廢棄鋁塑復合物界面解離作用研究.pdf

1、鋁塑復合物是由鋁箔與塑料經(jīng)一定復合工藝層合在一起且具有包裝特性的功能材料。我國年均消費含這種材料的食品包裝超過40萬噸，但年回收率僅有10％-20%，這種復合材料是優(yōu)質(zhì)的可再生資源，其一旦被廢棄，不僅會對環(huán)境造成污染，同時還造成資源的極大浪費。目前廢棄鋁塑復合物的分離尚處于工藝研究階段，考察不同的分離劑、不同的分離條件對分離效率影響，在此基礎(chǔ)上還需要對廢棄鋁塑復合物解離理論進行完善，努力創(chuàng)建綠色環(huán)保與資源節(jié)約型社會。
　　本課題首

2、先對鋁塑復合物界面解離特征及其機理進行研究。測定鋁塑復合物及其組成的厚度及物理分離率，表征鋁塑復合物結(jié)構(gòu)特點及分析分離特點；對解離后的鋁塑分離劑以及從其中抽濾出的殘渣進行紅外（FTIR）分析，發(fā)現(xiàn)了氧化膠黏結(jié)構(gòu)基團與聚乙烯碎片；研究解離因素對分離過程的影響，結(jié)果表明溶解度參數(shù)與塑料相近的溶劑為分離的核心組分，乙醇、水能使該溶劑有效作用于鋁塑界面，溫度、轉(zhuǎn)速及溶劑極性能夠加劇鋁塑界面解離作用；對鋁塑分離界面使用掃描電鏡及光射線能譜儀（SE

3、M-EDS）進行特征分析，表征界面在分離過程中產(chǎn)生的破壞作用，并結(jié)合解離過程特征，研究界面解離作用機理，結(jié)果表明其鋁塑界面解離作用分為機械破壞作用和分子力破壞作用：在高溫與攪拌條件下，一定體積比混合溶液穿過邊界層到達界面內(nèi)部，對鋁塑界面間的機械粘接作用進行有效破壞；同時界面中的極性分子間力被具有相似色散力與偶極力的混合溶劑分子瓦解并且產(chǎn)生互溶。
　　其次進行了鋁塑分離劑特性研究。采用目視滴定法繪制了分離劑的三元相圖，存在一個單相區(qū)

4、和一個二相區(qū)；對分離劑單相區(qū)與二相區(qū)進行鋁塑分離實驗，分析其相行為對分離產(chǎn)生的影響，并研究作用機理，結(jié)果表明：乙醇降低了甲苯與水之間的界面張力，使兩組分產(chǎn)生互溶，形成單相或二相溶液。在二相區(qū)分離時，其上層液W/O分散系中存在大量以水為核心的液滴產(chǎn)生熱運動，與鋁塑復合物充分接觸，產(chǎn)生分離效果。在單相區(qū)中，數(shù)量較少的 W/O液滴與阻礙分離進行的O/W液滴均導致其極不穩(wěn)定的分離效果。對混合分離劑進行NaCl添加分離實驗，考察其對鋁塑分離的優(yōu)化

5、能力，結(jié)果表明：NaCl的加入可以降低混合溶液中液滴結(jié)構(gòu)間斥力，使液滴之間能夠進行接觸并聚集，增強了混合溶液的分離能力，并且對甲苯含量越少的體系增強作用越明顯。
　　第三，對鋁塑分離動力學及分離條件相關(guān)性進行研究。在不同溫度下測定甲苯-乙醇-水混合溶液對鋁塑復合物中塑料的溶解能力，并得出擬合度最高的固體溶解動力學修正方程：此處公式省略，使用方程的曲線表征鋁塑分離的動力學特征，結(jié)果表明：混合溶液的溶解效率隨塑料溶解量增加，呈逐漸降低

6、趨勢，同時高溫帶來高溶解性與分離效率，但是會使溶液更快達到飽和狀態(tài)和高損失率。通過對甲苯/乙醇體積比與分離時間進行回歸分析，進一步優(yōu)化分離工藝，結(jié)果表明：當分離時間最短時，甲苯/乙醇體積分數(shù)比值為0.78，并結(jié)合新的影響因素，得出最佳分離工藝為固液比0.98 g:100 mL，分離溫度60℃，甲苯-乙醇-NaCl體積配比16:20:64， NaCl溶液質(zhì)量分數(shù)12%，攪拌轉(zhuǎn)速200 rpm。
　　最后對鋁塑分離廢液進行循環(huán)回用研究

7、。對混合溶液及其各組分揮發(fā)消耗測定，分析鋁塑分離劑消耗因素，發(fā)現(xiàn)分離劑的消耗主要來自于塑料以及鋁箔粗糙的表面產(chǎn)生的吸附作用；對多次回用的分離廢液進行分離率的測定，研究分離廢液的回用性能，結(jié)果表明：分離劑的每次回用被吸附出一定量混合溶液組分，上層溶液成分體積減少使廢液分離率逐漸降低，但仍在前3次保持較高的回用性；對分離廢液的再利用的兩種工藝進行探討，發(fā)現(xiàn)對廢液進行組分添加時，若甲苯加入的體積分數(shù)超過原始混合溶液中的體積分數(shù)，則可以使分離廢