[发明专利]一种催化聚对苯二甲酸乙二醇酯废料的降解方法

说明书

本发明属于固体废弃物材料回收领域，具体涉及一种催化聚对苯二甲酸乙二醇酯废料的降解方法。本发明主要解决了目前降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)方法中存在的催化剂以及溶剂成本高，反应条件苛刻等问题。本发明将聚对苯二甲酸乙二醇酯废料与反应溶剂、有机酸催化剂配成降解体系，进行降解反应，降解完成后得到对苯二甲酸和乙二醇及其衍生物；过滤、水洗、烘干滤饼得到纯净的对苯二甲酸；蒸馏滤液回收得到反应溶剂；再加入萃取剂，萃取分液得到乙二醇及其衍生物和回收的有机酸催化剂。本发明具有回收成本低，反应条件温和，便于分离回收的优点。

技术领域

本发明属于固体废弃物材料回收技术领域，具体涉及一种催化聚对苯二甲酸乙二醇酯废料的降解方法。

背景技术

聚对苯二甲酸乙二醇酯(简称PET)是用途最广泛的工程塑料之一，其吸水率较小；体积电阻大，电性能优良；耐化学溶剂；韧性好，主要在聚酯瓶、薄膜、纺织纤维以及增强PET材料四个方面具有广泛的应用。但由于PET使用范围广，生产以及消费中产生的废弃PET也逐年增加，而PET本身热稳定性好，自然状态下完全降解需要数十年，故而造成了极为严重的环境污染问题以及资源浪费问题。

废弃PET材料的回收方法除物理回收和热解外，化学回收方法使PET解聚成小分子或其他中间物质，再予以进一步的回收利用。因此，化学回收方法是目前最有效的回收方法。化学降解PET的方法主要有水解、甲醇解、糖酵解、氨解、离子液体解等方法。PET酸性水解最常使用的是浓硫酸、有时也用硝酸或磷酸等无机酸，这种方法在水解后需要回收大量的浓酸，而且浓酸对反应系统腐蚀性较大，对设备要求较高。专利CN 109289900A公开了一种用于催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯负载型金属氧化物催化剂及其制备方法和用途，通过浸渍方法将Zn、Ni、Mg、Cu、Ca、Co中任意一种金属氧化物负载在Al2O3、SiO3、MCM-41、SBA-15、TiO2或ZSM-5载体上，将催化剂、乙二醇、聚对苯二甲酸乙二醇酯加热至反应温度100℃至197℃。所使用催化剂不仅制备方法复杂，而且价格昂贵。专利CN 1015653748公开了一种废聚酯的解聚方法，使用超临界态甲醇解聚聚对苯二甲酸乙二醇酯粉末，超临界态反应温度高，需要提供大量能量。专利CN 101066904A公开了一种微波辐射下聚对苯二甲酸乙二醇酯的催化降解方法，使用金属氧化物催化剂通过微波辅助的方法水解聚对苯二甲酸乙二醇酯形成对苯二甲酸和乙二醇，微波辅助方法成本高，不利于工业生产。综上所述，目前所使用的方法虽然可以降解PET废料，但是存在回收成本高、回收工艺复杂、对反应器要求高等问题。

发明内容

针对目前催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯废料中存在的问题，本发明提供了一种催化聚对苯二甲酸乙二醇酯废料的降解方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种催化聚对苯二甲酸乙二醇酯废料的降解方法，包括如下步骤：将聚对苯二甲酸乙二醇酯废料与反应溶剂、有机酸催化剂配成降解体系，进行降解反应；降解完成后通过过滤、水洗、烘干滤饼得到纯净的对苯二甲酸；通过蒸馏滤液回收得到反应溶剂；再通过加入萃取剂，萃取分液得到乙二醇及其衍生物和回收的有机酸催化剂。

进一步，所述反应溶剂为冰乙酸、水、乙酸水混合溶剂、四氢呋喃水混合溶剂或1，4-二氧六环水混合溶剂中的任意一种。上述反应溶剂可以提供活性端基，可在催化剂作用下使之与PET废料中的酯键进行反应。

再进一步，所述乙酸水混合溶剂、四氢呋喃水混合溶剂、1,4-二氧六环水混合溶剂中水的质量分数为1％～70％。该比例的反应溶剂可以保证充足的活性基团与酯键作用，催化降解反应快速发生。

进一步，所述有机酸催化剂为能电离出氢离子的含有磺酸基、羧基的有机强酸。

再进一步，所述有机酸催化剂为十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸、甲烷磺酸、三氯乙酸、三氟乙酸、方酸中的任意一种。上述有机酸属于强酸或者超强酸，在降解体系中的溶解性好，有利于其发挥催化效果。