滌綸面料醇解回收工藝研究

滌綸面料醇解回收工藝研究

0乙二醇醇解滌綸面料的中試隨著聚吡咯工業(yè)的快速發(fā)展，殘余絲綢織物的數(shù)量日益增多。雖然它本身沒有中毒，但大量廢棄的絲綢織物很難自然分解。乙二醇與滌綸面料的理論反應(yīng)質(zhì)量比為1∶3,醇解反應(yīng)是一個(gè)可逆的過程,為促使醇解反應(yīng)向正方向進(jìn)行,醇解實(shí)驗(yàn)投入的乙二醇量與滌綸面料質(zhì)量比為2∶1,因此,理論上投入的乙二醇量中僅有16.67%參與反應(yīng),但在醇解過程中乙二醇發(fā)生氧化、醚化等副反應(yīng)損失部分乙二醇本文利用40L程序控制乙二醇醇解滌綸面料及乙二醇回收的中試裝置,該中試裝置全程采用電腦程序化控制,是集滌綸面料醇解、產(chǎn)物提純、分離及醇解廢液回收為一體的間歇式中試反應(yīng)裝置。利用減壓蒸餾法處理乙二醇醇解滌綸面料所產(chǎn)生的廢液,并將處理后的廢液與乙二醇不同比例混合后用于再醇解滌綸面料。在相同的醇解工藝下,分析經(jīng)減壓蒸餾處理后的醇解廢液用量對(duì)轉(zhuǎn)化率、醇解時(shí)間的影響,通過羥值測(cè)定得出醇解產(chǎn)物的平均分子量;用熱重分析(TG)測(cè)定醇解產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性,從而得出處理后的醇解廢液與乙二醇混合的較優(yōu)比例,減少能源消耗,降低成本,使得乙二醇醇解滌綸面料更適于大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。1實(shí)驗(yàn)1.1材料和機(jī)器1.1.1材料表面滌綸面料、乙二醇(EG)、乙酸鋅Zn(AC)1.1.2電子精密天麻40L程序化控制乙二醇醇解滌綸面料及乙二醇回收中試裝置、50mL堿式滴定管、25mL移液管、具塞三角瓶、球形冷凝器、AR1530/C電子精密天平,奧豪斯國際貿(mào)易有限公司;DGG-9140型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;XMTE-7000恒溫油水浴鍋,上海申順生物科技有限公司;SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵,鄭州長城科工貿(mào)有限公司;S212型恒速攪拌器,上海梅穎浦儀器制造有限公司;NICO-LETNEXUS470型傅里葉變換紅外光譜儀,美國ThermoNicolet公司。1.2實(shí)驗(yàn)步驟1.2.1乙二醇醇解決方案將乙二醇(EG)、乙酸鋅Zn(AC)采用減壓蒸餾處理醇解廢液,采用夾套油浴加熱,在真空度為0.09MPa1.2.2收集廢水，然后醇解絲綢墊按不同比例混合處理后的醇解廢液與乙二醇(混合后的醇解液質(zhì)量為100g),并將其與乙酸鋅Zn(AC)2性能的性能和分析2.1醇解滌綸面料的轉(zhuǎn)化率記錄醇解廢液醇解滌綸面料過程中滌綸面料的投入質(zhì)量和所得到的醇解產(chǎn)物的質(zhì)量,計(jì)算得出醇解廢液與乙二醇不同比例混合后再醇解滌綸面料的轉(zhuǎn)化率2.2醇解時(shí)間的確定醇解時(shí)間決定著醇解反應(yīng)是否進(jìn)行完全,影響著醇解產(chǎn)物的后續(xù)產(chǎn)品的合成及其性能。醇解反應(yīng)時(shí)間過短,醇解產(chǎn)物中會(huì)含有未反應(yīng)的聚酯或分子量較高的齊聚物,而未醇解的聚酯不僅會(huì)增加醇解產(chǎn)物的提純難度,分子量相對(duì)較大的齊聚物也使得醇解產(chǎn)物BHET的黏度有所增加,加大了后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)的難度;醇解的反應(yīng)時(shí)間過長,能源和時(shí)間的浪費(fèi)使得成本增加,揮發(fā)損失的乙二醇量也隨之增加,同時(shí)增加了乙二醇發(fā)生氧化、醚化等副反應(yīng)的可能性。本文根據(jù)醇解產(chǎn)物在有機(jī)溶液中的溶解程度以確定醇解時(shí)間。在醇解反應(yīng)的后期,每半小時(shí)取一次醇解液,將樣品冷卻至室溫后放入等體積比的94號(hào)汽油和二甲苯混合溶液中進(jìn)行溶解圖3為經(jīng)減壓蒸餾處理后的醇解廢液用量對(duì)醇解時(shí)間的影響。從醇解曲線中可以看出,隨著醇解廢液用量的增加,醇解時(shí)間逐漸增加,當(dāng)醇解廢液用量在10%~40%范圍內(nèi)時(shí),反應(yīng)時(shí)間的增加速率平緩,反應(yīng)時(shí)間相差較小;當(dāng)醇解廢液用量比例超出40%時(shí),反應(yīng)時(shí)間明顯增加,同時(shí),醇解廢液中的成分復(fù)雜,反應(yīng)時(shí)間越長,醇解產(chǎn)物之間發(fā)生聚合的可能性越大,不利于得到較純凈單一的醇解產(chǎn)物BHET單體。為保證醇解產(chǎn)物較單一純凈,同時(shí)降低時(shí)間成本,因此醇解廢液的用量不應(yīng)超出40%。2.3醇解產(chǎn)物的平均分子量按照GB12008.3-89聚醚多元醇羥值測(cè)定法對(duì)醇解產(chǎn)物進(jìn)行羥值測(cè)定,并根據(jù)端基分析法計(jì)算出醇解產(chǎn)物的平均分子量,如表2所示。通過分析表2可知,當(dāng)醇解廢液用量在10%~40%范圍內(nèi)時(shí),醇解液中的乙二醇理論含量已可促使醇解反應(yīng)的進(jìn)行,因此所得到的醇解產(chǎn)物的平均分子量差異不大,且與BHET單體較接近,判斷醇解產(chǎn)物的主要成分為BHET單體,含有少量的二聚體,產(chǎn)物較純凈。2.4醇解產(chǎn)物的熱重分析熱重曲線的外推基線與曲線最大斜率處切線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度即為該物質(zhì)熱失重的初始分解溫度,該溫度反映材料的熱穩(wěn)定性圖4為處理后的醇解廢液與乙二醇不同比例混合后用于再醇解滌綸面料所得到的醇解產(chǎn)物的熱失重曲線。表3為醇解產(chǎn)物的熱重分析參數(shù)。由圖4可知,當(dāng)醇解廢液的含量為0,20%,30%,40%和50%時(shí)所得到的醇解產(chǎn)物熱失重過程大體上可以分為兩個(gè)階段,分別為170~360℃和370~500℃兩個(gè)溫度范圍。隨著醇解廢液的添加比例依次增加,所對(duì)應(yīng)的醇解產(chǎn)物分別從172.91,174.46,178.72,169.13和156.34℃處出現(xiàn)明顯的質(zhì)量損失,第一階段為BHET單體中酯鍵裂解的過程。對(duì)照表3可發(fā)現(xiàn)4種面料的醇解產(chǎn)物BHET的質(zhì)量損失分別為49.08%,48.31%,48.22%,42.18%和37.80%。醇解產(chǎn)物的熱穩(wěn)定性越好,越有利于后續(xù)產(chǎn)品的開發(fā)3廢液用量對(duì)醇解產(chǎn)物粒徑及轉(zhuǎn)化率的影響經(jīng)減壓蒸餾處理后的醇解廢液與乙二醇不同比例混合后用于再醇解滌綸面料,對(duì)得到的醇解產(chǎn)物進(jìn)行比較分析,得出如下結(jié)論:(1)經(jīng)處理后的醇解液與乙二醇不同比例混合后可用于再醇解滌綸面料,但隨著廢液添加量的增加,產(chǎn)物BHET的產(chǎn)率逐漸降低,醇解時(shí)間增長,為適應(yīng)于大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn),因此醇解廢液的較優(yōu)添加量為30%。(2)醇解廢液的添加量為30%時(shí),醇解產(chǎn)物具有較好的熱穩(wěn)定性,有利于后續(xù)產(chǎn)品聚氨酯泡沫的制備。(3)醇解廢液的添加量為30%,此時(shí)醇解產(chǎn)物的平均分子量為257.02g/mol,與BHET單體的分子量相接近,同時(shí)醇解產(chǎn)物中BHET單體的含量為48.22%,此時(shí)產(chǎn)物較純凈。表1為處理后的醇解廢液與乙二醇不同比例混合后用于再醇解滌綸面料所得到的醇解產(chǎn)物的質(zhì)量。隨著廢液用量的增加,轉(zhuǎn)化率呈下降趨勢(shì)。當(dāng)醇解廢液比例在10%~40%范圍內(nèi),醇解液中的乙二醇理論含量已可促使醇解反應(yīng)向正方向進(jìn)行,此時(shí)的轉(zhuǎn)化率基本穩(wěn)定,但當(dāng)醇解廢液含量超出50%時(shí),隨著乙二醇含量降低,轉(zhuǎn)化率下降明顯