廢舊光盤化學(xué)處理工藝探討及優(yōu)化

鄭呂哲 楊 莉

(南昌航空大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，江西 南昌 330063)

對于廢舊光盤的處理目前主要集中在回收聚碳酸酯上[1-3]，所用到的方法有物理法、化學(xué)和生物法，其中化學(xué)法能夠?qū)⒐獗P的印刷層、保護(hù)層與反射層有效分離，最終回收占光盤質(zhì)量98%的聚碳酸酯，具有一定的優(yōu)勢，應(yīng)用范圍比較廣泛。本文在以前工作的基礎(chǔ)上[4]，采用次氯酸鈉和氫氧化鈉為堿式鹽溶液，改變濃度后作為化學(xué)洗脫液，將印刷層、保護(hù)層剝離下來，得到聚碳酸酯基盤，1,2-二氯乙烷為溶劑，乙醇為反沉淀劑，將聚碳酸酯基盤溶解-反沉淀，得到純度比較高的聚碳酸酯粗顆粒。重點(diǎn)研究了堿式鹽溶液濃度對化學(xué)洗脫的影響，溶解-反沉淀后1,2-二氯乙烷和乙醇混合廢液的分離回收。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

本實(shí)驗(yàn)采用藥品和原料如表1.1所示，所采用的主要儀器如表1.2所示。

表1.1 試劑及生產(chǎn)廠家一覽表

表1.2 實(shí)驗(yàn)主要儀器一覽表

1.2 試劑配制

堿式鹽溶液由次氯酸鈉和氫氧化鈉組成，兩者的質(zhì)量比為6:4，配制成10%、15%和20%的化學(xué)洗脫液。

1.3 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)化學(xué)洗脫液處理光盤

將廢舊光盤分別剪碎成4塊和8塊，放入不同濃度的化學(xué)洗脫液后，放置在水浴恒溫振蕩器中，溫度保持在80℃，振蕩頻率為100r/min，分別記錄保護(hù)層、印刷層剝離時(shí)間，同時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

(2)溶解-沉淀法回收聚碳酸酯

聚碳酸酯基盤與1,2-二氯乙烷的固液比為1：15，待聚碳酸酯溶解后，過濾，去除不溶的濾渣，再于濾液中加入等體積的乙醇，待聚碳酸酯顆粒沉淀下來后，過濾，分離出和混合廢液。

(3)混合廢液的分離回收

混合廢液由1,2-二氯乙烷和乙醇組成，在混合廢液中加入等體積水，利用1,2-二氯乙烷不溶于水而乙醇與水形成穩(wěn)定的恒沸液的特點(diǎn)，將1,2-二氯乙烷與乙醇水溶液分離，計(jì)算回收率。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 堿式鹽濃度對洗脫效果的影響

在實(shí)驗(yàn)中，使用10%、15%、20%這三種濃度的洗脫液對光盤洗脫完成時(shí)間影響不大，均在35min左右，但是洗脫時(shí)的狀態(tài)有明顯差異。10%的洗脫液洗脫效果較差，洗脫后光盤上依然存在著一層塑料薄膜，需要物理方法才能洗去，從而增加了洗脫流程；20%的洗脫液洗脫效果好，沒有塑料薄膜附著，但是洗脫力過強(qiáng)，使原光盤上的包裝紙洗脫溶解成為小顆粒狀，并從光盤上溶解下部分染色劑，使洗脫廢液的處理變得困難，而且不能重復(fù)利用；15%的洗脫液洗脫效果適中，既不會(huì)出現(xiàn)洗脫不完全，也不會(huì)出現(xiàn)洗脫過度的情況，洗脫下的表面層為長條狀，洗脫廢液澄清，將表面層過濾后，洗脫廢液可以重新利用，但洗脫下的雜質(zhì)會(huì)在燒杯底部結(jié)塊。

綜上所述，從洗脫效果和廢液處理回用兩方面來說，洗脫液濃度為15%最為適宜。

2.2 聚碳酸酯基盤溶解-反沉淀

取4種不同質(zhì)量的洗脫后的聚碳酸酯基盤，在用1,2-二氯乙烷溶解聚碳酸酯基盤時(shí)，在5個(gè)小時(shí)內(nèi)大部分光盤基盤溶解，但還是有小部分與雜質(zhì)結(jié)成塊而未溶解，導(dǎo)致溶解時(shí)間極長。在溶解時(shí)，剪成小塊(即為剪碎成8塊的光盤)的光盤基盤前期溶解速度快，但更容易結(jié)成塊，使小塊的光盤基盤溶解速度在前期顯得較慢；大塊(即為剪碎成4塊的光盤)的光盤基盤雖然前期溶解速度慢，但是結(jié)塊較小，使大塊的光盤基盤溶解速度在前期顯得較快。但是，5h后兩種大小光盤溶解率一樣，雜質(zhì)都成為小塊白色懸浮物，在1,2-二氯乙烷中加入乙醇時(shí)，析出迅速，并且在溶液內(nèi)形成絮狀沉淀物，在過濾干燥后變?yōu)榉勰?，視為純凈的聚碳酸酯粗顆粒，平均回收率達(dá)到75.4%左右。

回收聚碳酸酯后的1,2-二氯乙烷和乙醇混合廢液加入等體積的水，常溫下振蕩1h，靜置5h，在分液漏斗中回收1,2-二氯乙烷，回收液顏色澄清，平均回收率可達(dá)到75.0%，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 1,2-二氯乙烷回收情況一覽表

2.3 討論

實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)化學(xué)洗脫時(shí)次氯酸鈉有分解的現(xiàn)象，這是因?yàn)榇温人徕c的沸點(diǎn)是40℃，在加熱的情況下回緩慢分解為NaCl和O2，實(shí)驗(yàn)中容器的密封效果不好，導(dǎo)致次氯酸鈉邊反應(yīng)邊分解，使得洗脫時(shí)間延長。另外，即使不加熱，次氯酸鈉溶于水后也易生成NaOH和次氯酸，穩(wěn)定性較差，因此，選擇合適的洗脫液是未來發(fā)展的方向。

1,2-二氯乙烷易揮發(fā)，溶解-反沉淀反應(yīng)時(shí)也未能進(jìn)行很好的密封，導(dǎo)致相當(dāng)一部分1,2-二氯乙烷揮發(fā)，從而導(dǎo)致回收率下降。另外，1,2-二氯乙烷揮發(fā)后形成的蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限5.8%～15.9%(體積)。因此，溶解時(shí)容器必須有良好的密封，既能夠增大溶解效果，又能夠有效避免爆炸危險(xiǎn)。

溶解過程中發(fā)現(xiàn)存在小部分的聚碳酸酯依然在雜質(zhì)中，被雜質(zhì)包裹而未溶解，因此，可探索選擇復(fù)合溶劑來溶解聚碳酸酯基盤，將包裹的聚碳酸酯也一并溶解出來。

3 結(jié)論

(1)廢舊光盤化學(xué)洗脫液用次氯酸鈉和氫氧化鈉配制而成，濃度為15%時(shí)洗脫效果比較好，洗脫時(shí)間為35min。

(2)利用1,2-二氯乙烷溶解聚碳酸酯基盤，再用乙醇反沉淀，溶解時(shí)間為5h，聚碳酸酯粗顆粒的回收率為75.4%，1,2-二氯乙烷回收率為75%。

[1]楊清林,謝生友,羅奎,等.保護(hù)性光盤脫層處理劑的初步研究[J]重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,14(4):105-106,116.

[2]郭寶華,徐曉琳,徐永祥,等.光盤級聚碳酸酯(PC)的回收利用技術(shù)[J].塑料行業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和新技術(shù)開發(fā)論文集,15-22.

[3]顧彥龍,楊宏洲,鄧友全,等.離子液體中聚碳酸酯光盤的降解—碳酸二苯酯的回收[J].化學(xué)學(xué)報(bào),2002,60(4):753-757.

[4]邱賢華,楊莉.廢舊光盤化學(xué)法處理回收聚碳酸酯探討[J].環(huán)境污染與防治(網(wǎng)絡(luò)版),2013,11:1-7.