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铝塑复合物分离作用研究

来源: https://www.lvsufx.com 作者: 世邦机械 发布时间:2019-07-28

  铝塑复合物是由铝箔与塑料经一定复合工艺层合在一起且具有包装特性的功能材料。我国年均消费含这种材料的食品包装超过40万吨,但年回收率仅有10%-20%,这种复合材料是优质的可再生资源,其一旦被废弃,不仅会对环境造成污染,同时还造成资源的极大浪费。

  目前废弃铝塑复合物的分离尚处于工艺研究阶段,考察不同的分离剂、不同的分离条件对分离效率影响,在此基础上还需要对废弃铝塑复合物解离理论进行完善,努力创建绿色环保与资源节约型社会。本课题首先对铝塑复合物界面解离特征及其机理进行研究。测定铝塑复合物及其组成的厚度及物理分离率,表征铝塑复合物结构特点及分析分离特点;对解离后的铝塑分离剂以及从其中抽滤出的残渣进行红外(FTIR)分析,发现了氧化胶黏结构基团与聚乙烯碎片;研究解离因素对分离过程的影响,结果表明溶解度参数与塑料相近的溶剂为分离的核心组分,乙醇、水能使该溶剂有效作用于铝塑界面,温度、转速及溶剂极性能够加剧铝塑界面解离作用;对铝塑分离界面使用扫描电镜及光射线能谱仪(SEM-EDS)进行特征分析,表征界面在分离过程中产生的破坏作用,并结合解离过程特征,研究界面解离作用机理,结果表明其铝塑界面解离作用分为机械破坏作用和分子力破坏作用:在高温与搅拌条件下,一定体积比混合溶液穿过边界层到达界面内部,对铝塑界面间的机械粘接作用进行有效破坏;同时界面中的极性分子间力被具有相似色散力与偶极力的混合溶剂分子瓦解并且产生互溶。

铝塑复合物分离作用研究

  其次,进行了铝塑分离剂特性研究。采用目视滴定法绘制了分离剂的三元相图,存在一个单相区和一个二相区;对分离剂单相区与二相区进行铝塑分离实验,分析其相行为对分离产生的影响,并研究作用机理,结果表明:乙醇降低了甲苯与水之间的界面张力,使两组分产生互溶,形成单相或二相溶液。在二相区分离时,其上层液W/O分散系中存在大量以水为核心的液滴产生热运动,与铝塑复合物充分接触,产生分离效果。在单相区中,数量较少的W/O液滴与阻碍分离进行的O/W液滴均导致其极不稳定的分离效果。对混合分离剂进行NaCl添加分离实验,考察其对铝塑分离的优化能力,结果表明:NaCl的加入可以降低混合溶液中液滴结构间斥力,使液滴之间能够进行接触并聚集,增强了混合溶液的分离能力,并且对甲苯含量越少的体系增强作用越明显。

铝塑复合物分离作用研究

  第三,对铝塑分离动力学及分离条件相关性进行研究。在不同温度下测定甲苯-乙醇-水混合溶液对铝塑复合物中塑料的溶解能力,并得出拟合度最高的固体溶解动力学修正方程:55℃为2391514])17160(1[0012120.-=.S/.r;60℃为05204120])80430(1[0263670..-=.S/.r;65℃为1064.11.0-=Sr])6279.0/(1[069966.0,使用方程的曲线表征铝塑分离的动力学特征,结果表明:混合溶液的溶解效率随塑料溶解量增加,呈逐渐降低趋势,同时高温带来高溶解性与分离效率,但是会使溶液更快达到饱和状态和高损失率。通过对甲苯/乙醇体积比与分离时间进行回归分析,进一步优化分离工艺,结果表明:当分离时间最短时,甲苯/乙醇体积分数比值为0.78,并结合新的影响因素,得出最佳分离工艺为固液比0.98 g:100 mL,分离温度60℃,甲苯-乙醇-Na Cl体积配比16:20:64,NaCl溶液质量分数12%,搅拌转速200 rpm。

铝塑复合物分离作用研究

  最后,对铝塑分离废液进行循环回用研究。对混合溶液及其各组分挥发消耗测定,分析铝塑分离剂消耗因素,发现分离剂的消耗主要来自于塑料以及铝箔粗糙的表面产生的吸附作用;对多次回用的分离废液进行分离率的测定,研究分离废液的回用性能,结果表明:分离剂的每次回用被吸附出一定量混合溶液组分,上层溶液成分体积减少使废液分离率逐渐降低,但仍在前3次保持较高的回用性;对分离废液的再利用的两种工艺进行探讨,发现对废液进行组分添加时,若甲苯加入的体积分数超过原始混合溶液中的体积分数,则可以使分离废液获得与原液几乎相同的分离效果;对原液进行组分替代时,废液在两种组分中的含量逐渐增加,所组成的分离剂的分离率逐渐降低;对分离剂的消耗与分离量进行相关性分析,进行最小二乘法线性拟合,得出混合溶液的体积消耗与分离量的变化关系xy-=71.773.24,其上层溶液的体积消耗与分离量的变化关系为xy-=80.473.14,两经验方程能为原始分离溶液的使用量及消耗量以及废液中新鲜组分的添加量提供理论依据。

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