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廢棄有機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源：上海工程技術(shù)大學		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月12日
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化工進展
584
 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS
2011年第30卷增刊
研究開發(fā)
廢棄有機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)大學上海201620)
摘要:對廢棄有機玻璃回收工藝中的溶劑與有機氣味的消除進行了研究。通過定性篩選與實驗篩選以溶解
性、毒性、價格綜合評價適用回收處理廢棄有機玻璃的溶劑依次為丙酮,乙酸丁酯、乙二醇二甲醚。采用冷卻、
有機溶劑吸收和吸附塔形式結(jié)合的工藝可以消除有機玻璃回收中產(chǎn)生的氣味?；厥諔M可能采用低溫溶解工藝
用熱分解法要加強密封、科學操作,再配置氣味處理裝置,可以解決回收裝置的運行問題。
關(guān)鍵詞:有機玻璃;廢棄物;廢氣處理;溶劑
有機玻璃(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化學材料。因其
具有透明性、化學穩(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)估計每年
根據(jù)相似相溶原理,選擇既溶解有機玻璃又便
廢棄的有機玻璃達幾千噸,各地都建有廢有機玻璃于析出有機玻璃的溶劑。還要具有低毒、低成本的
的回收工廠。但回收有機玻璃時,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
有機玻璃的溶解性質(zhì)為:可耐較稀的無機酸,但
迫停業(yè)。如何合理的回收廢有機玻璃是關(guān)系到保護濃的無機酸可使它侵蝕;可耐堿類,但溫熱的氫氧化
環(huán)境、節(jié)約資源的實際問題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:廢棄有機玻璃在500℃左右熱分解,變?yōu)榧谆?并產(chǎn)生應力開裂;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)以上原則進行定性篩選,尤其重視溶劑的
將廢棄有機玻璃溶于有機溶劑,經(jīng)過過濾精制重結(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
克力臺面等復合材料。③水解:廢棄有機玻璃在堿酯、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有機玻璃溶劑的實驗篩選
體方法是將有機玻璃粉碎后加入耐堿反應釜中,注
在定性篩選的基礎上進行實驗篩選。藥品的準
20%NaOH溶液加熱回流至水解完全
備情況見表1。
日前,處理量最大的熱分解方法。但該法因為
表1實驗材料
在高溫下操作,產(chǎn)生的有機玻璃廢氣無法避免和消
材料名稱
純度
生產(chǎn)廠家
除,造成空氣污染。溶劑法簡單,但目前常用的溶
丙酮
化學純國藥集團化學試劑有限公司
乙二醇化學純宜興市第二化學試劑廠
劑是香蕉水、苯、甲苯等,性與氣味也比較大。1-甲基2略烷酮化學純江蘇永華精細化學品有限公司
水解的方法能利用一部分廢棄有機玻璃,但不能消
1,1,2三氧乙烷化學純江蘇水華精細化學品有限公司
化掉大量的廢棄有機玻璃。這些問題造成廢棄有機
乙酸丁酯化學純江蘇永華精細化學品有限公司
玻璃的回收難以進行下去。
1.4-二氧六環(huán)化學純江蘇永華精細化學品有限公司
通過分析不難看出,溶劑是解決廢棄有機玻璃N二甲基甲酰胺化學純宜興市第二化學試人公司
乙二醇二甲醚化學純江蘇水華細化學品有
的關(guān)鍵問題。如果能找到有效地、低成本的處理廢
棄有機玻璃的溶劑或混合溶劑,不但可以擴大溶劑
法處理的份額,又可以解決熱分解法產(chǎn)生的廢氣基金項目:上海市085工程項目(20904
問題。
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)量的有機玻璃,再加
由于沒有適合的有機玻璃廢氣處理辦法,現(xiàn)行
入10mL的溶劑,密封好后稱量。溶劑的加入量的生產(chǎn)狀況是將有機玻璃廢氣直接從室內(nèi)抽到室
見表2
外,造成環(huán)境污染,引起較多的紛爭問題。
表2溶劑的加入量
2.1有機玻璃廢氣處理的流程設計
藥品
體積/mL有機玻璃/g總質(zhì)量/g
根據(jù)有機玻璃廢氣的特點,設計以下處理工藝
丙酮
10
20
36.3504
流程。見圖1?？紤]到有機玻璃廢氣是在高溫下產(chǎn)
乙二醇
10
20
38.8603
生的氣體,首先進行降溫處理,用水進行冷卻,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,其沸點為100~101℃,如果濃度高時可以直
14二氧六環(huán)10
038.3458接冷凝出液體有機物質(zhì)。但一般情況下,廢氣中有
機物的濃度很低,難得有液體冷凝出來。降低溫度
將試劑瓶搖勻后,在室溫下放置24小時。溶
的目的是為下一步的溶劑吸收有好的效果。因為,
解狀況差別比較大,可以直觀地判別出優(yōu)劣。評價
提高吸收效率最有效的手段是降低溫度、增加壓
對比見表3。
力。吸收設備采用填料塔,填料塔的壓降小,耐溶
綜合評價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。因為,這些溶劑對有機玻
2有機玻璃廢氣的處理
璃廢氣有較強的溶解性,通過吸收塔的多次吸收平
衡,增強了吸收效果,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
因為,廢氣經(jīng)過水冷、鹽水冷卻、溶劑吸收,有機
用清水洗滌廢氣。該法對酸性廢氣處理有效。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。該法對堿性廢氣效果2.2實驗過程
好。有機玻璃產(chǎn)生的廢氣呈中性,上述酸堿處理方
準備完畢以后,檢查氣密性,開啟反應,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、開啟冷凝水、打開液體流量泵、通
物質(zhì)對廢氣進行吸附處理。該法雖然有效,但活性
風櫥,觀察反應并記錄。在反應開啟后打開液封
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,則說明反應接近終點,繼續(xù)開啟泵,
用高溫蒸汽將有害氣體帶走或使氣體分解。一般用
若沒有白色煙霧再過10min則可以完成反應,關(guān)
于處理液體或固體中的廢氣。但有機玻璃廢氣不溶
閉反應儀器。
于水,也不適用于處理有機玻璃廢氣。
表3溶劑的評價表
試劑
物理與化學性質(zhì)
毒性
溶解狀況
溶液現(xiàn)象
價格比
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
微毒
不能溶解
無變化
1.59
乙二醇二甲醚
溶解各種樹脂
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)有機物和無機物中毒
微溶
無明顯變化8.66
1.4二氧六環(huán)
溶極性溶劑
中毒
微溶
無明顯變化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:“價格比”指以丙酮的現(xiàn)價為基礎價,按現(xiàn)價計算的比值,
學兔兔
586
化工進展
2011年第30卷
有機廢氣
有機玻璃廢氣
鹽水冷卻塔
有機溶劑吸收塔
風機
有機玻璃氣體發(fā)生爐水冷塔
P6有機溶劑
有機廢氣有機廢氣
活性炭吸附塔
有機溶劑儲罐
活塞泵
圖1有機玻璃廢氣處理流程圖
2.3分析方法
處理廢棄有機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。
實驗過程中,觀察吸收用三口燒瓶內(nèi)有無白色(2)采用冷卻、有機溶劑吸收和吸附塔形式結(jié)
煙氣;打開一個三口燒瓶出口,嗅有無明顯有機氣合的工藝可以消除有機玻璃回收中產(chǎn)生的氣味。
體氣味。若既沒有白色煙氣,又無明顯有機氣體氣
(3)廢棄有機玻璃回收應盡可能采用低溫溶解
味,證明此吸收劑吸收效果較好。
工藝。用熱分解法要加強密封、科學操作,再配置
2.3.2吸光度檢測
氣味處理裝置,可以解決回收裝置的運行問題。
先通過UV-1601PC型紫外分光光度計,測出
本次試驗吸收溶劑的最佳吸收波長。通過752型紫
參考文獻
外可見分光光度計,測出本次試驗產(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
展[甘肅石油和化工,2006,12(10):1-15
對每次吸光度進行比較,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展
條件
浙江大學化學工程與生物化工系.2006,7(8):37-40
通過實驗發(fā)現(xiàn)有機玻璃廢氣的一個特點,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
有機物的含量很低,也能產(chǎn)生很大的氣味。因此,
進高分子材料科學與工程,2003,19(3):13-15.
應該采用低溫的工藝,加強設備管道的密封,科學[4]劉繼,李晴,付月、等·聚甲基丙烯酸甲酯改性研究
進展化工新型材料,2009,37(1):5-7
操作,可以明顯減少氣味。再通過廢氣處理裝置可[5]張鵬飛,徐竹,朱慧銘有機玻璃再生甲基丙烯酸甲酯新
以消除氣味,使有機玻璃的回收裝置運行起來。
工藝化工進展,2002,21(10):753755.
[6]梁芳慧,標牌雕刻過程中產(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2006,1(1):1-9
(1)以溶解性、毒性、價格綜合評價適用回收
7文,甲基丙烯酸甲酯綠色工藝開發(fā)進展精細化工原
料及中間體,2005(5):13-6.27

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