基于微波预处理的泡沫浮选法分离电子废弃物塑料的实验研究

发布时间：2020-11-10 12:03

　　 随着国民经济的迅猛发展,各类电子产品和家电不断更新换代,与此同时也产生了大量的废旧塑料,造成了严重的环境污染和资源浪费,其分离提纯后的循环再利用成为了固体废物资源化利用领域的研究热点。本文针对电子废弃物中的废旧电子通讯设备塑料(ABS/PC/PET)和废旧家用电器塑料(PC/ABS/PP/PVC)的浮选分离,分别提出了微波联合润湿剂和微波联合芬顿试剂的表面预处理方法,探究了预处理对各体系浮选回收率的影响,获得了最优的浮选工艺参数,并结合接触角测定、红外光谱扫描、吸附动力学实验等方法对浮选分离效果的预处理影响机理进行了探讨。以分离废旧电子通讯设备塑料(ABS/PC/PET)中的ABS为目标,提出微波处理联合润湿剂的表面预处理方法。通过单组分塑料体系浮选效果的研究,探究了预处理对浮选回收率的影响,得出了最优处理工艺参数为:微波预处理功率700 W,辐照时间3 min,润湿剂CMC浓度25 mg/L,调整时间5 min;在单组分浮选实验的基础上,通过多组分混合体系浮选实验,得出混合塑料分离最优参数为:搅拌速率1800 rpm,起泡剂TP浓度40 mg/L,浮选时间4 min;同时实验发现不同混合质量比对ABS的浮选分离影响不大,在不同混合质量比条件下均可实现ABS样品作为上浮产物的浮选分离,纯度和回收率分别可达到97.68%和99.86%。通过接触角测定发现,经过微波联合润湿剂预处理后,PC和PET的接触角减小,而ABS的接触角几乎没有改变,表明PC和PET的表面发生了选择性润湿,亲疏水性发生了变化;吸附动力学实验表明,PC和PET样品的选择性润湿是由于表面吸附了润湿剂CMC,通过吸附动力学模型拟合发现这种吸附为物理吸附;红外光谱分析表明预处理前后塑料样品分子结构和官能团未发生改变,预处理过程无化学反应发生。以分离废旧家用电器塑料中的PC、ABS、PP和PVC为目标,提出了微波处理联合芬顿试剂的表面预处理方法。实验结果表明,通过一级浮选,在微波功率350 W,辐照时间5 min,H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比50:1,H_2O_2浓度0.2 mol/L,pH值4,起泡剂浓度20 mg/L,搅拌速率1800 rpm,浮选时间6 min的最优参数下,PC作为下沉产物被分离,回收率和纯度分别可达97.63%和88.95%;在实现PC分离的基础上,通过二级浮选实现了ABS/PP/PVC中ABS的分离,其最优参数为微波功率560 W,辐照时间7 min,pH值4,H_2O_2/Fe~(2+)摩尔比20:1,H_2O_2浓度0.4 mol/L,起泡剂浓度20 mg/L,搅拌速率1400rpm,浮选时间4 min,ABS回收率和纯度分别可达到91.82%和90.51%;在充气流量0L/h,起泡剂浓度5 mg/L,搅拌速率600 rpm,浮选时间1 min的最优条件下,通过三级浮选实现了PP与PVC的分离,其中PP为上浮产物,回收率和纯度分别可达到99.70%和100%;PVC作为下沉产物的回收率和纯度分别为100%和99.70%。在微波联合芬顿试剂预处理对浮选效果的影响机理的实验探究中,通过接触角测量发现,PP和PVC的接触角在预处理前后几乎没有发生改变,而PC和ABS的接触角在预处理后明显下降,表明微波联合芬顿试剂预处理使PC和ABS表面的润湿性增强;红外光谱分析发现,预处理后PC表面的含氧基团C=O和C-O增多,使得PC表面亲水性增强;而预处理后的ABS样品红外光谱中出现了C—O的伸缩振动,含氧基团C—O的出现增大了ABS表面的亲水性,降低了ABS的可浮性。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X705
【部分图文】：

以得到品质较高的再生塑料。因此，废旧塑料之间的分选是循环再利用过程中关键的环节。1.2 电子废弃物塑料分选研究现状1.2.1 废旧塑料的分选方法为实现混合废旧塑料之间的高效分离，得到一种或多种纯净的塑料，国内外学者开展了相关研究，开发出多种分选方法。这些方法根据有无溶液参与可分为干法分选和湿法分选两类，在此基础上形成的各种具体的分选方法包括以下几种：（1）人工分选人工分选是通过人工操作来实现塑料分选的方法，是塑料分选中最原始的方法，主要是依据不同塑料标识、外观、触觉、硬度的差异及经验来进行分选。图 1-3 为塑料回收标志[39]，是人工分选的主要依据。此方法不需要额外消耗能源，但是分选效率较低，不适合连续分选；另外，有的塑料制品没有印有回收标志或在使用过程中标志出现磨损，难以达到预期分选效果[40]。

图 2-1 单槽浮选机结构图Fig.2-1 Structure diagram of single-slot flotation machine能指标计算是评价塑料浮选性能的重要指标。塑料样品浮选的回收下沉产物）中的质量占该组分总质量的百分比，其计算公αiF=MiFMiF+MiS×100% αiS=MiSMiF+MiS×100% i 组分在上浮产物中的回收率，%； i 组分在下沉产物中的回收率，%； i 组分在上浮产物中的质量，g； i 组分在下沉产物中的质量，g；

第二章 试验材料与方法的自然可浮性实验自然可浮性是在不加入任何浮选药剂的状态下，塑料颗粒在只有气泡可浮性。具体实验步骤：准确称量 10g 塑料样品，置于单槽浮选机内制在 1800 rpm，充气流量控制在 200 L/h，在室温下进行浮选，浮选物，按式（2.8）计算回收率。的接触角测定角（contactangle）是指在气（vapor）、液（liquid）、固（solid）三相界面的切线与固-液交界线之间的夹角 θ，如图 2-2 所示。液体在固体角是表征材料表面润湿程度的量度[78]，在塑料浮选中，接触角也是评度和亲疏水性变化的重要指标。
【参考文献】

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本文编号：2877906