处理塑料废物的方法技术

本发明专利技术是处理塑料废物的方法，其包括：通过将一种或多种塑料聚合物溶解在有机溶剂中或通过将其熔融而将一种或多种塑料聚合物转化成液体形式，和借助于碱金属氢氧化物和过氧化氢任选在相转移催化剂存在下降解所述聚合物。

Method of treating plastic waste

The present invention is a method for treating plastic waste, which includes: transforming one or more plastic polymers into liquid form by dissolving one or more plastic polymers in organic solvents or by melting them, and descending and depolymerizing the polymer in the presence of an optional phase transfer catalyst with the aid of alkali metal hydroxides and hydrogen peroxide. Compound.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理塑料废物的方法
技术介绍
在过去的60年里，塑料已经成为具有广泛用途的有用和多功能的材料，随着开发出越来越多的新型聚合材料来满足需求，预计其应用将会增加。同时，塑料废物受到严重关注，因为塑料废物中的大多数是不可生物降解的，并且在很多情况下，当它们的使用寿命结束时会成为环境污染物。需求量最大的塑料材料是低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚(氯乙烯)和聚苯乙烯。这些聚合物非常稳定，在环境中显示出极低的降解速率。因此，对降解塑料废物的有效技术存在需求。有几种公知的技术用于聚合物氧化和降解，如热分解、焚烧、光化学和电化学氧化。但是，关于应用高级氧化工艺来处理塑料废物的报道极少。Czop等人[CHEMIK66(4)p.307-314(2012)]借助于四种无机试剂(过氧化氢、氢氧化钠、盐酸和硫酸)测试聚烯烃废物的降解。文章报道的测试方法包括在环境温度(22℃)用适度的紫外线照射将废物(颗粒形式)浸入在含水试剂中。近来已报道通过在环境条件下使氢氧化钠或氢氧化钾与过氧化氢反应而在水中原位产生稳定的超氧阴离子的新方法(WO2013/093903；Stoin,U.etal.ChemPhysChem，2013，14，4158；WO2015/170317)。超氧阴离子自由基(O2-·)是具有阴离子性质和自由基性质两者的活性氧物质。当将过氧化氢和碱金属氢氧化物组合在一起时形成的含水试剂有效地用于破坏土壤中的大部分四氯化碳和其它氯化的甲烷和乙烷化合物以及石油产品(例如柴油)。现已发现，液体形式的塑料聚合物(或溶解在有机溶剂中，或为熔融状态)容易受到当将碱金属氢氧化物和过氧化氢组合在一起时形成的含水试剂的侵蚀。因此，组合的试剂可用于降解塑料废物以最小化环境污染。降解产物包括可易于回收的氧化反应产物，如羧酸和醇。塑料聚合物的降解任选地借助存在于反应混合物中的相转移催化剂来促进。
技术实现思路
因此，本专利技术主要涉及处理塑料废物的方法，其包括：通过将一种或多种塑料聚合物溶解在有机溶剂中或通过将其熔融而将一种或多种塑料聚合物转化成液体形式，和借助于碱金属氢氧化物和过氧化氢任选在相转移催化剂存在下降解所述聚合物。该方法的一种变型包括：将一种或多种塑料聚合物溶解在有机溶剂中，并且借助于碱金属氢氧化物和过氧化氢任选在相转移催化剂存在下降解所述聚合物。可以回收一种或多种降解反应产物，即氧化产物。该方法的另一种变型包括：将一种或多种塑料聚合物熔融，和借助于碱金属氢氧化物和过氧化氢任选在相转移催化剂存在下降解所述聚合物。可以回收一种或多种降解反应产物，即氧化产物。在上述条件下经历降解的塑料聚合物包括但不限于四种主要的热塑性聚合物：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PS)、聚苯乙烯(PS)和聚(氯乙烯)(PVC)。聚乙烯分为低密度聚乙烯和高密度聚乙烯(分别为LDPE和HDPE)；下面报道的实验结果表明，LDPE和HDPE都可以用本专利技术的方法处理。除了上述均聚物之外，各种热塑性共聚物也可以用本专利技术的方法降解。聚合物在有机溶剂中的溶解可以在室温或在加热下实现，例如，溶解温度为从室温到约160℃。适宜的有机溶剂包括不与水混溶的液体(在20℃的溶解度低于1g/100ml水)，特别是芳族烃(例如苯、和烷基取代的苯衍生物如甲苯和二甲苯)和卤代烃(例如二氯甲烷和二氯乙烷)。一些聚合物容易溶解在可与水混溶的溶剂中(在20℃的溶解度高于10g/100ml水)，例如溶解在醚例如四氢呋喃(THF)和酮例如环戊酮中。也可以使用显示在20℃的水溶解度为1g/100ml水至10g/100ml水的溶剂，例如酮如环己酮。在一些选择的溶剂中，一些主要热塑性聚合物的溶解温度如下所述(RT表示“室温”；NS表示“不溶性”)。表1表1中列出的数据基于与本专利技术有关所进行的实验工作或基于公开的数据(来自EP664314；由*表示)。优选首先对聚合物进行粉碎，然后将其引入到有机溶剂中。聚合物在有机溶液中的重量百分比为10％至90％，优选40％至80％。在将塑料聚合物溶解在有机溶剂中之后，将两种试剂：碱金属氢氧化物(MOH；或为固体形式，或为含水形式，即作为浓度不小于3M的水溶液，例如浓度不小于6M，更优选不小于13M，例如为6M至25M)和过氧化氢(以市售可得的水溶液形式，例如30-70重量％的工业浓度溶液，例如30重量％的溶液)与含聚合物的有机溶液混合。调整碱金属氢氧化物和过氧化氢的相对量，使得过氧化氢和氢氧根离子之间的摩尔比优选为至少1.1:1，更优选为至少1.2:1，例如在1.2:1至1.8:1的范围内，其中最优选的比率为1.4:1至1.6:1，特别是约1.5:1。反应混合物中有机溶剂与水的体积比为1:10至1:1，优选为1:5至1:1。优选通过两个单独的进料流将含水试剂加入到反应容器中，从而同时进料或依次进料。同时进料单独的流也意味着包括时间上部分重叠地进料碱金属氢氧化物流和过氧化氢流。也可以预混合碱金属氢氧化物和过氧化氢，然后将两种试剂的组合流进料到反应容器中，条件是碱金属氢氧化物和过氧化氢的预混合在下述条件下进行：所述条件允许将由此形成的含水混合物即刻加入到有机溶液中，优选使得含水混合物的形成与其进料之间所流逝的时间小于约5秒。这可以借助于适宜配置的喷射混合器完成。然而，最优选将碱金属氢氧化物和过氧化氢在碱性水性环境中混在一起。碱性水性环境可以如下产生：首先将碱金属氢氧化物(或其至少一部分)加入到有机溶液中，然后加入过氧化氢，如下面更详细描述的。当在不与水混溶的有机溶剂中发生聚合物降解时，则反应优选借助于相转移催化剂来促进。相转移催化剂的浓度为0.01重量％至10重量％，更优选为约0.1重量％至1重量％，基于反应混合物的总重量。适用的相转移催化剂优选由含氮阳离子和抗衡阴离子如卤素阴离子(本申请中指定为Hal-)组成。例如，季铵卤化物盐N+R1R2R3R4Hal-(其中R1、R2、R3和R4各自独立地为C1-C18烷基，优选为C1-C12烷基，其可以是直链的或支链的，最优选为直链的)适用于根据本专利技术促进塑料聚合物的降解。下面报道的实验工作表明离子液体可以成功地用作相转移催化剂。特别优选的是式N+CH3[(CH2)kCH3]3Hal-的离子液体，其中k为至少5，例如5至9，Hal为氯或溴。作为实例，可以提及的是甲基三辛基卤化铵(k＝7)，其可以作为其氯化物盐形式作为Aliquat336商购得到。也可以使用其中含氮阳离子由含氮环组成的离子液体，如1-烷基-3-甲基咪唑鎓卤化物盐，例如1-丁基-3-甲基咪唑鎓卤化物。卤化物含氮离子液体(halidenitrogen-containingionicliquid)可商购或可通过使含氮部分与适宜的烷基卤化物反应来制备。制备卤化物离子液体的合成方法例如由Lee等人[Int.J.ofHydrogenEnergy,33,p.6031-6036,(2008)]和Wang等人[ActaPhys.-Chim.Sin.,21(5),p.517-522(2005)]描述。如上所述，优选将碱金属氢氧化物和过氧化氢在碱性水溶液环境中混在一起。认为高碱性pH范围有利于在将两种试剂组合在一起时在水相中产生的超氧化物物质。由于该原因，优选的试剂添加顺序包括首先将水溶液形式的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理塑料废物的方法，其包括：通过将一种或多种塑料聚合物溶解在有机溶剂中或通过将其熔融而将一种或多种塑料聚合物转化成液体形式，和借助于碱金属氢氧化物和过氧化氢任选在相转移催化剂存在下降解所述聚合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.05 US 62/274,8021.一种处理塑料废物的方法，其包括：通过将一种或多种塑料聚合物溶解在有机溶剂中或通过将其熔融而将一种或多种塑料聚合物转化成液体形式，和借助于碱金属氢氧化物和过氧化氢任选在相转移催化剂存在下降解所述聚合物。2.根据权利要求1所述的处理塑料废物的方法，其包括：将一种或多种塑料聚合物溶解在有机溶剂中，和借助于碱金属氢氧化物和过氧化氢任选在相转移催化剂存在下降解所述聚合物。3.根据权利要求2的方法，其中将所述碱金属氢氧化物和过氧化氢在碱性水性环境中混在一起。4.根据权利要求3所述的处理塑料废物的方法，其包括：在反应容器中装入有机溶剂和塑料聚合物，将所述聚合物溶解在所述溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·萨松，U·斯托伊恩，
申请(专利权)人：耶路撒冷希伯来大学伊萨姆研究开发有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL