三烯丙基異氰脲酸酯合成廢渣中氯化鈉的回收

劉文燦，楊春平，，何慧軍，呂 黎

（1. 湖南大學 環(huán)境科學與工程學院，湖南 長沙 410082；2. 湖南大學 環(huán)境生物與控制教育部重點實驗室，湖南 長沙 410082；3. 浙江工商大學 環(huán)境科學與工程學院浙江省固體廢物處理與資源化重點實驗室，浙江 杭州 310018）

綜合利用

三烯丙基異氰脲酸酯合成廢渣中氯化鈉的回收

劉文燦1，2，楊春平1，2，3，何慧軍1，2，呂 黎3

（1. 湖南大學 環(huán)境科學與工程學院，湖南 長沙 410082；2. 湖南大學 環(huán)境生物與控制教育部重點實驗室，湖南 長沙 410082；3. 浙江工商大學 環(huán)境科學與工程學院浙江省固體廢物處理與資源化重點實驗室，浙江 杭州 310018）

采用浸取—抽濾分離—減壓蒸發(fā)—結晶的方法處理三烯丙基異氰脲酸酯（TAIC）合成廢渣，回收其中的氯化鈉。通過單因素實驗和正交實驗探討了液固比、浸取溫度、攪拌時間對氯化鈉回收率的影響。實驗結果表明，在浸取溫度為30 ℃、攪拌時間為30 min、液固比為15的最佳工藝條件下，氯化鈉回收率為81.53%?；厥章然c產(chǎn)品符合GB/T 5462—2003《工業(yè)鹽》精制工業(yè)鹽一級標準。采用本工藝每處理1 t TAIC合成廢渣可節(jié)約費用3064元，經(jīng)濟效益顯著。

三烯丙基異氰脲酸酯；合成廢渣；氯化鈉；回收；綜合利用

三烯丙基異氰脲酸酯（TAIC）是一種含芳香雜環(huán)的多功能烯烴單體，主要用作多種熱塑性塑料、離子交換樹脂和特種塑料的改性劑、交聯(lián)劑和助硫化劑以及光固化涂料、光致抗蝕劑、阻燃劑的中間體，是一種用途極其廣泛的精細化工產(chǎn)品［1-2］。通常采用氯丙烯與氰酸鈉聚合反應制備TAIC，氰酸鈉和氯丙烯在非質(zhì)子高沸點溶劑中依次發(fā)生取代與環(huán)化反應，生成TAIC和含氯化鈉及少量TAIC的廢渣［3-4］。目前，關于TAIC合成廢渣處理工藝的報道較少，企業(yè)大都將廢渣出資委托處理，不僅浪費資源，而且?guī)砹艘欢ǖ慕?jīng)濟負擔。

本工作以湖南某化工廠合成TAIC過程中產(chǎn)生的廢渣為研究對象，采用浸取—抽濾分離—減壓蒸發(fā)—結晶法處理TAIC合成廢渣，探索了回收廢渣中氯化鈉的方法并確定了最佳工藝條件。

1 實驗部分

1.1 試劑、材料和儀器

無水乙醇：分析純；鹽酸：優(yōu)級純。

TAIC合成廢渣：取自湖南某化工廠，主要成分見表1。

表1 TAIC合成廢渣的主要成分 w，%

SHB-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵：鄭州長城科工貿(mào)有限公司；85-2型數(shù)顯控溫磁力攪拌器：金壇市大地自動化儀器廠；D2F-6020型真空干燥箱：上海三發(fā)科學儀器有限公司；萬用電爐：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；PHS-3E型pH計：上海雷磁儀器廠。

1.2 實驗方法

TAIC合成廢渣回收氯化鈉的工藝流程見圖1。采用浸取—抽濾分離—減壓蒸發(fā)—結晶的組合工藝處理TAIC合成廢渣。將一定量的TAIC合成廢渣研磨至粒徑為0.150 mm，加入蒸餾水至一定液固比（蒸餾水體積（mL）與廢渣質(zhì)量（g）的比），浸取并攪拌一定時間后抽濾。用鹽酸調(diào)節(jié)濾液pH為3，以去除其中的雜質(zhì)CO。在50～60 ℃條件下減壓蒸發(fā)，濃縮后得到氯化鈉晶體。晶體經(jīng)乙醇純化后真空干燥，最終得到氯化鈉產(chǎn)品。

圖1 TAIC合成廢渣回收氯化鈉的工藝流程

1.3 分析方法

采用稱重法測定氯化鈉回收率［5］；采用pH計測定pH。

2 結果與討論

2.1 液固比對氯化鈉回收率的影響

在浸取溫度為30 ℃、攪拌時間為30 min的條件下，浸取工序中液固比對氯化鈉回收率的影響見圖2。

圖2 浸取工序中液固比對氯化鈉回收率的影響

由圖2可見：氯化鈉回收率隨液固比的增大，先增大然后穩(wěn)定再減小；當液固比為15～25時，氯化鈉回收率最高。這是由于液固比的大小決定了漿液的黏度，液固比過小時漿液黏度大，增大了無機鹽的浸出阻力，不利于氯化鈉的浸出［6］；隨液固比的增大，漿液黏度減小，有更多的無機鹽進入液相，氯化鈉回收率增加；繼續(xù)增大液固比，漿液體積增大，攪拌不易充分，部分無機鹽由于有機物的包裹不能浸出，氯化鈉回收率反而下降。

2.2 浸取溫度對氯化鈉回收率的影響

在液固比為15、攪拌時間為30 min的條件下，浸取溫度對氯化鈉回收率的影響見圖3。由圖3可見：隨浸取溫度的升高，氯化鈉回收率先增大然后穩(wěn)定再減?。划斀囟葹?0～40 ℃時，氯化鈉回收率最高。這是由于浸出過程發(fā)生在液-固界面，浸取劑需要通過擴散層才能與無機鹽反應［7］，當溫度較低時，無機鹽被TAIC等固態(tài)有機物包裹而與水相分離，導致部分氯化鈉和有機物一同被除去；升高溫度，TAIC等有機物逐漸向液態(tài)轉(zhuǎn)化，在攪拌作用下，更多的無機鹽進入水相，所以氯化鈉回收率相應增加；當溫度過高時，水分大量蒸發(fā)，漿液黏度增大，導致氯化鈉回收率下降。

圖3 浸取溫度對氯化鈉回收率的影響

2.3 攪拌時間對氯化鈉回收率的影響

在液固比為15、浸取溫度為30 ℃的條件下，攪拌時間對氯化鈉回收率的影響見圖4。由圖4可見：氯化鈉回收率隨攪拌時間的延長先增大后減??；當攪拌時間為30 min時，氯化鈉回收率最大。這是由于無機鹽的浸出需要一定時間，攪拌時間較短時，氯化鈉回收率隨攪拌時間的延長而增加；但當無機鹽完全浸出后，隨攪拌時間的延長，蒸餾水大量蒸發(fā)，漿液黏度增大，部分無機鹽重新被有機物黏附，導致氯化鈉回收率下降。

圖4 攪拌時間對氯化鈉回收率的影響

2.4 正交實驗

在上述單因素實驗的基礎上，以氯化鈉回收率為考察指標，采用3因素3水平正交實驗確定各因素的最佳實驗條件。正交實驗因素水平見表2。正交實驗結果見表3。

表2 正交實驗因素水平

表3 正交實驗結果

由表3可見：各因素對氯化鈉回收率的影響由大到小依次為：液固比＞浸取溫度＞攪拌時間；最優(yōu)方案為A2B2C2，即浸取溫度為30 ℃、攪拌時間為30 min、液固比為15。在最佳工藝條件下，氯化鈉回收率為81.53%。

2.5 產(chǎn)品質(zhì)量分析

回收氯化鈉的成分測定結果見表4。TAIC合成廢渣中回收的氯化鈉產(chǎn)品符合GB/T 5462—2003《工業(yè)鹽》［8］精制工業(yè)鹽一級標準。

表4 回收氯化鈉的成分測定結果 w，%

2.6 經(jīng)濟效益分析

處理1 t TAIC合成廢渣所需費用包括：材料消耗費（水和乙醇）23，人工費50元，動力費51元，濾渣處理費300元，合計為424元。精制工業(yè)鹽按市場價489元/t計。在未考慮設備折舊費的情況下，處理1 t TAIC合成廢渣收益為64元。而1 t TAIC合成廢渣直接委托處理需花費3000元。通過對比可知，經(jīng)本工藝處理后1 t TAIC合成廢渣可節(jié)約處理費用3064元，經(jīng)濟效益顯著。

3 結論

a） 采用浸取—抽濾分離—減壓蒸發(fā)—結晶的方法處理TAIC合成廢渣，回收其中的氯化鈉。最佳工藝條件為：浸取溫度30 ℃，攪拌時間30 min，液固比15。在最佳工藝條件下氯化鈉的回收率為81.53%。

b） 回收的氯化鈉產(chǎn)品符合GB/T 5462—2003《工業(yè)鹽》精制工業(yè)鹽一級標準。

c） 經(jīng)本工藝處理后，每處理1 t TAIC合成廢渣可節(jié)約費用3064元，經(jīng)濟效益顯著，為TAIC合成廢渣的綜合利用提供了一種新方法。

［1］ 梁偉強. 交聯(lián)劑TAIC性質(zhì)、用途及制備［J］. 廣西化工，1990（2）：18 - 21.

［2］ 榮少鵬，孫亞兵，趙澤華，等. 鐵炭微電解法降解TAIC廢水［J］. 環(huán)境工程學報，2013，7（12）：4848 - 4853.

［3］ 楊小龍. TAIC的合成原理及試驗過程［J］. 高橋石化，2004，19（4）：8 - 11.

［4］ 楊康. 三烯丙基異三聚氰酸酯合成的研究［D］. 合肥：合肥工業(yè)大學化學與化工學院，2013.

［5］ 姜珊，賈金等，張敏，等. 利用農(nóng)藥含鉀廢渣制備氯化鉀［J］. 化工環(huán)保，2012，32（1）：65 - 69.

［6］ 何東升，馮其明，張國范，等. 堿法從石煤中浸出釩試驗研究［J］. 有色金屬，2007（4）：15 - 17.

［7］ 《浸礦技術》編委會. 浸礦技術［M］. 北京：原子能出版社，1994：113 - 115.

［8］ 中國輕工業(yè)聯(lián)合會. GB/T 5462—2003 工業(yè)鹽［S］. 北京：中國標準出版社，2003.

（編輯 王 馨）

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Recovery of Sodium Chloride from Residue in Synthesis of Triallyl Isocyanurate

Liu Wencan1，2，Yang Chunping1，2，3，He Huijun1，2，Lü Li3
（1. College of Environmental Science and Engineering，Hunan University，Changsha Hunan 410082，China；2. Key Laboratory of Environmental Biology and Pollution Control，Ministry of Education，Hunan University，Changsha Hunan 410082，China；3. Zhejiang Provincial Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Recycling，College of Environmental Science and Engineering，Zhejiang Gongshang University，Hangzhou Zhejiang 310018，China）

The residue in synthesis of triallyl isocyanurate（TAIC） was treated to recover sodium chloride by the process of leaching-suction fi ltration-vacuum evaporation-crystallization. The effects of liquid-solid ratio，leaching temperature and stirring time on sodium chloride recovery rate were studied through single factor experiments and orthogonal experiments. The experimental results show that under the optimum process conditions of leaching temperature 30 ℃，stirring time 30 min and liquid-solid ratio 15，the recovery rate of sodium chloride is 81.53%. The product quality can meet the fi rst grade of the national standard of GB/T 5462-2003 for purif i ed industrial salt. 3064 yuan can be saved in the treatment of 1 t TAIC synthesis residue.

triallyl isocyanurate；synthesis residue；sodium chloride；recovery；comprehensive utilization

X783.2

A

1006-1878（2015）04-0391-04

2015 - 02 - 06；

2015 - 04 - 09。

劉文燦（1989—），男，河南省開封市人，碩士生，電話 15211080869，電郵 hongseshitouren@163.com。聯(lián)系人：楊春平，電話0731 - 88823987，電郵 yangc@hnu.edu.cn。

國家自然科學基金項目（51478172）。