一种低温高效回收废聚酯PET的方法与流程

本发明属于废聚酯PET材料回收技术领域，具体涉及一种低温高效回收废聚酯PET的方法。

背景技术：

聚酯PET材料是由对苯二甲酸与乙二醇经缩聚反应而成的高分子材料，具有优异的尺寸稳定性、透明性、可回收性，已经被广泛的应用于包装装饰、磁记录、感光材料、电气绝缘、工业用膜等领域。当今PET使用量最大的方面是饮料包装。无论是包装膜、卷材、还是啤酒瓶都使用PET塑料，每年生产的PET塑料瓶达数百亿只。从环保方面的角度来说，当这些材料被废弃时，面临着如何处理的问题！另一方面，生产PET的原料---对苯二甲酸的工业生产是通过对二甲苯的高温氧化法制备所得，而对二甲苯来源于石油的裂解反应，具有一定的毒性，该反应的设备复杂，能耗高，且对苯二甲酸的精制比较困难。近些年我国的PET材料的生产原料对苯二甲酸和乙二醇的供应不足，每年有1/3原料需进口补充，这两种原料占产品成本70～75%。因此PET塑料瓶的回收利用不仅可以解决环保问题，而且可以做为一种新的原料资源，缓解中国PET原料不足的矛盾。总之，废旧PET材料的再生利用，既能减少污染，又可以增加效益，其回收利用技术有着广阔的前景。

废PET的回收主要分为物理法和化学法，其中物理法回收为“熔融”PET再加工，随着加工次数的增多，PET的特性粘度、分子量分布和杂质含量都会不断变化，最终变得无法采用物理法进行回收利用。 化学法回收是通过化学反应将PET高分子链变成合成它的原料，其优点是可以实现废PET的完全循环再生利用，特别是随着巿场对PET产品各种功能化要求增加，共聚PET产品、复合PET产品、涂层PET产品和PETG等非单一PET材料产品使用量在快速增加，物理法对这些产品的回收利用十分困难，只有化学法回收利用才能够解决这些技术难题。目前化学法回收工艺技术面临的主要挑战为：降低生产成本、开发更加简单的工艺路线。PET化学法回收主要包括：甲醇分解、乙二醇分解、水解以及其他复合降解方法，在以上几种回收方法中，水解方法的溶剂、催化剂廉价，且可以直接得到对苯二甲酸。但是，目前的水解方法中，水解温度均在180℃以上，且大部分需要使用高压设备，催化剂昂贵，所得产物对苯二甲酸难以精制的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种低温高效回收废聚酯PET的方法，该方法解决了现有技术中降解废PET材料反应温度高、反应压力大、工艺流程和设备复杂、降解成本高、对苯二甲酸精制困难等问题，与此同时，本发明还可以解决二氧化硫的排污吸收问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种低温高效回收废聚酯PET的方法，包括以下步骤：

步骤一：将废PET材料清洗、粉碎，称重；

步骤二：将经步骤一处理后的废PET材料加入到搅拌容器中，然后向搅拌容器中依次加入水、氢氧化钠、季铵盐和甲醇；在5~70℃和常压环境下，机械搅拌1~3天，直至没有漂浮物，此时的废PET材料完全降解，得到对苯二甲酸二钠盐溶液及其析出物；

步骤三：向步骤二得到的对苯二甲酸二钠盐溶液及其析出物中加入适量的水将二钠盐溶解；通入二氧化硫气体，即有大量沉淀析出，过滤，得到精制的对苯二甲酸。

所述废PET材料、氢氧化钠、水、季铵盐、甲醇的质量比范围为：

废PET材料 1

氢氧化钠 1.05~5

水 20

季铵盐 0.1~0.3

甲醇 0.79~7.9

本发明的有益效果是：

1.本发明采用低成本的催化剂和简单的工艺流程与设备，便可以在碱性条件下高效的降解废PET材料；同时，向降解产物中通入二氧化硫气体，就可得到精制的对二苯甲酸；该方法具有成本低、使用设备简单、能耗低、降解彻底、绿色环保等特点；

2.现有的废PET材料水解方法的反应温度为一般在210℃-250℃之间，反应压力一般在1.4 MP -2 MP之间，其催化剂昂贵，配方复杂，导致PET薄膜的回收成本高。而本发明降解废PET材料的反应温度在5~70℃之间，即可在室温下进行，所用溶剂为水，催化剂为氢氧化钠、季铵盐及少量甲醇，降解彻底，工艺设备简单，最后利用工业废气二氧化硫处理降解产物，简单易行地得到了精对苯二甲酸，回收成本大大降低，为绿色环保的降解、回收废PET材料提出了新的思路，具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明方法的流程图；

图2是本发明PET降解回收产物对苯二甲酸的红外光谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步的说明：

参见图1，一种低温高效回收废聚酯PET的方法，包括以下步骤：

步骤一：将废PET材料清洗、粉碎，称重；

步骤二：将经步骤一处理后的废PET材料加入到搅拌容器中，然后向搅拌容器中依次加入水、氢氧化钠、季铵盐和甲醇；在5~70℃和常压环境下，机械搅拌1~3天，直至没有漂浮物，此时的废PET材料完全降解，得到对苯二甲酸二钠盐溶液及其析出物；

步骤三：向步骤二得到的对苯二甲酸二钠盐溶液及其析出物中加入适量的水将二钠盐溶解；通入二氧化硫气体，即有大量沉淀析出，过滤，得到精制的对苯二甲酸。

所述废PET材料、氢氧化钠、水、季铵盐、甲醇的质量比范围为：

废PET材料 1

氢氧化钠 1.05~5

水 20

季铵盐 0.1~0.3

甲醇 0.79~7.9

理论上讲该发明中主要涉及聚酯PET的水解反应（反应式如下），在该反应中氢氧化钠中的氢氧根离子进攻聚酯中酯基上的羰基碳原子，季铵盐的加入对该水解过程起了助催化剂的作用。因为季铵盐为两亲性化合物，有助于PET的溶解和氢氧根离子进攻，甲醇的加入为季铵盐的助溶剂。

参见图2，图2为PET降解回收的产物对苯二甲酸的红外光谱图。由图可以得出1700cm^-1处为羧基（C=O）的伸缩振动峰，1255cm^-1为羧基的C-O的伸缩振动，O-H弯曲振动吸收在1400cm^-1和900cm^-1，1450cm^-1处为苯环的取代吸收峰；880~680 cm^-1为苯环对二取代振动峰，确定该化合物为对苯二甲酸。该图与文献报的对苯二甲酸的红外光谱图谱一致，证明该发明实验所得的最终产物为对苯二甲酸。

下面列举本发明的两个实施例：

实施例1

步骤一：先将废PET矿泉水瓶清洗、粉碎，称重10g；

步骤二：将经过步骤一处理过的废PET材料加入到500mL的烧杯中，再将质量浓度为15%的氢氧化钠水溶液200mL，十六烷基三甲基溴化铵2g，甲醇5mL加入该烧杯中，25℃，常压，机械搅拌2天后，没有漂浮物，即废PET材料完全降解，得到对苯二甲酸二钠盐溶液及其析出物，降解产率为99%；

步骤三：给步骤二中得到的对苯二甲酸二钠盐溶液及其析出物中加入50mL水，将对苯二甲酸二钠盐的析出物溶解，采用亚硫酸钠与浓硫酸反应制得二氧化硫气体，将该气体通入步骤三所得的溶液中，当pH值小于6后，即有大量沉淀析出，过滤，得到精制的对苯二甲酸，产率为95%。

实施例2

步骤一：先将废PET矿泉水瓶清洗、粉碎，称重5g；

步骤二：将经过步骤一处理过的废PET材料加入到250 m L的烧杯中，再将20 %的氢氧化钠水溶液100 mL，三辛基甲基溴化铵1g，甲醇10 mL加入该烧杯中，15℃，常压，机械搅拌2.5天后，没有漂浮物，即废PET材料完全降解，得到对苯二甲酸二钠盐溶液及其析出物，降解产率为96%。

步骤三：给步骤二中得到的对苯二甲酸二钠盐溶液及其析出物中加入25 mL水，将对苯二甲酸二钠盐溶液及其析出物溶解，采用亚硫酸钠与浓硫酸反应制得二氧化硫气体，将该气体通入步骤三所得的溶液中，当pH值小于6后，即有大量沉淀析出，过滤，得到精制的对苯二甲酸，产率为92%。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。