[发明专利]一种含卤塑料的低温降解方法

说明书

本发明公开了一种含卤塑料的低温降解方法，以PVC为原料，以铝粉为催化剂、以三氯化铝和碘为引发剂，在活化溶剂体系中，在43~100℃条件下反应生成三氯化铝和无卤含碳化合物。本发明避免了现有大多数含卤塑料需要在800℃的高温裂解条件下才能进行，且多需要氮气保护，产物盐酸有很大腐蚀的问题的出现；能够有效降低能耗，避免设备腐蚀；反应结束后将铝粉转化成无水三氯化铝，不仅解决了含卤塑料降解难的问题，更通过降解塑料产生了较大的经济价值。

技术领域

本发明属于塑料降解技术领域，涉及一种含卤塑料的降解方法，特别是涉及一种含卤塑料的低温降解方法。

背景技术

随着塑料工业的迅速发展，塑料产品也广泛应用于汽车、电子电气、建筑和包装等行业，由于目前大多产品都对阻燃等级做了要求，于是就将卤系阻燃剂广泛应用到塑料中。但正因为塑料中卤素的存在，反而增加了含卤废旧塑料的回收难度。因为在处理过程中，含卤塑料中的卤素很容易形成如这类卤化氢、卤代酚、二恶英和呋喃类等有毒有害的含卤化合物，不仅污染环境，腐蚀处理设备，增加处理成本；而且一旦含卤有机物进入液体和气体产品中还会造成这些产品的再利用困难。因此，绝大部分塑料垃圾无法被降解或循环利用，人们将它们与其他垃圾一起，堆填在垃圾场的深处，或是就地焚烧，不仅造成了资源浪费，而且产生极大的、不可逆的环境污染。近年来，随着电子电器废弃物中含卤塑料的大量回收，环保要求的进一步提高。含卤废旧塑料脱卤成为回收再生中的必要环节。

含卤塑料中的卤素主要来源于聚氯乙烯（PVC）和含卤阻燃剂，脱卤方式主要包括破坏性脱卤和非破坏性脱卤这两种。破坏性脱卤主要是通过一些条件让塑料本身分解来实现脱卤，如两段热分解法脱卤、热分解吸附脱卤和热分解催化脱卤这类热分解脱卤；非破坏性脱卤是在塑料大分子主链结构不改变的前提下脱除卤元素，如水解脱卤、溶剂萃取以及化学还原等。目前，非破坏性脱卤技术多是采用超临界技术，成本极高，当前还不具有应用价值；破坏性脱卤技术虽然已投入了工业应用，但脱卤效果不够满意，且均存在两个重大问题，第一条件均有高温（一般要求280℃以上），耗能较大；第二实验所用成本高昂，难以广泛应用。

由于废旧含卤塑料同时具有资源性和污染性两大特性，如何能在回收利用废旧含卤塑料时降低对环境的污染，对现阶段而言是一大难题和挑战。因此，在现阶段实现无害化脱卤是一个十分值得研究的项目。

发明内容

为了解决现有技术中含卤塑料的处理工艺普遍存在反应温度高、废液多、能耗高、对反应设备和条件苛刻的问题，本发明公开了一种含卤塑料的低温降解方法，先用引发剂引发活性金属粉与卤代烃溶剂的反应，使金属变成活性金属后在43~100℃下与含卤塑料反应，夺取含卤塑料中的卤素使塑料降解。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明公开了一种含卤塑料的低温降解方法，在常压、敞开系统中，以PVC为原料，以铝粉为催化剂、以三氯化铝和碘为引发剂，在活化溶剂体系中，在43~100℃条件下反应生成三氯化铝和无卤含碳化合物；其反应时间随反应温度而定，一般是20~80min；进一步地，将上述反应原料、催化剂、引发剂在43~100℃条件下反应完成后，将混合物蒸馏回收液体，经红外表征主要为未反应四氯化碳。

剩余固体处理一种方法利用无水乙醇溶解无水三氯化铝，经抽滤得到黄色状滤液和黑色滤渣，无水乙醇多次洗涤滤渣，将全部滤液蒸馏，在70~78℃有馏分流出，主要为乙醇，溶液中有大量黄色晶体析出时停止蒸馏，表明无水乙醇基本回收，降温得到无水三氯化铝的黄色固体；将滤渣在80±5℃下烘干6~10h得到含有-C=C-和无定形碳的无卤含碳化合物。

剩余固体处理第二种方法是直接蒸馏，不同温度回收低温有机物(小于100℃)，再利用较高温度（100~150℃）升华法回收无水三氯化铝，得无水三氯化铝和黑色滤渣。

作为一种优选实施方式，引发剂占活化溶剂的质量分数0.5~2%，引发剂中三氯化铝和碘质量比为1:1。