废旧光盘化学处理工艺探讨及优化

2014-03-18郑吕哲

江西化工 2014年2期

郑吕哲杨莉

(南昌航空大学环境与化学工程学院，江西南昌 330063)

对于废旧光盘的处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、化学和生物法，其中化学法能够将光盘的印刷层、保护层与反射层有效分离，最终回收占光盘质量98%的聚碳酸酯，具有一定的优势，应用范围比较广泛。本文在以前工作的基础上[4]，采用次氯酸钠和氢氧化钠为碱式盐溶液，改变浓度后作为化学洗脱液，将印刷层、保护层剥离下来，得到聚碳酸酯基盘，1,2-二氯乙烷为溶剂，乙醇为反沉淀剂，将聚碳酸酯基盘溶解-反沉淀，得到纯度比较高的聚碳酸酯粗颗粒。重点研究了碱式盐溶液浓度对化学洗脱的影响，溶解-反沉淀后1,2-二氯乙烷和乙醇混合废液的分离回收。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

本实验采用药品和原料如表1.1所示，所采用的主要仪器如表1.2所示。

表1.1 试剂及生产厂家一览表

表1.2 实验主要仪器一览表

1.2 试剂配制

碱式盐溶液由次氯酸钠和氢氧化钠组成，两者的质量比为6:4，配制成10%、15%和20%的化学洗脱液。

1.3 实验步骤

(1)化学洗脱液处理光盘

将废旧光盘分别剪碎成4块和8块，放入不同浓度的化学洗脱液后，放置在水浴恒温振荡器中，温度保持在80℃，振荡频率为100r/min，分别记录保护层、印刷层剥离时间，同时观察实验现象。

(2)溶解-沉淀法回收聚碳酸酯

聚碳酸酯基盘与1,2-二氯乙烷的固液比为1：15，待聚碳酸酯溶解后，过滤，去除不溶的滤渣，再于滤液中加入等体积的乙醇，待聚碳酸酯颗粒沉淀下来后，过滤，分离出和混合废液。

(3)混合废液的分离回收

混合废液由1,2-二氯乙烷和乙醇组成，在混合废液中加入等体积水，利用1,2-二氯乙烷不溶于水而乙醇与水形成稳定的恒沸液的特点，将1,2-二氯乙烷与乙醇水溶液分离，计算回收率。

2 实验结果与讨论

2.1 碱式盐浓度对洗脱效果的影响

在实验中，使用10%、15%、20%这三种浓度的洗脱液对光盘洗脱完成时间影响不大，均在35min左右，但是洗脱时的状态有明显差异。10%的洗脱液洗脱效果较差，洗脱后光盘上依然存在着一层塑料薄膜，需要物理方法才能洗去，从而增加了洗脱流程；20%的洗脱液洗脱效果好，没有塑料薄膜附着，但是洗脱力过强，使原光盘上的包装纸洗脱溶解成为小颗粒状，并从光盘上溶解下部分染色剂，使洗脱废液的处理变得困难，而且不能重复利用；15%的洗脱液洗脱效果适中，既不会出现洗脱不完全，也不会出现洗脱过度的情况，洗脱下的表面层为长条状，洗脱废液澄清，将表面层过滤后，洗脱废液可以重新利用，但洗脱下的杂质会在烧杯底部结块。

综上所述，从洗脱效果和废液处理回用两方面来说，洗脱液浓度为15%最为适宜。

2.2 聚碳酸酯基盘溶解-反沉淀

取4种不同质量的洗脱后的聚碳酸酯基盘，在用1,2-二氯乙烷溶解聚碳酸酯基盘时，在5个小时内大部分光盘基盘溶解，但还是有小部分与杂质结成块而未溶解，导致溶解时间极长。在溶解时，剪成小块(即为剪碎成8块的光盘)的光盘基盘前期溶解速度快，但更容易结成块，使小块的光盘基盘溶解速度在前期显得较慢；大块(即为剪碎成4块的光盘)的光盘基盘虽然前期溶解速度慢，但是结块较小，使大块的光盘基盘溶解速度在前期显得较快。但是，5h后两种大小光盘溶解率一样，杂质都成为小块白色悬浮物，在1,2-二氯乙烷中加入乙醇时，析出迅速，并且在溶液内形成絮状沉淀物，在过滤干燥后变为粉末状，视为纯净的聚碳酸酯粗颗粒，平均回收率达到75.4%左右。

回收聚碳酸酯后的1,2-二氯乙烷和乙醇混合废液加入等体积的水，常温下振荡1h，静置5h，在分液漏斗中回收1,2-二氯乙烷，回收液颜色澄清，平均回收率可达到75.0%，具体数据如表2所示。

表2 1,2-二氯乙烷回收情况一览表

2.3 讨论

实验过程中发现化学洗脱时次氯酸钠有分解的现象，这是因为次氯酸钠的沸点是40℃，在加热的情况下回缓慢分解为NaCl和O2，实验中容器的密封效果不好，导致次氯酸钠边反应边分解，使得洗脱时间延长。另外，即使不加热，次氯酸钠溶于水后也易生成NaOH和次氯酸，稳定性较差，因此，选择合适的洗脱液是未来发展的方向。

1,2-二氯乙烷易挥发，溶解-反沉淀反应时也未能进行很好的密封，导致相当一部分1,2-二氯乙烷挥发，从而导致回收率下降。另外，1,2-二氯乙烷挥发后形成的蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限5.8%～15.9%(体积)。因此，溶解时容器必须有良好的密封，既能够增大溶解效果，又能够有效避免爆炸危险。

溶解过程中发现存在小部分的聚碳酸酯依然在杂质中，被杂质包裹而未溶解，因此，可探索选择复合溶剂来溶解聚碳酸酯基盘，将包裹的聚碳酸酯也一并溶解出来。