含氯有機廢料的潔淨脫氯方法

2023-06-30 04:28:16

專利名稱：含氯有機廢料的潔淨脫氯方法
技術領域：
本發明涉及一種有機廢料的處理方法，具體地說，涉及一種含氯有機廢料(PVC)的脫氯方法。
背景技術：
聚氯乙烯(PVC)是世界五大通用塑料之一，其分子量一半以上是氯鹼工業伴生副產物-氯，國外總氯量20～30％是由生產PVC消耗掉的，所以成為氯鹼平衡的主要槓桿，但同時也是固體廢棄物中氯的主要來源之一。多氯二苯並二噁英PCDD(Polychlorinated dibenzo-p-dioxins)和多氯二苯並呋喃PCDF(Polychlorinated dibenzofurans)兩類化合物一共有210種(包括異構體)，通常稱為二噁英，以其極毒、致癌的汙染性質成為世界關注的焦點。二噁英大部分來源於垃圾的焚燒，主要是含氯有機物質燃燒時副產的。模擬實驗指出隨聚PVC和KCl的含量增加，二噁英排出量增加。研究調查發現焚燒廠的垃圾中有機塑料類減少至2.5％(幹基)可成功地將二噁英的排放量控制在0.8 TEQ*ng/M3(美國PCDD和PCDF的排放標準為0.5-1.0ng/M3)。儘管垃圾中廢紙、木質物和草質物也產生HCl，但聚氯乙烯中的HCl生成量是它們的400-500倍，故減少廢棄高分子材料中的氯的含量顯得尤為重要。
有機廢棄物中含氯的塑料主要是聚氯乙烯，用五氯酚作防腐劑的廢木材、塑料、纖維等使用的含氯阻燃劑，以及廢棄的醫藥品及醫療廢棄物，這些燃燒時都可能產生二噁英。此外，PVC燃燒時釋放出氯化氫，這也一直是影響環境重要課題。在一般垃圾中加入2％的PVC，Cl排放物增加到1990ppm，當加入4％時就增加到3030ppm。蘇格蘭愛丁堡地球生態研究所的研究人員指出，大氣中的氯化氫約有3％來自焚燒爐中PVC塑料的焚燒。
對各類廢塑料而言，不用熱方法而採用其它化學方法來降解是可行的。廢舊塑料的化學回收方法除熱解外還有水解、醇解和氫解等。對那些含有水解反應敏感的化學基團的塑料，利用水解反應進行降解是有效的，因為水解可看作縮聚的逆反應，由縮聚而獲得的聚合物可被水解。但該法的主要處理對象為聚氨酯類和熱塑性聚酯類塑料。
目前，國內外關於PVC降解的研究較多集中於在有機溶劑(如THF、DMSO)中進行，其不僅降解處理耗時較長、降解(脫氯)率低(約40％)及操作成本較高，而且容易造成二次汙染，因此其不適於處理大量含氯有機廢料。

發明內容
本發明的目的在於，提供一種高脫氯率、低操作成本的含氯有機廢料PVC潔淨脫氯方法。
本發明的構思是這樣的在相應的飽和蒸汽壓力下，200℃～350℃水的密度和極性與室溫下的有機溶劑丙酮相似，過熱水成為非極性有機化合物發生離子反應時的極好介質，明顯比常壓沸點狀態時的水的效果好得多。基於過熱水作為溶劑和催化劑的多重作用及其在廢塑料資源回收及有機合成中的潛在應用價值，發明人開發了PVC潔淨脫氯方法。
技術方案本發明所說的含氯有機廢料PVC潔淨脫氯方法的主要步驟是將含氯有機廢料PVC置於含有0.05～0.5(重量)％鹼土金屬化合物的2～10(重量)％無機鹼的水溶液中，在溫度為160～280℃、壓力為1.0～5.0Mpa及有惰性氣體條件下進行水解脫氯，水解時間為2～4h。
其中所說的鹼土金屬化合物優選鹼土金屬的氧化物或其鹽，更優選是鎂、鈣或鋇的氧化物，最優選氧化鈣；所說的無機鹼優選NaOH或KOH。
本發明所說的脫氯方法其脫氯率可達80％～95％。水解產物中固體產物約為50(重量)％，液體產物小於1(重量)％，氣體產物主要包括C1-C4的烴類組分。所得固體產物可用於製作活性炭的原料；排出的溶液主要成分為NaCl，可作為氯鹼工業的電解原料。因此，本發明是一種對環境友好的含氯有機廢料處理方法。
具體實施方法為更好理解本發明的內容，下面通過實施例對本發明作進一步的說明，但所舉之例並不限制本發明的保護範圍實施例1本例對上海氯鹼廠產PVC粒料(Mw38000)進行處理，在溫度為200℃，反應時間為2h，NaOH濃度為2(重量)％，氧化鎂為0.1(重量)％，初始壓力為1.0MPa條件下PVC中大部分的氯可脫除，脫氯率可達80％，固體產物(含碳63.11％，氫4.53％，氯10.1％)產率為50％。
實施例2本例對上海氯鹼廠產PVC粒料(Mw38000)進行處理，在溫度為240℃，反應時間為4h，KOH濃度為4(重量)％，氧化鋇為0.1(重量)％，初始壓力為2.0MPa條件下PVC中大部分的氯可脫除，脫氯率可達90％以上，固體產物(含碳72.92％，氫5.29％，氯4.0％)產率為48％。
實施例3本例對上海氯鹼廠產PVC粒料(Mw38000)進行處理，在溫度為280℃，反應時間為2h，KOH濃度為6(重量)％，氧化鈣為0.1(重量)％，初始壓力為3.0MPa條件下PVC中大部分的氯可脫除，脫氯率可達98％，固體產物(含碳73.13％，氫5.36％，氯0.88％)產率為45％。
權利要求
1.一種含氯有機廢料潔淨脫氯方法，其特徵在於，所說的脫氯方法的主要步驟是將含氯有機廢料置於含有0.05～0.5(重量)％鹼土金屬化合物的2～10(重量)％無機鹼的水溶液中，在溫度為160～280℃、壓力為1.0～5.0Mpa及有惰性氣體條件下進行水解脫氯，水解時間為2～4h。
2.如權利要求1所說的脫氯方法，其特徵在於，其中所說的無機鹼為NaOH或KOH。
3.如權利要求2所說的脫氯方法，其特徵在於，其中所說的鹼土金屬化合物為鹼土金屬的氧化物或其鹽。
4.如權利要求3所說的脫氯方法，其特徵在於，其中所說的鹼土金屬化合物為鎂、鈣或鋇的氧化物。
全文摘要
本發明公開了一種含氯有機廢料脫氯的方法，其主要步驟是將含氯有機廢料置於含有0.05～0.5(重量)％鹼土金屬化合物的2～10(重量)％無機鹼的水溶液中，在溫度為160～280℃、壓力為1.0～5.0Mpa及有惰性氣體條件下進行水解脫氯，本發明是一種高脫氯率(脫氯率可達80％～95％)、低操作成本的含氯有機廢料的潔淨脫氯方法。
文檔編號B09B3/00GK1481942SQ0314153
公開日2004年3月17日 申請日期2003年7月11日 優先權日2003年7月11日
發明者魯軍, 高晉生, 馬師白, 魯 軍 申請人:華東理工大學