一种混合塑料的分离方法技术

本发明专利技术涉及一种混合塑料分离的方法，属于废旧塑料回收技术领域。本发明专利技术通过铁磁性催化剂非均相催化氧化选择性地改变塑料的表面润湿性，进而实现混合塑料的高效浮选分离。本发明专利技术提供了一种高效的混合塑料分离技术，具有原料适应性强、分离效率高、环境友好、磁性催化剂易分离且可多次循环等优点，为废旧塑料资源的循环利用提供技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种混合塑料的分离方法
本专利技术涉及一种废旧混合塑料的分离方法，属于废旧塑料回收

技术介绍
废旧塑料主要通过焚烧和填埋进行处理，造成了塑料资源的浪费和严重的环境污染，废旧塑料的资源化对塑料工业和人类社会的可持续发展具有重要意义。由于塑料物理特性的差异小，混合塑料的有效分离是废旧塑料资源化的关键。泡沫浮选对废旧塑料分离具有显著成本和技术优势，具有良好的应用前景。由于大多数塑料是天然疏水的，对塑料浮选分离的关键在于选择性的改变塑料组分的表面润湿性。研究者报道了采用单宁酸、甲基纤维素、木质素磺酸盐等润湿性选择性润湿塑料表面，实现混合塑料的浮选分离，润湿剂表面调控对塑料原料的适应性较差、并且产生浮选废水。研究者们进一步开发了等离子处理、臭氧氧化、氧化处理等塑料表面处理技术，选择性地改变塑料的表面润湿性，表面处理则具有针对性强、减少浮选药剂用量的优点。利用环境友好的Fenton试剂可以对塑料表面进行催化氧化，强化不同塑料表面润湿性差异进而实现混合塑料浮选分离。然而，均相Fenton需要对水溶液预酸化、添加大量铁离子，产生的大量含铁离子的酸性废液需要进行处理后才能排放，增加成本。综上分析，现有技术废旧塑料浮选分离方法主要存在二次污染和高成本的缺陷，缺少高效、廉价、环境友好的塑料表面处理方法。
技术实现思路
针对现有技术中混合塑料分离方法存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种高效、环保的混合塑料分离方法，该方法原料适应性强、分选效率高、环境友好、成本低。本专利技术的混合塑料的分离方法，包括下述步骤：步骤一，废旧混合塑料经破碎处理，得塑料颗粒；步骤二，将包含塑料颗粒、铁磁性催化剂、还原剂和双氧水的混合溶液搅拌，对塑料颗粒进行催化氧化；步骤三，对催化氧化后的溶液施加外界磁场，分离出铁磁性催化剂；步骤四，对步骤三分离铁磁性催化剂后的溶液进行浮选，实现混合塑料的分离。本专利技术提出通过铁磁性固体催化剂与过氧化氢溶液反应产生羟基自由基对塑料进行表面改性，选择性地改变不同塑料的表面润湿性，进而实现废旧混合塑料的高效浮选分离。铁磁性固体催化剂易于分离且可多次循环使用，过氧化氢水溶液环境友好，添加还原剂促进催化剂表面铁离子循环，提高催化氧化效率。本专利技术的提出的废旧混合塑料分离方法成本低、高效、环保。废旧混合塑料为聚合物分子结构不同的两种及两种以上废旧塑料。作为优选，所述的混合塑料为分子结构中含有不同极性基团的混合塑料。进一步优选，所述的混合塑料为聚苯乙烯和聚氯乙烯混合塑料、聚碳酸酯和聚氯乙烯混合塑料、聚碳酸酯和聚苯乙烯混合塑料、或聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚氯乙烯混合塑料。研究发现，采用本专利技术方法对该优选的混合塑料具有更优异的分离效果。本专利技术中，可对废旧的混合塑料进行清洗、破碎、筛分，得到合适粒径的塑料颗粒。作为优选，塑料颗粒的粒径为0.5～3.2mm，优选为1.0～2.2mm。作为优选，步骤二中铁磁性催化剂为非负载型催化剂，选自零价铁、四氧化三铁、伽马三氧化二铁、锰铁氧体、锌铁氧体、铜铁氧体、镍铁氧体、钴铁氧体中的至少一种。作为优选，步骤二中铁磁性催化剂为负载型催化剂，其包含载体和活性组分，其中，载体为活性炭、氧化铝、氧化硅、硅藻土、膨润土、海泡石中的至少一种；活性组分选自零价铁、四氧化三铁、伽马三氧化二铁、锰铁氧体、锌铁氧体、铜铁氧体、镍铁氧体、钴铁氧体中的至少一种。作为优选，步骤二中的还原剂选自抗坏血酸、盐酸羟胺、没食子酸、3，4-二羟基苯甲酸中的至少一种。作为优选，步骤二混合溶液中，塑料颗粒的用量为50～500g/L，催化剂的用量为5～100g/L，还原剂的用量为10～200g/L、双氧水的用量为10～200g/L。作为优选，双氧水的过氧化氢的质量浓度为30％。作为优选，步骤二中催化氧化时间为5～300min，搅拌速率为300～1000rpm。作为优选，步骤三中，分离得到的铁磁性催化剂循环套用至步骤二中。作为优选，步骤三中分离得到的铁磁性催化剂循环5～20次，然后进行再生处理。作为优选，步骤四中，向溶液中添加起泡剂，随后进行浮选处理。作为优选，所述的起泡剂为松油醇、甲基异丁基甲醇、邻苯二甲酸二甲酯、仲辛醇中的至少一种。作为优选，起泡剂用量为5～20g/t。作为优选，步骤四采用充气式浮选柱进行浮选，气泡大小为0.05～1.0mm，浮选2～20min。本专利技术的优点在于：本专利技术首次提出铁磁性催化剂对塑料进行非均相催化表面改性，强化不同塑料的表面润湿性差异，实现废旧混合塑料的有效浮选分离，达到回收率为98.86％、纯度为99.24％的技术效果。为克服现有技术中对混合塑料难以分离、塑料表面改性成本高并产生有害废水的缺陷，本专利技术通过对废旧塑料非均相催化氧化改性，实现混合塑料的高效分离。采用的铁磁性催化剂无需负载在塑料表面，创新地采用磁选方法实现与塑料的分离，并且可以循环使用，过氧化氢水溶液环境友好，不产生二次污染；本专利技术还创新地研究发现，采用还原剂和其他成分协同，可对催化过程进行调控，提高催化效率，减少活性组分流失；有助于进一步提升废旧塑料的分离效果，提高分离纯度和收率。本专利技术的废旧混合塑料分离方法，原料适应性强、环境友好、成本低、分离效率高，具有良好的可行性。具体实施方式通过以下实施例进一步阐释本专利技术，实施例不以任何方式被解释成对本专利技术的范围强加限制。相反，应清楚理解，可以采取本领域的技术人员在阅读本文的描述之后可以看出的各种其他实施方案、修改及其等效物而不偏离本专利技术的精神和/或所附权利要求的范围。实施例1将聚苯乙烯和聚氯乙烯混合塑料进行清洗、破碎、筛分得1.0～2.0mm的塑料颗粒，将塑料颗粒100g、零价铁催化剂10g、抗坏血酸10g和质量浓度为30％的双氧水10g加入到1000mL水中，搅拌速率为300rpm，搅拌20min，然后通过外界磁场将零价铁催化剂从水溶液中分离出来，对水溶液中催化氧化后的塑料颗粒进行浮选，浮选条件为松醇油5g/t、浮选2min，分离后聚苯乙烯和聚氯乙烯的纯度分别为96.32％和98.77％，回收率分别为98.75％和96.44％。实施例2将聚碳酸酯和聚氯乙烯混合塑料进行清洗、破碎、筛分得2.0～3.0mm的塑料颗粒，将塑料颗粒500g、负载锰铁氧体的海泡石催化剂100g、盐酸羟胺200g和质量浓度为30％的双氧水200g加入到1000mL水中，搅拌速率为1000rpm，搅拌5min，然后通过外界磁场将负载锰铁氧体的海泡石催化剂从水溶液中分离出来，对水溶液中催化氧化后的塑料颗粒进行浮选，浮选条件为邻苯二甲酸二甲酯20g/t、浮选20min，分离后聚碳酸酯和聚氯乙烯的纯度分别为95.43％和99.24％，回收率分别为98.86％和97.62％。实施例3将聚碳酸酯和聚苯乙烯混合塑料进行清洗、破碎、筛分得0.8～1.5mm的塑料颗粒，将塑料颗粒200g、钴铁氧体催化剂50g、没食子酸60g和质量浓度为30％的双氧水80g加入到1000mL水中，搅拌速率为300rpm，搅拌300min，然后通过外界磁场将钴铁氧体催化剂从水溶液中分离出来，对水溶液中催化氧化后的塑料颗粒进行浮选，浮选条件为甲基异丁基甲醇15g/t、浮选10min，分离后聚碳酸酯和聚苯乙烯的纯度分别为97.35％和98.88％，回收率分别为98本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合塑料的分离方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一，废旧混合塑料经破碎处理，得塑料颗粒；步骤二，将包含塑料颗粒、铁磁性催化剂、还原剂和双氧水的混合溶液搅拌，对塑料颗粒进行催化氧化；步骤三，对催化氧化后的溶液施加外界磁场，分离出铁磁性催化剂；步骤四，对步骤三分离铁磁性催化剂后的溶液进行浮选，实现混合塑料的分离。

【技术特征摘要】
1.一种混合塑料的分离方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一，废旧混合塑料经破碎处理，得塑料颗粒；步骤二，将包含塑料颗粒、铁磁性催化剂、还原剂和双氧水的混合溶液搅拌，对塑料颗粒进行催化氧化；步骤三，对催化氧化后的溶液施加外界磁场，分离出铁磁性催化剂；步骤四，对步骤三分离铁磁性催化剂后的溶液进行浮选，实现混合塑料的分离。2.根据权利要求1所述的混合塑料的分离方法，其特征在于：步骤二中铁磁性催化剂为非负载型催化剂，选自零价铁、四氧化三铁、伽马三氧化二铁、锰铁氧体、锌铁氧体、铜铁氧体、镍铁氧体、钴铁氧体中的至少一种。3.根据权利要求1所述的混合塑料的分离方法，其特征在于：步骤二中铁磁性催化剂为负载型催化剂，其包含载体和活性组分，其中，载体为活性炭、氧化铝、氧化硅、硅藻土、膨润土、海泡石中的至少一种；活性组分选自零价铁、四氧化三铁、伽马三氧化二铁、锰铁氧体、锌铁氧体、铜铁氧体、镍铁氧体、钴铁氧体中的至少一种。4.根据权利要求1所述的混合塑料的分离方法，其特征在于：步骤二中的还原剂选自抗坏血酸、盐酸羟胺、没食子酸、3，4-二羟基苯甲酸中的至少一种。5.根据权利要求1～4任一项所述的混合塑料的分离方法，其特征在于：步骤二混合溶液中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王重庆，曹亦俊，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41