一種基於廢棄鋁塑材料製備淨水劑的方法與流程
2023-06-12 15:17:21 1
本發明涉及一種基於廢棄鋁塑材料製備淨水劑的方法，屬於水處理技術領域。
背景技術：
目前在中國最大的鋁塑複合包裝物供應商是瑞典利樂公司，因此廢棄的鋁塑複合包裝物中絕大部分是利樂公司生產的鋁塑複合包裝物。經研究，該公司的鋁塑複合包裝物的複合層結構主要是：兩層低密度聚乙烯塑料薄膜層內夾一層鋁箔層；鋁箔層的材質是單質純鋁，其表面形成有薄的三氧化二鋁（al2o3）層；聚乙烯塑料薄膜通過熱壓熔融後與三氧化二鋁層粘接。此外，另一種可能的情形是，鋁箔與塑料薄膜層之間通過強力有機粘合劑層粘接而非熱壓粘接。其以其良好的阻光保溫特性，大量用於日常生活中各種物品的包裝。
但是大量適使用後產生的大量廢棄且無法降解的鋁塑複合包裝物，不僅損失了大量的鋁和塑料資源，而且對環境造成汙染。有關學者提出了將鋁和塑料分別進行分離回收利用，但是箔層與塑料薄膜層之間的結合都十分牢固，鋁塑的分離十分困難，長期以來難以對大量廢棄的鋁塑複合包裝物進行回收利用。因此，迫切尋找一種可將鋁塑進行分離，提高其利用率，不會汙染環境的方法。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對現有的鋁塑材料中鋁塑分離困難，難以對鋁塑材料進行回收利用，損失大量的鋁和塑料，對環境造成了汙染的問題，提供了一種基於廢棄鋁塑材料製備淨水劑的方法。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：
（1）將廢棄鋁塑材料進行乾燥，粉碎，過篩，收集過篩顆粒，將過篩顆粒與水混合均勻，再進行加熱，趁熱過濾，收集濾渣；
（2）將濾渣進行冷凍乾燥，球磨，收集球磨物，將球磨物、馬來酸與質量分數為15％鹽酸放入反應釜中，使用氮氣保護，在105～110℃，0.6～0.9mpa下反應，冷卻至室溫，出料，收集出料物；
（3）按重量份數計，取40～50份上述出料物、7～9份乙烯基三乙氧基矽烷、3～6份過氧化二苯甲醯及0.6～0.9份卵磷脂放入反應器中，攪拌混合均勻，設定反應器溫度為65～70℃，使用氫氧化鈉溶液調節反應器中混合物質量ph至4.5～5.0，攪拌反應；
（4）在攪拌反應後，趁熱收集反應器中的物質，並置於3～6℃中靜置2～3h，隨後過濾，收集濾餅，將濾餅進行乾燥，收集乾燥物；
（5）將乾燥物與二氧化鈦放入密煉機中密煉10～15min，收集混煉物，並放入雙螺杆擠出機中進行擠出造粒，收集造粒物，即可得淨水劑。
所述步驟（1）中過篩顆粒與水的質量比為1:3～5。
所述步驟（1）中加熱溫度為100～103℃，加熱時間為2～3h。
所述步驟（2）中球磨物、馬來酸與質量分數為15％鹽酸的質量比為1:1:4～6。
所述步驟（2）中反應時間為2～4h。
所述步驟（3）攪拌反應時間為6～8h。
所述步驟（5）乾燥物與二氧化鈦的質量比為80～90:5～8。
所述步驟（5）密煉溫度為90～100℃。
所述步驟（5）雙螺杆擠出機的一區溫度為132～142℃，二區溫度為142～148℃，三區溫度為148～153℃，四區溫度為153～157℃。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：
（1）本發明充分利用了廢棄的鋁塑材料，避免鋁和塑料資源的浪費，解決了其帶來的汙染問題；
（2）本發明充分利用廢棄的鋁塑材料製備淨水劑，淨水效果好，通過外部的三維網狀結構的聚乙烯對聚合氯化鋁進行保護，以二氧化鈦增加抗菌性能，增加了淨水劑的使用壽命，可廣泛適用於對各類汙水處理；
（3）本發明以廢棄鋁塑材料作為原料，通過高溫與極冷處理後，使廢棄鋁塑材料內部出現孔隙，隨後通過鹽酸溶解氧化鋁，馬來酸對聚乙烯進行改性，再利用乙烯基三乙氧基矽烷交聯聚乙烯，使其形成三維網狀結構，負載鋁離子，在過氧化二苯甲醯作用下，通過酸鹼值的調節，形成聚乙烯負載聚合氯化鋁複合物，添加二氧化鈦，提高抗菌性能，通過混合造粒，進而提高淨水劑的抗菌性。
具體實施方式
使用水將廢棄鋁塑材料洗淨，放入50℃乾燥箱中乾燥3～6h，再將乾燥後的廢棄鋁塑材料放入粉碎機中進行粉碎，過150目篩，收集過篩顆粒，按質量比1:3～5，將過篩顆粒與水混合均勻，再進行加熱，加熱至100～103℃，加熱2～3h，趁熱過濾，收集濾渣；將濾渣放入冷凍乾燥機中冷凍乾燥5～10min，設定溫度為-45～-40℃，再把冷凍乾燥物放入球磨罐中，向球磨罐中加入冷凍乾燥物質量4倍的直徑為40mm的鋼球，以300r/min球磨20～30min；待上述球磨結束後，收集球磨物，按質量比1:1:4～6，將球磨物、馬來酸與質量分數為15％鹽酸放入反應釜中，設定溫度為105～110℃，使用氮氣保護，並升壓至0.6～0.9mpa，以180r/min攪拌2～4h，冷卻至室溫，出料，收集出料物；按重量份數計，取40～50份出料物、7～9份乙烯基三乙氧基矽烷、3～6份過氧化二苯甲醯及0.6～0.9份卵磷脂放入反應器中，攪拌混合均勻，設定反應器溫度為65～70℃，使用氫氧化鈉溶液調節反應器中混合物質量ph至4.5～5.0，攪拌反應6～8h；在攪拌反應後，趁熱收集反應器中的物質，並置於3～6℃中靜置2～3h，隨後過濾，收集濾餅，將濾餅進行乾燥，收集乾燥物；按質量比80～90:5～8將乾燥物與二氧化鈦放入密煉機中，設定溫度為90～100℃，密煉10～15min，收集混煉物，並放入雙螺杆擠出機中進行擠出造粒，設定一區溫度為132～142℃，二區溫度為142～148℃，三區溫度為148～153℃，四區溫度為153～157℃，收集造粒物，即可得淨水劑。
實例1
使用水將廢棄鋁塑材料洗淨，放入50℃乾燥箱中乾燥6h，再將乾燥後的廢棄鋁塑材料放入粉碎機中進行粉碎，過150目篩，收集過篩顆粒，按質量比1:5，將過篩顆粒與水混合均勻，再進行加熱，加熱至103℃，加熱3h，趁熱過濾，收集濾渣；將濾渣放入冷凍乾燥機中冷凍乾燥10min，設定溫度為-40℃，再把冷凍乾燥物放入球磨罐中，向球磨罐中加入冷凍乾燥物質量4倍的直徑為40mm的鋼球，以300r/min球磨30min；待上述球磨結束後，收集球磨物，按質量比1:1:6，將球磨物、馬來酸與質量分數為15％鹽酸放入反應釜中，設定溫度為110℃，使用氮氣保護，並升壓至0.9mpa，以180r/min攪拌4h，冷卻至室溫，出料，收集出料物；按重量份數計，取50份出料物、9份乙烯基三乙氧基矽烷、6份過氧化二苯甲醯及0.9份卵磷脂放入反應器中，攪拌混合均勻，設定反應器溫度為70℃，使用氫氧化鈉溶液調節反應器中混合物質量ph至5.0，攪拌反應8h；在攪拌反應後，趁熱收集反應器中的物質，並置於6℃中靜置3h，隨後過濾，收集濾餅，將濾餅進行乾燥，收集乾燥物；按質量比90:8將乾燥物與二氧化鈦放入密煉機中，設定溫度為100℃，密煉15min，收集混煉物，並放入雙螺杆擠出機中進行擠出造粒，設定一區溫度為142℃，二區溫度為148℃，三區溫度為153℃，四區溫度為157℃，收集造粒物，即可得淨水劑。
將實例1與明礬進行對比試驗：
量取40l的河水，等分成兩份，分別將實例1和明礬投加至等分後的河水中，投加的量為1.5g，攪拌混合後，靜置2天後，進行測定，測定結果如表1：
表1
本發明製備的淨水劑與明礬相比，處理效果好，有利於淨化河水。
實例2
使用水將廢棄鋁塑材料洗淨，放入50℃乾燥箱中乾燥3h，再將乾燥後的廢棄鋁塑材料放入粉碎機中進行粉碎，過150目篩，收集過篩顆粒，按質量比1:3，將過篩顆粒與水混合均勻，再進行加熱，加熱至100℃，加熱2h，趁熱過濾，收集濾渣；將濾渣放入冷凍乾燥機中冷凍乾燥5min，設定溫度為-45℃，再把冷凍乾燥物放入球磨罐中，向球磨罐中加入冷凍乾燥物質量4倍的直徑為40mm的鋼球，以300r/min球磨20min；待上述球磨結束後，收集球磨物，按質量比1:1:4，將球磨物、馬來酸與質量分數為15％鹽酸放入反應釜中，設定溫度為105℃，使用氮氣保護，並升壓至0.6mpa，以180r/min攪拌2h，冷卻至室溫，出料，收集出料物；按重量份數計，取40份出料物、7份乙烯基三乙氧基矽烷、3份過氧化二苯甲醯及0.6份卵磷脂放入反應器中，攪拌混合均勻，設定反應器溫度為65℃，使用氫氧化鈉溶液調節反應器中混合物質量ph至4.5，攪拌反應6h；在攪拌反應後，趁熱收集反應器中的物質，並置於3℃中靜置2h，隨後過濾，收集濾餅，將濾餅進行乾燥，收集乾燥物；按質量比80:5將乾燥物與二氧化鈦放入密煉機中，設定溫度為90℃，密煉10min，收集混煉物，並放入雙螺杆擠出機中進行擠出造粒，設定一區溫度為132℃，二區溫度為142℃，三區溫度為148℃，四區溫度為153℃，收集造粒物，即可得淨水劑。
量取60l的未處理的飲用水，等分成兩份，分別將實例2製備的淨水劑和高鐵酸鉀投加至等分後的水中，投加的量為6g，攪拌混合後，靜置4天後，進行測定，測定結果如表2：
表2
本發明製備的淨水劑具有較好的淨水效果，能使水達到飲用水的飲水標準。
實例3
使用水將廢棄鋁塑材料洗淨，放入50℃乾燥箱中乾燥4h，再將乾燥後的廢棄鋁塑材料放入粉碎機中進行粉碎，過150目篩，收集過篩顆粒，按質量比1:4，將過篩顆粒與水混合均勻，再進行加熱，加熱至102℃，加熱3h，趁熱過濾，收集濾渣；將濾渣放入冷凍乾燥機中冷凍乾燥7min，設定溫度為-42℃，再把冷凍乾燥物放入球磨罐中，向球磨罐中加入冷凍乾燥物質量4倍的直徑為40mm的鋼球，以300r/min球磨25min；待上述球磨結束後，收集球磨物，按質量比1:1:5，將球磨物、馬來酸與質量分數為15％鹽酸放入反應釜中，設定溫度為107℃，使用氮氣保護，並升壓至0.8mpa，以180r/min攪拌3h，冷卻至室溫，出料，收集出料物；按重量份數計，取45份出料物、8份乙烯基三乙氧基矽烷、4份過氧化二苯甲醯及0.8份卵磷脂放入反應器中，攪拌混合均勻，設定反應器溫度為67℃，使用氫氧化鈉溶液調節反應器中混合物質量ph至4.7，攪拌反應7h；在攪拌反應後，趁熱收集反應器中的物質，並置於5℃中靜置2h，隨後過濾，收集濾餅，將濾餅進行乾燥，收集乾燥物；按質量比80:7將乾燥物與二氧化鈦放入密煉機中，設定溫度為95℃，密煉12min，收集混煉物，並放入雙螺杆擠出機中進行擠出造粒，設定一區溫度為135℃，二區溫度為146℃，三區溫度為150℃，四區溫度為154℃，收集造粒物，即可得淨水劑。
量取100l的造紙廢水，等分成兩份，分別將實例3和聚丙烯醯胺投加至等分後的水中，投加的量為6g，攪拌混合後，靜置5天後，進行測定，測定結果如表3：
表3
本發明製備的淨水劑具有較好的淨水效果，使得工業造紙廢水達到安全排放標準。