稳定性较高，适用范围较广。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)预处理步骤1：收集混合塑料作为进料，所述的混合塑料包含聚烯烃类塑料和PVC塑料，清洗以去除污渍，然后进行粗碎，控制进料厚度≤10mm，完成进料片材化；
(2)等离子体接触诱导：将步骤(1)片材化后的混合塑料进行大气压下的等离子体正极双面接触，所述的等离子体由电晕放电或射频等离子炬发生器在大气或氧气或氮气氛围内产生，过程中控制等离子体诱导产生的单位激活能在6～12kJ/m2；
(3)预处理步骤2：将步骤(2)等离子体接触诱导后的混合塑料进行精磨，利用粒径筛控制当量直径为0.5～5mm，完成进料细颗粒化；
(4)反浮选单元：将步骤(3)细颗粒化后的混合塑料加入浮选容器内，加入自来水作为溶液介质，固液比按照kg：m3计为(15～25)∶1，再投加非离子型起泡剂，空气曝气150L/h～250L/h条件下运行3～15min，收集下沉尾料完成分离。
2.根据权利要求1所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的聚烯烃类塑料选自如下的至少一种：HDPE、LDPE、PP。
3.根据权利要求2所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的混合塑料中聚烯烃类塑料与PVC塑料的质量比为(0.25～4.0)：1。
4.根据权利要求1所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其特征在于，步骤(1)中所述清洗的过程为：采用含洗涤剂的自来水浸泡，浸泡时搅拌处理，再利用自来水复洗脱除洗涤剂，固液分离。
5.根据权利要求1所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其特征在于，步骤(1)中粗碎后控制进料厚度≤6mm。
6.根据权利要求1所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其特征在于，步骤(2)中所述电晕放电采用电晕机，电晕机中工作电极的参数为长500mm×宽1mm×间距1.5mm，正弦交流电压220VAC/50Hz供电，最大输出功率1kW，进料辊最大线速度15m/min。
7.根据权利要求1所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其特征在于，步骤(2)中控制等离子体诱导产生的单位激活能为10.5kJ/m2。
8.根据权利要求1所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的精磨为球磨处理，精磨后物料当量直径控制在3～5mm。
9.根据权利要求1所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其特征在于，步骤(4)中所述浮选容器为柱状，径深比≤1:4。
10.根据权利要求1所述利用低温等离子体诱导反浮选分离聚烯烃类塑料混合物的方法，其特征在于，步骤(4)中所述非离子型起泡剂为松醇油，投加量为15～25mg/L.投加非离子型起泡剂后，空气曝气150L/h条件下运行5min，收集下沉尾料完成分离。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5566832A (en) * 1994-08-05 1996-10-22 Daimler-Benz Ag Method for sorting plastics from a particle mixture composed of different plastics
DE10130853A1 (de) * 2001-06-28 2003-01-23 Guenther Hirschmann Verfahren zur Aufbereitung von Reststoffgemengen

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