废旧泡沫塑料的回收利用

２０１０年第１２期第３７卷总第２１２期广东化工

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废旧泡沫塑料的回收利用

林玲，江秀明，李仕昆，孔风燕（韩山师范学院化学系，广东潮州５２１０４１）

随要】将废暇泡沫磺化制备聚苯乙烯磺酸及其钠盐，目标产品是具有良好絮凝性能的助凝剂。以产品和聚合硫酸铁对陶瓷废水进行絮凝净化试验，取得了良好效果，并研究了最佳实验条件。结果表明，使用磷者可以提高絮凝效果，用聚苯乙烯磺酸钠作为助凝剂的处理成本低积方法简单，值得推广应甩。这对废旧泡沫的回收利用有明显的效果，减少对环境的危害。ｆ关键词】废泡沫塑辩；聚苯乙烯磺酸钠；絮凝剂；磺化反应【中圈分类号】Ｘ５【文献标识码】Ａ【文章编罨１１００７－１８６５（２０１０）１２－００８７－０２

ＷａｓｔｅＦｏａｍｅｄＰｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅＲｅｃｙｃｌｉｎｇａｎｄＲｅｃｌａｍａｔｉｏｎ

ＬｉｎＬｉｎｇ，ＪｉａｎｇＸｉｕｍｉｎｇ，ＬｉＳｈｉｋｕｎ，ＫｏｎｇＦｅｎｇｙａｎ

（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，ＨａｎＳｈａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｏ主ｈｏｕ５２１０４１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄａｎｄｉｔｓｓｏｄｉｕｍｓａｌｔｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｗａｓｔｅｆｏａｍｅｄｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ．Ｔｈｅｇｏａｌｐｒｏｄｕｃｔｗａｓｔｈｅａｓｓｉｓｔａｎｔｓｏｆｃｏａｇｕｌａｎｔ．Ｉｔｗａｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔｔｏｔｒｅａｔｔｈｅｃｅｒａｍｉｃｓｗａｓｔｅｗａｔｅｒｂｙｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄａｎｄｐｏｌｙｆｅｒｒｉｅｓｕｌｆａｔｅ，ｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ

ｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｕｓｅｏｆｔｈｅｍｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｎｇ，ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎｉｃａｃｉｄａｎｄｉｔｓｓｏｄｉｕｍｓａｌｔｗｏｒｔｈａｐｐｌｙｉｎｇｆｏｒｉｔｓｃｏｓｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｓｉｍｐｌｅａｓｔｈｅａｓｓｉｓｔａｎｔｓｏｆｃｏａｇｕｌａｎｔ．Ｔｈｅｒｅｃｙｃｌｉｎｇｏｆｗａｓｔｅｆｏａｍｈａｄａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｆｆｅｃｔ，ｒｅｄｕｃｉｎｇｈａｒｍｔｏｔｈｅ

ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｓｔｅｆｏａｍｅｄｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ；ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｕｒｉｃａｃｉｄａｎｄｉｔｓｓｏｄｉｕｍｓａｌｔ；ｆｌｏｃｃｕｌｅｎｔｓｕｌｆｏｎａｔｉｏｎ

废聚苯乙烯泡沫塑料又称泡沫塑料，由聚苯乙烯（Ｐｓ）、阻燃剂和发泡剂组成【ｌｌ，因具有质轻、防潮、隔热等众多性能被广泛用作包装材料、生活用品及工业用材等。但废弃的塑料制品，特别是聚苯乙烯泡沫塑料泛滥成灾，给我们的环境造成的污染是触目惊心的。作为包装材料、快餐用的聚苯乙烯泡沫塑料年产量巨大，而废弃不用后，在常温下很难裂解和降解。如深埋，则会破坏七壤结构，使粮食作物减产。如简单焚烧处理，则又会严重污染空气及大气环境¨ｉ。对废弃聚苯乙烯泡沫塑料进行回收，改性并加以利用既町变废为宝，且应用于其他领域，降低污染程度的同时可发挥更大的作用。潮州陶瓷业蓬勃发展，陶瓷企业不断增加，陶瓷企业的环保问题，日益成为公众关注的课题。目前，陶瓷业的重点是抓住陶瓷废水处理。陶瓷废水与生产工艺，生产产品特点有关，其污染因子与水质指标基本相同。通过查阅资料，陶瓷废水含有大尾固体悬浮物，色度偏高，属商浊度生产废水。陶瓷泥浆生产工艺在中碎工序中加入了增浓剂，废水更难沉降了。絮凝技术足目前国内外普遍用来提高水质处理效率的一种既经济又简便的水处理技术，所以陶瓷废水处理必须采用混凝过程【ｊＪ。此实验就足利用废弃聚苯乙烯为原料，以浓硫酸为磺化剂，在催化剂的作用下将聚苯乙烯变为助凝剂聚苯乙烯磺酸钠（ＮａＰＳＳ），与聚合硫酸铁絮凝剂一起处理陶瓷废水。１实验部分１．１反应原理一１＋８ｑ可一８０４可印∈）１．２实验流程图从处理废旧聚苯乙烯到处理废水的整个实验的流程如图１所示。

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察囊霸弈害驾一磊裂棠化絮凝剂和产品———。’’的废水

图１实验流程Ｆｉｇ．１Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｌｏｗｃｈａｒｔ

２实验部分２．１主要实验原料与仪器原料：废弃聚苯乙烯泡沫翅料、９８％浓硫酸、硫酸银、氧化钙、甲醇、二甲苯、盐酸、氢氧化钾等均为分析纯。聚合硫酸铁、陶瓷废水。仪器：布氏漏斗、抽滤机、电热套、电搅拌器、真空干燥箱；Ｎｉｃｏｌｅｔｌ２００红外光谱仪。２．２实验方法

２．２．１废旧泡沫的磺化一聚苯乙烯磺酸的制备将废旧泡沫洗净后用粉碎机或人工粉碎（粒径＜２ｒａｍ）。在粉碎好的泡沫中加入一定量的９８％浓硫酸、催化剂（比值约为１０：７０：１）进行混合，在８０℃下水浴加热３ｈ后，反应完毕，

得到咖啡色粘稠状液体。２．２．２絮凝剂聚苯乙烯磺酸钠的制备在磺化所得的稠状液体中加入一定量蒸馏水稀释，至洗液ｐＨ＝７—８，搅拌、溶解团状物后滤去杂物颗粒，然后用２％的饱和ＣａＣｌ２盐析，将粗产品再加入适当过量的ＮａＯＨ溶液（使

溶液呈弱碱性），经过滤提纯、干燥（在１０５℃下烘干３～５ｈ），便＿ＨＪ得到白色粉末状聚苯乙烯磺酸钠纯品。２＿２．３磺化度测试

以酚酞为指示剂，用酸碱滴定法计算产物磺化度，称取０．０５ｇ粉末状聚苯乙烯磺酸钠，加入适量甲醇、甲苯之比为９：

ｌ的溶液，再加入１９ＩｎＬ的０．０１４９ｍｏｌ／Ｌ的ＫＯＨ溶液搅拌ｌＯｍｉｎ，待反应完全后用已知浓度的标准盐酸溶液反滴定，然后

【收稿日期】２０１０—１０—１０［基金项目】２０１０年韩山师范学院学生课外科研立项资助项目【作者简介】／ｊＣｇ玲（１９８８一），女，广东潮州人，在读本科，主要从事治理污染和环保相关产业的研究。

子子万方数据８８广东化工ＷＷＷ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｒｎ２０１０年第１２期第３７卷总第２１２期

根据公式：Ａ％＝ｐＮ／｛【Ｖ．Ｎ＋（珊一Ｖ－Ｎ‘ＭＩ）】／Ｍ２｝－１００％式中：Ａ％为磺化度（摩尔百分数）；Ｖ为ＮａＯＨ用量（Ｌ）；Ⅳ为ＮａＯＨ摩尔浓度（ｍｏｌ／Ｌ）；脚为ＳＰＳ质量（ｇ）；Ｍ１为磺化聚苯乙烯链节分子量，１８４，ｉ．Ｍ２为未磺化聚苯乙烯链节分子量，１０４。即叮算出磺化度ｐＪ。２．２．４产品结构分析将提纯干燥后的产品制成薄膜样品，用傅立叶变换红外光谱仪ＫＢｒ压片法进行分析其表征其结构【ｂＪ。２．２．５废水混凝处理实验

分别取阳离子废水水样（陶瓷废水）１００ｍＬ干５００ｍＬ烧杯中，测出吸光度彳，凋ｐＨ至６－８，分别加入一定量聚合硫酸铁絮凝剂、各类改性溶液，用磁力搅拌器高速搅拌５ｒａｉｎ，再

中速搅拌３ｍｉｎ，静置一段时间后，用取液器取上清液按标准法测其吸光度。３结果讨论

３．１产品的制备与性能利用Ｎｅｉｈｏｆ法磺化ＰＳ，在９８％Ｈ２Ｓ０４中磺化Ｐｓ使之成为聚苯乙烯磺酸（ＰＳＳＡ）。控制磺化条件（时间、温度、浓度）寻找最佳反应条件：磺化剂浓硫酸：废聚苯乙烯泡沫担料：催化剂Ａ９２Ｓ０４＝１０：７０：１，反应温度８０℃，反应时间３ｈ后，得到咖啡色粘稠状液体。合成产品就是聚苯乙烯磺酸，然后用氢氧化钠中和便得到聚苯乙烯磺酸钠（ＮａＰＳＳ）。通过对合成产品的性能测定，其磺化度大约町以达到８０％左右，常温Ｆ可溶Ｆ水。３．２反应产物的结构表征

将提纯干燥后的产品，用傅立叶变换红外光谱仪ＫＢｒ压片法进行分析，谱图见图２。

波妻ｔ／ｅｍ‘图２磺化反应前后的ＩＲＦｉｇ．２ＡｒｏｕｎｄｓｕｌｆｏｎａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎＩＲｃｈａｒｔ

从图中可以看出６９６、７５４、１３８３、１６１６ｃｍ。１等附近为苯环的特征吸收峰。５３８ｃｍ＂‘处为对位取代苯环一ＣＨ的面外振动吸收峰；８３３ｃｍ。为ｌ，４一二取代苯的特征吸收峰；２９２６ｃｍ。处为甲基、亚甲基的伸缩振动峰；面磺化后的Ｐｓ在Ｉ１２６、１０１９

ｃｍ。处出现了２新峰。１１２６ｃｍ。处为磺酸根中Ｓ＝Ｏ的反对称振动的吸收峰；１０１９ｃｍ－ｌ处为磺酸根中Ｓ＝Ｏ的对称振动的吸收峰；３５４１、３６０３ｃｍ。１处为磺酸钠吸水后产生的吸收峰。表

明目标产物的苯环上引入了一ｓＯＲ（磺酸或其盐）基团ｐＪ。

３．３ｐＨ对絮凝效果的影响

取陶瓷废水，稀释１０倍，加入定量的聚合硫酸铁和聚苯乙烯磺酸钠，搅拌静置３０ｍｉｎ，在波长３５０Ｆ，测吸光度。从图３可看出，絮凝剂在ｐＨ为８－１１的范围内吸光度均可降低，甚至强碱性条件Ｆ优异的混凝除浊性能。实验中，ｐＨ

在７以前，净化后的废水仍浑浊，没有分层；而ｐＨ＞７后，净化后的废水均分层，上层为清液，下层为橙黄色絮状沉淀。从图１曲线可以看出ｐＨ＝８时，吸光率最低，此时为最佳净水条

件。３．４聚苯乙烯磺酸钠与聚合硫酸铁处理陶瓷工业污水试验

取陶瓷废水，按废水混凝处理方法，一组加入聚铁混凝剂，另一组加入聚苯乙烯磺酸钠为助凝剂，再加入与第一组同量的聚铁混凝剂，处理后测定吸光度（测定波长为５５０ａｍ，１０

ｍｍ

比色皿，ｐＨ未经调整）１７ｊ。结果见图４。

ｐＨ图３废水ｐＨ对絮凝的影响Ｆｉｇ．３ＷａｓｔｅｗａｔｅｒｐＨｔＯｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅ

投加量／ｍｇＡ・投加聚铁溶液Ｂ一投加聚铁溶液与聚苯乙烯磺酸钠图４投加量对絮凝效果的影响

Ｆｉｇ．４Ｔｈｒｏｗｓｔｈｅｉｎｃｒｅｍｅｎｔｔｏｔｈｅｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅ

图４表明，在相同的时间内使吸光度降到最低时，使用聚铁溶液的聚铁的最佳投入量为１０ｍｇ。然后通过对比没加聚苯乙烯磺酸钠与有加聚苯乙烯磺酸钠时废水水样的效果，可见加入聚苯乙烯磺酸钠能大大降低吸光度。说明聚苯乙烯磺酸钠是一种不错的助凝剂。可以有效提高絮凝剂肘废水的处理效果。４结论

（１）用硫酸银做催化剂可在短时间内得到磺化度较高的聚苯乙烯磺酸钠；此方法合理可行并为消除自色枵染提供了一种新的有效途径。（２）该工艺方法的研究采用了计量的硫酸，原料来源广，废水处理简单，污染小和处理成本低等特点，使工业化利用废物处理陶瓷废水成为可能。（３）在废水的处理的过程中加入少量的产物做助凝剂，对聚合硫酸铁的絮凝净水有明显效果。

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