一種廢舊光碟的化學解聚回收方法

2023-07-03 12:13:26 1

專利名稱：一種廢舊光碟的化學解聚回收方法
技術領域：
本發明涉及一種以離子液體為反應介質和催化劑，將廢舊光碟進行化學解聚回收雙酚A和碳酸二烷基酯的新方法。
背景技術：
隨著計算機與音像業的迅猛發展，所產生的廢舊光碟的量越來越多。廢舊光碟的主要成分是聚碳酸酯(PC)，雖然其本身毒性不大，但很難在自然條件下降解，因而不但對環境造成很大影響，而且也是巨大的資源浪費。因此，近年來廢舊光碟等廢PC類材料的循環 利用日益受到人們的重視。目前，對廢PC材料循環利用的方法主要有兩類，一類是物理法，即通過熔融再塑或造粒再塑製備附加值低的產品，該法的弊端是降低了廢PC材料的利用價值。另一類是化學法，目前該方法主要是在大量強酸、強鹼存在下或超臨界條件下進行的。例如Hu等(Polymer, 1998, 39 :3841-3845)利用氫氧化鈉等催化PC的醇解反應。這些方法的缺點是需要應用大量的強酸或強鹼、催化劑不能重複回用、設備腐蝕和汙染嚴重。Tagaya等(Polymer Degradation and Stabil ity, 1999, 64 :289-292)在超臨界水(Tc 為 374.1°C,Pc為22. 12MPa)條件下，研究了 PC的水解反應。陳磊等(環境科學學報，2004，I :60-64)在超臨界甲醇條件下，研究了 PC的甲醇醇解反應。周晴等(華東理工大學學報，2006，32 :1025-1029)在超臨界乙醇條件下，研究了 PC的乙醇醇解反應。上述方法的缺點是需要高溫高壓，導致耗能高、條件苛刻，對設備材質要求高，難以實現大規模操作。因此引入新方法來改善現有工藝弊端，實現廢舊光碟的化學循環利用具有重要意義。

發明內容
本發明提出了一種通過水解或醇解反應對廢舊光碟進行化學解聚回收的新方法。該方法採用對廢舊光碟具有一定溶解性且可以重複回用的離子液體作溶劑和催化劑，將廢舊光碟進行水解或醇解反應，一方面緩和了反應條件，另一方面離子液體可重複回用，從而可以降低能耗，顯著減少三廢排放。本發明的目的是提供了一種水解和醇解廢舊光碟的新方法，克服了傳統方法中存在的需消耗大量無機強酸或強鹼、設備腐蝕和環境汙染嚴重、催化劑不能重複回用以及反應條件苛刻等缺點。本發明通過以下方案解決這些問題，採用對廢舊光碟中的主要成分PC具有一定溶解性的離子液體為反應介質和催化劑，在一定壓力和溫度下，將廢舊光碟進行水解或醇解反應。反應結束後,過濾除去固體殘渣(其主要成分為無機金屬材料)，往濾液中加入一定量的乙酸乙酯，上層通過蒸餾操作得到雙酚A產品(對醇解反應，同時得到碳酸二烷基酯)，下層的離子液體作為反應介質和催化劑直接回用。本發明方法所述的離子液體具有以下結構通式R-0-ccr其中，R可以為乙基、丙基或丁基。最常用的為I-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和I-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽或其復配物等。由於在反應條件下，所採用的離子液體對廢舊光碟和水或原料醇都具有一定的溶解作用，從而可以促進水解或醇解反應，使得反應時間和溫度等都得到顯著改善。另外，由於所採用的離子液體本身具有催化作用，因而可以避免傳統強酸、強鹼的使用，簡化工藝流程，降低三廢排放。本發明方法所述的反應溫度一般在90 140°C，離子液體與廢舊光碟的 質量比一般為O. 2 3 1，最好為O. 5 I. 5 I。本發明中涉及的反應原理如下
Γ Η3 ° 嚴3
H "j~O—1(=)>~C—0_C—j—0H + 2 n ROH- π HO~~~C—~〇H + n R〇 _C— OR
L 0h 」11I
^CH3CH3
r CH3 CH3Η-；~0~~C—O-C-j—OH + 2nH20-*■ n HO~〈~~)>~C—)>~OH + nCO2 + n H2O
L iH3 丄^h3其中R為C1-C4的烷基。本方法通過以下步驟實現將離子液體、水(或原料醇)和廢舊光碟按一定的比例加入到反應釜中，在一定溫度下攪拌反應一定時間。反應結束後，加入一定量的乙酸乙酯，上層通過蒸餾等操作得到雙酚A產品(對醇解反應，同時得到碳酸二烷基酯)，下層的離子液體作為反應介質和催化劑直接回用。本發明與傳統方法相比，其特點是(1)克服了背景技術中存在的消耗大量高濃度無機強酸/強鹼且不能重複回用等問題。(2)由於採用對廢舊光碟具有一定溶解性的離子液體作為反應介質和催化劑，一方面緩和了反應條件，另一方面離子液體可實現重複回用，顯著改善了設備腐蝕和環境汙染問題。具體實施方法下面結合實施例對本發明的方法做進一步說明，但並不是對本發明的限定。實施例I :將30. Og廢舊光碟粉碎後(粒徑小於Imm)放入高壓釜中，依次加入20. Og水、30g I-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽，加完後在140°C下攪拌反應3h，降至室溫後，反應液經過濾、萃取、蒸餾等處理過程，廢舊光碟中的PC水解率100%，得到雙酚A產品25. Og，收率為 92. 8%。實施例2 :實驗條件與步驟同實施例1，只是將I-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽改為I-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽，廢舊光碟中的PC水解率100 %，得到雙酚A產品24. 5g，收率為 91. 0%。
實施例3 :實驗條件與步驟同實施例1，只是將I-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽改為I-丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽，廢舊光碟中的PC水解率100%，得到雙酚A產品24. 8g，收率為 92. 1%。實施例4-11 :實驗條件與步驟同實施例1，只是將離子液體改為實施例I中回收的離子液體，進行八次重複回用實驗，回用結果見表I。表I離子液體的重複回用結果
權利要求
1.一種廢舊光碟水解回收雙酚A的方法，即將廢舊光碟、離子液體和水加入反應釜中，在一定溫度下，攪拌反應一定時間。反應結束後，過濾除去固體殘渣，往濾液中加入一定量的乙酸乙酯，上層通過蒸餾操作得到雙酚A產品，下層的離子液體作為反應介質和催化劑直接回用，其中所採用的離子液體具有以下結構通式
2.一種廢舊光碟醇解回收雙酚A和碳酸二烷基酯的方法，即將廢舊光碟、離子液體和相應的醇加入反應釜中，在一定溫度下，攪拌反應一定時間。反應結束後，過濾除去固體殘渣，往濾液中加入一定量的乙酸乙酯，上層通過蒸餾操作得到雙酚A和碳酸二烷基酯產品，下層的離子液體作為反應介質和催化劑直接回用，其中所採用的離子液體具有以下結構通式
3.根據權利要求I所述的方法，其中水解反應溫度為120°C-140°C。
4.根據權利要求2所述的方法，其中醇解反應溫度為90°C-110°C。
5.根據權利要求2所述的方法，其中所用的醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇或異丁醇。
全文摘要
本發明涉及一種化學解聚廢舊光碟生成雙酚A和碳酸二烷基酯，實現其化學循環回收的新方法。其特徵是採用易重複回用的1-R-3-甲基咪唑醋酸鹽離子液體(其中R可以為乙基、丙基或丁基)為反應介質和催化劑，在90℃-140℃下進行水解或醇解反應，反應結束後，經過濾、萃取、蒸餾等操作得到雙酚A產品(對醇解反應，同時得到碳酸二烷基酯)，回收的離子液體不經任何處理直接回用。雙酚A和碳酸二烷基酯收率都在90％以上。本發明與傳統的方法相比，其特點是(1)無需採用背景技術中的高濃度無機強酸或強鹼，顯著改善了設備腐蝕和環境汙染問題。(2)由於採用對廢舊光碟具有一定溶解性的離子液體作為反應介質和催化劑，一方面緩和了反應條件，另一方面離子液體可實現重複利用，克服了背景技術中催化劑不能重複回用問題。
文檔編號C07C37/00GK102633605SQ20121008538
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者於世濤, 劉福勝, 宋修豔, 楊學群 申請人:青島科技大學