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技术问答

活性炭在有色废旧聚酯降解产物脱色方面的应用

发布时间:2021-11-05点击:

快盈lV500 摘要:应用活性炭对废旧有色聚酯织物降解产物进行脱色处理,并通过白度值仪测定对脱色效果进行表征。通过分析降解产物与活性炭质量比、脱色温度、脱色时间等3个主要影响因素对降解产物白度值值的影响,结果表明:在降解产物与活性炭质量比为1:1.5、脱色温度为80℃、脱色时间60min的条件下,用活性炭处理有色聚酯织物的降解产物效果显著,白度值可由未处理时的9.6%提高到72.55%。

聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET),具有独特的物理化学性能广泛应用于纺织领域等,由于PET用量增加及自身自然分解难度大的特点中,造成废弃PET产品囤积,不利于环境保护。废弃PET纺织品的回收利用不仅可以碱轻对环境产生的污染,同时节约大量资源。废旧纺织品的回收再利用受到广泛关注。

有色废弃PET产品由于色泽的影响,其应用范围受到了很大的限制。废弃PET回收方法一般分为物理回收法和化学回收法印。分别应用N,N-快盈lV500二甲基甲酰胺(DMF)和二甲亚砜(DMSO)对废旧有色PET织物直接进行脱色,均可获得较高的脱色率。对有色废弃PET纤维采用超临界甲醇在反应温度为265℃、反应压力为11MPa条件下,解聚30min后,再用溶解-热过滤-沉析的方法脱色提纯,可以将PET废料中的分散染料有效去除。

快盈lV500 本研究利用乙二醇醇解法对有色废旧PET织物进行降解处理,然后利用活性炭进行物理吸附,可以较好的去处废弃织物中的染料及杂质,后得到的降解产物对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)可以获得较高的纯度和白度值,为后续道产品开发提供了较高的可行性,实现了废旧资源再利用,同时降低了环境污染。

快盈lV500 1 实验部分

1.1 材料

乙二醇、乙酸锌、活性炭,均为分析纯,国药集团化学试剂股份有限公司;废弃分散染料染色的聚酯织物,波司登国际控股有限公司提供。

1.2 脱色效果评价

快盈lV500 白度为白光(可见光)在物体上的总体反射率和各波段长反射的均匀程度,以白色含有量的百分率表示。氧化镁和硫酸钡通常被认为是理想的白色。白度的大小主要取决于总体反射率和反射均匀程度的大小。脱色效果主要根据脱色处理后所得降解产物的白度值大小来评价。

快盈lV500 1.3 实验方法

1.3.1 醇解有色废弃PET织物

将0.4g乙酸锌和400g乙二醇放人带有温度计、搅拌棒、冷凝管并充有氮气保护的四口烧瓶平中,加热使乙酸锌完全溶解于乙二醉溶液中,将剪碎的废弃涤纶织物放人四口烧瓶中,然后继续加热保持温度在196℃,持续反应3h,整个反应过程保持搅拌和氮气通人。反应结束后,在氮气环境下,当反应液体温度降至140℃以下,取下备用,将冷却后的反应混合液体用去离子水稀释至一定体积,然后置于80℃以上温度水浴锅中加热20~30min后立即真空抽滤,如此连续抽滤3次尽可能除去降解产物中杂质后将所得滤液置于10℃环境中冷却结晶24h,后将所得结晶物放于60~65℃真空干燥箱中干燥12h,制得的降解产物为针状晶体。

快盈lV500 1.3.2 脱色

将上述得到的降解产物与活性炭以一定比例溶解于200mL去离子水中,在一定温度范围内处理一段时间,然后直接过滤,收集过滤所得的活性炭干燥备用,将滤液置于5~10℃环境中冷却结晶后抽滤,然后将所得产物放于60~65℃真空干燥箱中干燥后,采用白度值测试仪(CR-14型,日本仪器公司)测试并记录每组样品的白度值。

快盈lV500 2 结果与讨论

快盈lV500 2.1 醇解产物的红外分析

降解产物的红外谱图见图1。从图可知,3425.4lcm-1处的吸收峰是羟基的特征峰;2968.08cm-1处的吸收峰是苯环上羟基的特征峰,表明所分析物的结构中有苯环存在,1713.36cm-1快盈lV500处的吸收峰是羰基的特征峰,因此可得,所得降解产物的官能团与BHET的相对应。

活性炭在有色废旧聚酯降解产物脱色方面的应用

2.2 降解产物与活性炭质量比对脱色效果的影响

快盈lV500 设定降解产物与活性炭质量比在1:0.5到1:2.5之间,脱色温度80℃,处理时间为60min,探究降解产物与活性炭质量比对产物白度值的影响,测得降解产物未脱色时的白度值为9.6%。

降解产物与活性炭质量比对其白度值的影响图见图2。从图可知,当降解产物与活性炭质量比小于1:1.5时,随着活性炭用量逐渐增加,降解产物白度值随之显著增加。但是当其质量比超过1:1.5时,降解产物白度值增加缓慢,基本趋于一致。这是由于当降解产物与活性炭质量比小于1:1.5时,随着活性炭用量的不断增加,对染料分子的吸附能力逐渐增加,染料浓度迅速降低,因此白度值可以显著增加。然而,继续增加活性炭用量,溶液中染料分子浓度已降至较低,染料已被活性炭吸附殆尽,降解产物的白度值趋于稳定。因此,当降解产物与活性炭质量比为1:1.5时,白度值已达72. 55%,已经可以达到后续再利用的要求。除此,如果活性炭的用量继续增加,虽然白度值仍有提高,但是增幅不是很明显,与此同时提高了成本。因此,选择降解产物与活性炭质量比较佳值为1:1.5。

活性炭在有色废旧聚酯降解产物脱色方面的应用

2.3 处理温度对脱色效果的影响

降解产物与活性炭质量比为1:1.5,脱色时间为60min,探究不同脱色温度对降解产物白度值的影响,在实验中,为使降解产物能够完全溶解于水中选择较低温度为75℃。脱色温度对降解产物白度值的影响图见图3。从图3可知,当处理温度为75℃时,降解产物的白度值已达54.18%;继续升温,降解产物白度值的增加幅度减小,后白度值基本趋于平衡,可见在此温度范围内温度对于其白度值的影响不是很大;随着温度不断提高,降解产物晶体逐渐溶于水中,其中染料分子随温度升高热运动加快,增加了其与活性炭的接触机会,因此最初阶段表现为降解产物白度值增加,但随着温度继续增加,这一作用增强趋势逐渐减弱,白度值增加不明显。温度为80℃时,白度值可达72.55%,已远远高于标准白板白度值,完全满足后续生产要求。综上所述,选择较佳脱色温度为80℃。

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2.4 处理时间对脱色效果的影响

降解产物与活性炭质量比为1:1.5,脱色温度为80℃,探究脱色时间对降解产物白度值的影响。活性炭吸附时间对降解产物白度值的影响图见图4。从图可知,当活性炭吸附时为20min时,白度值从未处理的9.6%增加至63.2%,当吸附时间在60min时,白度值达到72.55%,已高于白板校准值。随着时间的继续延长,白度值仍继续增加但增幅逐渐减弱。综合考虑选择较佳脱色时间为60min。

活性炭在有色废旧聚酯降解产物脱色方面的应用

当降解产物与活性炭质量比为1:1.5,脱色时间为60min,温度为80℃时,利用活性炭进行脱色处理,降解产物白度值值可达72.55%,脱色效果明显。

3 结论

采用乙二醇醇解法对色废弃PET在196℃条件下解聚3h,后所得降解产物为针状晶体,然后利用活性炭进行脱色处理,较佳工艺条件为:降解产物与活性炭质量比为1:1.5、脱色温度为80℃、脱色时间60min,经活性炭处理后,可以有效地去除降解产物中的染料和少量低聚物,降解产物的白度值 由未处理时的9.6%经处理后高达到72.55%,改善作用显著,提高了降解产物在后加工过程中的可行性,实现了废弃PET再循环利用。