廢舊鋁塑濕法分離工藝研究

崔益順，向云剛

（四川理工學院材料與化學工程學院，四川自貢643000）

廢舊鋁塑濕法分離工藝研究

崔益順，向云剛

（四川理工學院材料與化學工程學院，四川自貢643000）

以有機溶劑浸泡的方法對鋁塑片進行分離。首先通過單因素實驗對反應介質進行篩選，采用丙酮、三氯甲烷、甲苯對鋁塑片進行浸泡，從鋁塑分離速度、鋁箔回收率和經濟角度綜合分析，得出丙酮為較優(yōu)溶劑。然后通過正交實驗討論溶劑濃度、反應溫度、攪拌強度對分離時間的影響，得出優(yōu)化工藝條件為:丙酮濃度80%，反應溫度45℃，攪拌強度150 r/min。在該條件下鋁塑分離時間20 min，鋁箔收率達18%。

廢舊鋁塑；分離；溶劑法

引言

鋁塑片（膜）由塑料和涂有粘合劑的鋁箔經熱壓封合而成，以其阻光、安全衛(wèi)生、使用方便和成本低廉的特點，廣泛應用于食品、藥品和裝飾等領域，且用量每年都在遞增［1］。目前60%以上的片劑藥品和膠囊采用鋁塑包裝，藥用PVC鋁塑以每年5%的速度增長，預計2015年將達到8萬噸。鋁塑片中鋁的質量分數約為13%～15%，塑料的質量分數約為85%～87%。其中鋁為99.5%的電解鋁，塑料硬片含85%左右的PVC樹脂［3］。據有關部門統(tǒng)計我國每年對鋁塑的需用量在800萬噸左右，且以每年20%的增幅上漲，產生的廢鋁塑包裝大于300萬噸。由于鋁箔和塑料通過熱壓或粘合后結合強度極佳，分離回收困難［4］，塑料又不易降解，因此造成了一系列環(huán)境問題，由此研究廢舊鋁塑的回收再利用具有重要的經濟價值和社會效益［5］。

目前處理廢舊鋁塑多采用焚燒的方式，燒掉其中的塑料，將鋁箔回收。這種方法雖簡單，但焚燒塑料對空氣造成了污染，且被燒掉的塑料大多品質較高，具有回收價值。當前較環(huán)保的鋁塑分離方法有［6-7］∶干法和濕法。干法利用鋁、塑的熔點不同，使塑料熱解氣化，從容器上部可以收集塑料熱解的氣態(tài)產物，下部的固體物質即為鋁箔。濕法（溶劑分離）是采用溶劑浸泡鋁塑片，破壞鋁塑間的結合力，讓鋁箔和塑料分離。

本文采用有機溶劑浸泡法進行鋁塑分離。實驗利用有機溶劑可溶脹PVC塑料的性質，使PVC塑料溶脹，從而使鋁箔脫落，將鋁箔和塑料分別回收利用，而有機溶劑可重復使用，減少了對環(huán)境的污染。研究目的是從常見的有機溶劑中，尋找一種可用于鋁塑分離的介質，要求其反應時間短，鋁箔收率高且反應條件溫和易于操作。先通過單因素實驗對有機溶劑進行篩選，得到較優(yōu)的分離介質，再通過正交實驗分析確定該介質進行鋁塑分離的優(yōu)化工藝條件。

1 實驗部分

1.1 工藝流程

廢舊鋁塑濕法分離工藝流程如圖1所示。

1.2 主要實驗藥品和儀器

原料∶藥用PVC鋁塑片，丙酮、三氯甲烷、甲苯均為分析純。

電動攪拌器、電熱恒溫水浴鍋、電熱鼓風干燥箱、電子分析天平以及玻璃儀器等。

2 實驗數據與結果討論

2.1 鋁塑分離介質篩選

在25℃的分離條件下，采用不同有機溶劑浸泡廢舊鋁塑片，以鋁塑分離時間和鋁箔收率為考察指標。實驗結果見表1。由表1可知，在相同條件下，丙酮溶液中鋁塑分離時間最短，從經濟角度考慮丙酮的市場價格最低，綜合評價，確定丙酮為較優(yōu)的分離介質。

2.2 單因素實驗

選取丙酮濃度、反應溫度和攪拌強度作為因素，討論其對分離效果的影響。

2.2.1丙酮濃度的影響

由表2可知，在溫度45℃，攪拌強度100 r/min，丙酮濃度在75%～80%之間時分離時間較短，鋁箔收率較高。

2.2.2反應溫度的影響

由表3可知，在丙酮濃度75%，攪拌強度100 r/min條件下，提高反應溫度可縮短鋁塑分離的時間，但丙酮的沸點為56.48℃，溫度過高會加快丙酮的揮發(fā)，造成原料的浪費，所以溫度在40℃～50℃之間較優(yōu)。

2.2.3攪拌強度的影響

由表4可知，丙酮濃度75%，溫度45℃，條件下，攪拌強度對分離時間影響較小，分離時間先隨攪拌強度增大而變短，但超過400 r/min后由于丙酮的揮發(fā)較快使溶液濃度降低，分離時間反而增長。

2.3 正交實驗

根據單因素實驗結果，選取丙酮濃度、反應溫度、攪拌強度為正交實驗因素，采用L9（34）正交表，因素水平見表5，實驗數據見表6，極差分析結果見表7。

由極差分析結果表7可得∶各因素對鋁塑分離時間的影響主次為丙酮濃度＞反應溫度＞攪拌強度，各因素的較優(yōu)水平為A3B3C2。

2.4驗證實驗

根據正交實驗得出的較優(yōu)工藝條件，在丙酮濃度80%，反應溫度45℃，攪拌強度150 r/min條件下進行驗證實驗。結果表明在優(yōu)化條件下鋁塑20 min能夠完全分離，分離時間較短，且鋁箔收率較高達到18%以上，是一種切實可行的鋁塑分離方案。

3 結論

（1）通過單因素實驗，選取了鋁塑分離效果較好的丙酮作為分離介質。

（2）通過正交實驗設計，得出各工藝參數對鋁塑分離時間的影響主次為∶丙酮濃度＞反應溫度＞攪拌強度。優(yōu)化工藝條件為∶丙酮濃度80%，反應溫度45℃，攪拌強度150 r/min。在該條件下浸泡20 min鋁塑完全分離，且鋁箔收率高，反應溫和易控制，工藝條件簡單，適合小規(guī)模生產。將此方法應用到廢舊鋁塑的回收處理中，可使廢舊鋁塑變廢為寶，既解決了廢舊鋁塑對環(huán)境的污染問題，又具有較高的經濟價值和社會效益。

［1］趙素芬.復合軟包裝材料回收利用研究進展［J］.包裝世界'2007(9）:87-89.

［2］許振山.歸類鋁箔包裝紙［J］.中國海關'2006(11）:53-54.

［3］吳雅薇.軟管用復塑鋁箔［J］.輕金屬'2000(11）:55.

［4］王崇臣.聚乙烯鋁塑復合包裝材料一種回收與利用技術［J］.北京建筑工學院學報'2005'21(4）:63-64.

［5］約翰沙伊斯.聚合物回收科學技術與應用［M］.北京:科學出版社'2004.

［6］張冀飛'閆大海'李麗'等.分離劑甲酸溶液濃度和溫度對于鋁塑濕法分離的影響研究［J］.環(huán)境工程學報'2010'4(3）:665-670.

［7］張素風'張璐璐'梅星賢.鋁塑苯醇水法分離的工藝研究［J］.中國紙業(yè)'2011'32(20）:43-46.

Study on the Solvent Separation Process of Scraps Alum inum and Plastic

CUIYishun，XIANG Yungang
（School of Material and Chemical Engineering，Sichuan University of Science&Engineering，Zigong 643000，China）

The scraps aluminum and plastic films are separated by themethod of immersing in organic solvent.First of all，through the single factor experiment，the reaction mediums are screened.Then the aluminum and plastic films are immersed by acetone，chloroform，toluene.With the synthetical analyzation from the points of separation speed of aluminum and plastic，aluminum recovery rate and economy，it can be concluded that the optimal solvent is acetone solvent.The effects of the solution concentration，reaction temperature，stirring intensity on the time of separation are discussed through the orthogonal test.The optimum conditions are obtained as follows:acetone concentration is 80%，reaction temperature is 45℃，stirring intensity is 150r/min.Under the conditions，the separation time of aluminum and plastic is20min，the yield of aluminum foil is about18%.

scraps aluminum and plastic；separation；solvent

X756

A

1673-1549（2014）01-0005-03

10.11863/j.suse.2014.01.02

2013-10-26

四川省教育廳項目（13ZA0127）

崔益順（1969-），女，四川威遠人，教授，碩士，主要從事廢棄物資源化利用和無機精細化工工藝方面的研究，（E-mail）cuiyishun@163.com