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廢棄有機(jī)玻璃回收中溶劑與廢氣處理

文檔作者：谷里鵬盧靜平褚海峰成培杰湯家源文檔來(lái)源：上海工程技術(shù)大學(xué)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月12日
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化工進(jìn)展
584
 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
2011年第30卷增刊
研究開(kāi)發(fā)
廢棄有機(jī)玻璃回收中溶劑與廢氣處理
谷里鵬,盧靜平,褚海峰,成培杰,湯家源
上海工程技術(shù)大學(xué)上海201620)
摘要:對(duì)廢棄有機(jī)玻璃回收工藝中的溶劑與有機(jī)氣味的消除進(jìn)行了研究。通過(guò)定性篩選與實(shí)驗(yàn)篩選以溶解
性、毒性、價(jià)格綜合評(píng)價(jià)適用回收處理廢棄有機(jī)玻璃的溶劑依次為丙酮,乙酸丁酯、乙二醇二甲醚。采用冷卻、
有機(jī)溶劑吸收和吸附塔形式結(jié)合的工藝可以消除有機(jī)玻璃回收中產(chǎn)生的氣味。回收應(yīng)盡可能采用低溫溶解工藝
用熱分解法要加強(qiáng)密封、科學(xué)操作,再配置氣味處理裝置,可以解決回收裝置的運(yùn)行問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:有機(jī)玻璃;廢棄物;廢氣處理;溶劑
有機(jī)玻璃(PMMA)是由甲基烯酸甲酯加1溶劑的篩選
入引發(fā)劑、增塑劑聚合而成的有機(jī)化學(xué)材料。因其
具有透明性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性,常用于汽車玻1.1篩選的原則
璃、裝修、燈具等,其用途十分廣泛。據(jù)估計(jì)每年
根據(jù)相似相溶原理,選擇既溶解有機(jī)玻璃又便
廢棄的有機(jī)玻璃達(dá)幾千噸,各地都建有廢有機(jī)玻璃于析出有機(jī)玻璃的溶劑。還要具有低毒、低成本的
的回收工廠。但回收有機(jī)玻璃時(shí),產(chǎn)生大量刺激性條件。
氣體,受到周圍居民的投訴與排斥,大部分工廠被
有機(jī)玻璃的溶解性質(zhì)為:可耐較稀的無(wú)機(jī)酸,但
迫停業(yè)。如何合理的回收廢有機(jī)玻璃是關(guān)系到保護(hù)濃的無(wú)機(jī)酸可使它侵蝕;可耐堿類,但溫?zé)岬臍溲趸?
環(huán)境、節(jié)約資源的實(shí)際問(wèn)題2
鈉、氫氧化鉀可使它浸蝕;可耐鹽類和油脂類,耐脂
現(xiàn)在回收廢棄有機(jī)玻璃的主要方法有。①熱分肪烴類不溶于水、甲醇、甘油等;但可吸收醇類溶
解:廢棄有機(jī)玻璃在500℃左右熱分解,變?yōu)榧谆?并產(chǎn)生應(yīng)力開(kāi)裂;不耐酮類、氯代烴和芳烴
丙烯酸甲酯以及甲基丙烯酸、甲酯等。②溶解法:
根據(jù)以上原則進(jìn)行定性篩選,尤其重視溶劑的
將廢棄有機(jī)玻璃溶于有機(jī)溶劑,經(jīng)過(guò)過(guò)濾精制重結(jié)毒性篩選出符合條件的溶劑為丙酮、1,1,2三氯
晶等得到潔凈的有機(jī)玻璃,可用于生產(chǎn)黏合劑、亞乙烷、乙酸丁酯、乙二醇二甲醚、甲基丙烯酸甲
克力臺(tái)面等復(fù)合材料。③水解:廢棄有機(jī)玻璃在堿酯、1-甲基2-吡咯烷酮、1,4二氧六環(huán)、n,n-二
性條件下水解為聚甲基丙烯酸鈉。這是一種用于污甲基甲酰胺。
水處理的絮凝劑,尤其適用于處理高酸度廢水。具1.2有機(jī)玻璃溶劑的實(shí)驗(yàn)篩選
體方法是將有機(jī)玻璃粉碎后加入耐堿反應(yīng)釜中,注
在定性篩選的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)篩選。藥品的準(zhǔn)
20%NaOH溶液加熱回流至水解完全
備情況見(jiàn)表1。
日前,處理量最大的熱分解方法。但該法因?yàn)?
表1實(shí)驗(yàn)材料
在高溫下操作,產(chǎn)生的有機(jī)玻璃廢氣無(wú)法避免和消
材料名稱
純度
生產(chǎn)廠家
除,造成空氣污染。溶劑法簡(jiǎn)單,但目前常用的溶
丙酮
化學(xué)純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司
乙二醇化學(xué)純宜興市第二化學(xué)試劑廠
劑是香蕉水、苯、甲苯等,性與氣味也比較大。1-甲基2略烷酮化學(xué)純江蘇永華精細(xì)化學(xué)品有限公司
水解的方法能利用一部分廢棄有機(jī)玻璃,但不能消
1,1,2三氧乙烷化學(xué)純江蘇水華精細(xì)化學(xué)品有限公司
化掉大量的廢棄有機(jī)玻璃。這些問(wèn)題造成廢棄有機(jī)
乙酸丁酯化學(xué)純江蘇永華精細(xì)化學(xué)品有限公司
玻璃的回收難以進(jìn)行下去。
1.4-二氧六環(huán)化學(xué)純江蘇永華精細(xì)化學(xué)品有限公司
通過(guò)分析不難看出,溶劑是解決廢棄有機(jī)玻璃N二甲基甲酰胺化學(xué)純宜興市第二化學(xué)試人公司
乙二醇二甲醚化學(xué)純江蘇水華細(xì)化學(xué)品有
的關(guān)鍵問(wèn)題。如果能找到有效地、低成本的處理廢
棄有機(jī)玻璃的溶劑或混合溶劑,不但可以擴(kuò)大溶劑
法處理的份額,又可以解決熱分解法產(chǎn)生的廢氣基金項(xiàng)目:上海市085工程項(xiàng)目(20904
問(wèn)題。
第一作者:谷甲鵬(1954),男,教授,e- -mail lipenggu163.com
增刊
谷里鵬等:廢棄有機(jī)玻璃回收中溶劑與廢氣處理
585
在試管瓶里加入相同質(zhì)量的有機(jī)玻璃,再加
由于沒(méi)有適合的有機(jī)玻璃廢氣處理辦法,現(xiàn)行
入10mL的溶劑,密封好后稱量。溶劑的加入量的生產(chǎn)狀況是將有機(jī)玻璃廢氣直接從室內(nèi)抽到室
見(jiàn)表2
外,造成環(huán)境污染,引起較多的紛爭(zhēng)問(wèn)題。
表2溶劑的加入量
2.1有機(jī)玻璃廢氣處理的流程設(shè)計(jì)
藥品
體積/mL有機(jī)玻璃/g總質(zhì)量/g
根據(jù)有機(jī)玻璃廢氣的特點(diǎn),設(shè)計(jì)以下處理工藝
丙酮
10
20
36.3504
流程。見(jiàn)圖1?？紤]到有機(jī)玻璃廢氣是在高溫下產(chǎn)
乙二醇
10
20
38.8603
生的氣體,首先進(jìn)行降溫處理,用水進(jìn)行冷卻,冷
乙二醇二甲醚10
2037.0093至30℃,然后用冷凍鹽水降溫,使溫度進(jìn)一步降
112三氯乙烷10
20
42.5075
乙酸丁酯102039248
低至5℃。熱分解后的主要物質(zhì)是甲基丙烯酸甲
酯,其沸點(diǎn)為100~101℃,如果濃度高時(shí)可以直
14二氧六環(huán)10
038.3458接冷凝出液體有機(jī)物質(zhì)。但一般情況下,廢氣中有
機(jī)物的濃度很低,難得有液體冷凝出來(lái)。降低溫度
將試劑瓶搖勻后,在室溫下放置24小時(shí)。溶
的目的是為下一步的溶劑吸收有好的效果。因?yàn)?
解狀況差別比較大,可以直觀地判別出優(yōu)劣。評(píng)價(jià)
提高吸收效率最有效的手段是降低溫度、增加壓
對(duì)比見(jiàn)表3。
力。吸收設(shè)備采用填料塔,填料塔的壓降小,耐溶
綜合評(píng)價(jià)適用的溶劑依次為丙酮、乙酸丁酯、劑腐蝕。吸收劑采用上一章篩選出來(lái)的丙酮、乙酸
乙二醇二甲醚、1,1,2-三氯乙烷。
丁脂、乙二醇二甲醚等。因?yàn)?這些溶劑對(duì)有機(jī)玻
2有機(jī)玻璃廢氣的處理
璃廢氣有較強(qiáng)的溶解性,通過(guò)吸收塔的多次吸收平
衡,增強(qiáng)了吸收效果,吸收效果比較好。為保證消
一般的廢氣處理方法有以下幾種。①堿洗法除有機(jī)玻璃廢氣氣味的效果,再采用活性炭吸附。
先用濃堿水洗滌廢氣,然后用稀堿水洗滌廢氣,再
因?yàn)?廢氣經(jīng)過(guò)水冷、鹽水冷卻、溶劑吸收,有機(jī)
用清水洗滌廢氣。該法對(duì)酸性廢氣處理有效。②酸物已經(jīng)基本消除掉了,活性炭吸附的負(fù)荷不大,因
洗法。先用濃酸液體洗滌廢氣、然后用稀酸液體洗
此用量不大。
滌廢氣,再用清水洗滌廢氣。該法對(duì)堿性廢氣效果2.2實(shí)驗(yàn)過(guò)程
好。有機(jī)玻璃產(chǎn)生的廢氣呈中性,上述酸堿處理方
準(zhǔn)備完畢以后,檢查氣密性,開(kāi)啟反應(yīng),調(diào)節(jié)
法效果不好。③吸附法。用活性碳和分子篩等多孔
加熱器的功率、開(kāi)啟冷凝水、打開(kāi)液體流量泵、通
物質(zhì)對(duì)廢氣進(jìn)行吸附處理。該法雖然有效,但活性
風(fēng)櫥,觀察反應(yīng)并記錄。在反應(yīng)開(kāi)啟后打開(kāi)液封
炭用量較大,成本高,并且產(chǎn)生大量活性炭廢渣,管,以免內(nèi)部產(chǎn)生壓力造成爆炸,等溶劑顏色發(fā)生
造成二次污染,故難以工業(yè)化處理(4)蒸汽法。略微變化時(shí),則說(shuō)明反應(yīng)接近終點(diǎn),繼續(xù)開(kāi)啟泵,
用高溫蒸汽將有害氣體帶走或使氣體分解。一般用
若沒(méi)有白色煙霧再過(guò)10min則可以完成反應(yīng),關(guān)
于處理液體或固體中的廢氣。但有機(jī)玻璃廢氣不溶
閉反應(yīng)儀器。
于水,也不適用于處理有機(jī)玻璃廢氣。
表3溶劑的評(píng)價(jià)表
試劑
物理與化學(xué)性質(zhì)
毒性
溶解狀況
溶液現(xiàn)象
價(jià)格比
丙酮
易燃易揮發(fā)
低毒
幾乎全部溶解
澄清
1.00
乙二醇
易燃易反應(yīng)
微毒
不能溶解
無(wú)變化
1.59
乙二醇二甲醚
溶解各種樹(shù)脂
中毒幾乎全部溶解
澄清
15.04
1,1,2三乙烷
不溶于水
中毒
全部溶解
顏色渾濁
18.23
乙酸丁酯
溶于大多數(shù)烴類
低毒幾乎全部溶解
澄清
1.71
N,n二甲基甲酰胺溶解多數(shù)有機(jī)物和無(wú)機(jī)物中毒
微溶
無(wú)明顯變化8.66
1.4二氧六環(huán)
溶極性溶劑
中毒
微溶
無(wú)明顯變化2.62
1甲基2吡咯烷酮
揮發(fā)度低熱穩(wěn)定性
中毒
部分溶解
澄清
8.
8.66
注:“價(jià)格比”指以丙酮的現(xiàn)價(jià)為基礎(chǔ)價(jià),按現(xiàn)價(jià)計(jì)算的比值,
學(xué)兔兔
586
化工進(jìn)展
2011年第30卷
有機(jī)廢氣
有機(jī)玻璃廢氣
鹽水冷卻塔
有機(jī)溶劑吸收塔
風(fēng)機(jī)
有機(jī)玻璃氣體發(fā)生爐水冷塔
P6有機(jī)溶劑
有機(jī)廢氣有機(jī)廢氣
活性炭吸附塔
有機(jī)溶劑儲(chǔ)罐
活塞泵
圖1有機(jī)玻璃廢氣處理流程圖
2.3分析方法
處理廢棄有機(jī)玻璃的溶劑依次為丙酮、乙酸丁酯、
2.3.1觀察并嗅氣味
乙二醇二甲醚。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,觀察吸收用三口燒瓶?jī)?nèi)有無(wú)白色(2)采用冷卻、有機(jī)溶劑吸收和吸附塔形式結(jié)
煙氣;打開(kāi)一個(gè)三口燒瓶出口,嗅有無(wú)明顯有機(jī)氣合的工藝可以消除有機(jī)玻璃回收中產(chǎn)生的氣味。
體氣味。若既沒(méi)有白色煙氣,又無(wú)明顯有機(jī)氣體氣
(3)廢棄有機(jī)玻璃回收應(yīng)盡可能采用低溫溶解
味,證明此吸收劑吸收效果較好。
工藝。用熱分解法要加強(qiáng)密封、科學(xué)操作,再配置
2.3.2吸光度檢測(cè)
氣味處理裝置,可以解決回收裝置的運(yùn)行問(wèn)題。
先通過(guò)UV-1601PC型紫外分光光度計(jì),測(cè)出
本次試驗(yàn)吸收溶劑的最佳吸收波長(zhǎng)。通過(guò)752型紫
參考文獻(xiàn)
外可見(jiàn)分光光度計(jì),測(cè)出本次試驗(yàn)產(chǎn)品的吸光度。孫世林李吉春黃劍蜂甲基丙烯酸甲酯的合成及技術(shù)進(jìn)
展[甘肅石油和化工,2006,12(10):1-15
對(duì)每次吸光度進(jìn)行比較,得到最佳吸收工藝[2]劉陳豐秋,詹曉力,甲基丙烯酸甲酯綠色工藝研究進(jìn)展
條件
浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物化工系.2006,7(8):37-40
通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有機(jī)玻璃廢氣的一個(gè)特點(diǎn),即使3]曾文茹李芬周允基泰甲基丙烯酸甲酯的熱降解研究
有機(jī)物的含量很低,也能產(chǎn)生很大的氣味。因此,
進(jìn)高分子材料科學(xué)與工程,2003,19(3):13-15.
應(yīng)該采用低溫的工藝,加強(qiáng)設(shè)備管道的密封,科學(xué)[4]劉繼,李晴,付月、等·聚甲基丙烯酸甲酯改性研究
進(jìn)展化工新型材料,2009,37(1):5-7
操作,可以明顯減少氣味。再通過(guò)廢氣處理裝置可[5]張鵬飛,徐竹,朱慧銘有機(jī)玻璃再生甲基丙烯酸甲酯新
以消除氣味,使有機(jī)玻璃的回收裝置運(yùn)行起來(lái)。
工藝化工進(jìn)展,2002,21(10):753755.
[6]梁芳慧,標(biāo)牌雕刻過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體分析及監(jiān)控方法的
4結(jié)論
研究[]暨南大學(xué)2006,1(1):1-9
(1)以溶解性、毒性、價(jià)格綜合評(píng)價(jià)適用回收
7文,甲基丙烯酸甲酯綠色工藝開(kāi)發(fā)進(jìn)展精細(xì)化工原
料及中間體,2005(5):13-6.27

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03-05