[发明专利]利用超临界二氧化碳去除含氟聚合物中全氟辛酸铵的方法

说明书

本发明公开了一种利用超临界二氧化碳去除含氟聚合物中全氟辛酸铵的方法，先采用超临界二氧化碳在设定的温度和压力下溶解并萃取含氟聚合物中的全氟辛酸铵，达到将全氟辛酸铵从含氟聚合物分离及去除的目的，然后降温减压，收集萃取釜中的产物。本发明整个过程仅使用少量的甲醇作为夹带剂，萃取介质为超临界二氧化碳，无毒无污染，方法简单，效率高，能耗低。采用本发明的方法，含氟聚合物中的全氟辛酸铵的去除效率最高可达92.3％。相比于传统方法，该方法不仅环境友好，而且全氟辛酸铵的去除效率得到显著提高。

技术领域

本发明属于绿色化学化工技术领域，具体涉及一种利用超临界二氧化碳萃取技术去除含氟聚合物中全氟辛酸铵的方法。

背景技术

含氟聚合物工业的迅速发展在给人类社会带来巨大财富的同时，也对环境产生严重的负面影响，比如在含氟聚合物合成过程中会残留全氟表面活性剂，这些表面活性剂因其具有难降解并且能够沿着食物链富集等问题从而威胁着人类的健康。全氟辛酸铵(Ammonium perfluorooctanoate，简称APFO)是全氟表面活性剂的典型代表。目前全氟辛酸铵传统的处理方法(如真空蒸馏浓缩、金属盐沉淀以及泡膜分离法等)虽然能在一定程度上缓解污染问题，但是其产生的二次污染却会对环境造成破坏，而且传统的处理方法存在着投资高、效能低以及工艺复杂等问题。因此开发一种新型全氟辛酸铵处理方法就显得十分必要。随着科技的进步和环保标准的日益提高，含氟聚合物中全氟辛酸铵的处理问题已经受到越来越多的关注。

近年来，超临界二氧化碳因其独特的技术优势已在工农业生产和环境保护等领域得到越来越多的应用。超临界二氧化碳具有无毒、不燃、廉价、临界条件易达到等优点，具有类似于气体的低粘度及高扩散系数和类似于液体的密度及溶剂化能力，在其临界点附近可以在不改变化学组成的条件下仅通过改变压力和/或温度即可调节密度和溶剂化能力等物理化学性质，是一种公认的环境友好的绿色介质。

超临界流体萃取技术是近年来国内外发展较快地一种分离技术。在超临界态下，二氧化碳与待去除的物质充分接触，在温度或压力变化时，有选择性地把极性不同的成分按一定顺序分离出来。然而由于二氧化碳本身是非极性分子，对强极性的物质溶解能力较差，因此需要加入适当的的夹带剂来改善强极性物质在二氧化碳中的溶解性能。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有方法的不足，提供一种简单、绿色、高效去除含氟聚合物中全氟辛酸铵的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由以下步骤组成：

1、样品预处理

将含有全氟辛酸铵的含氟聚合物样品减压除去溶剂或分散剂并真空干燥，得到固体粉末样品。

2、超临界萃取

将步骤1得到的聚合物固体粉末样品加入萃取釜中，加入甲醇作为夹带剂，并通入二氧化碳在超临界条件下进行萃取，萃取压力控制在8～20MPa，萃取温度控制在60～100℃，萃取时间为30～120min，二氧化碳的流速为0.1～0.5m³/h。

3、产物收集

萃取结束后，停止通入二氧化碳，并关闭加热，将体系温度降至室温，给萃取釜缓慢放气将压力降为常压，打开萃取釜收集产物，得到除去全氟辛酸铵的含氟聚合物。

上述步骤2中，优选超临界萃取的压力为12～16MPa，萃取温度为60～80℃，萃取时间为60～90min，二氧化碳的流速为0.3～0.4m³/h。

上述步骤2中，进一步优选萃取时间为60min，其中静态萃取时间为30min，动态萃取时间为30min，二氧化碳的流速为0.3m³/h。

上述步骤2中，优选固体粉末样品与甲醇的质量-体积比为1g:3～5mL。