一种铝塑复合包装材料的分离方法与流程

本发明属于复合材料分离技术领域，具体涉及一种铝塑复合包装材料的分离方法。

背景技术：

铝塑复合包装材料是一种由铝箔和塑料复合而成的多层材料，由于其具有优良的避光、阻气、防腐性能，广泛用于食品、化妆品、生活用品的包装。然而，目前我国对铝塑复合包装材料的回收主要方式为填埋和焚烧。填埋时，铝箔会造成土壤重金属污染，塑料降解困难，会破坏该区域的土壤地质，影响生态平衡；而铝塑复合包装材料在焚烧时易产生二噁英气体，对人体有致癌的作用。这不仅造成了环境的污染，还造成了资源的浪费。

铝塑复合包装材料中的铝箔和塑料均采用的是优质原材料，具有很高的回收价值。铝塑复合包装材料的分离和回收不仅有利于缓解当前迫切需要治理的环境问题，而且是应对资源危机的重要举措，有利于不可再生资源的再利用。然而，目前常采用的湿法分离剂，如甲酸、甲苯、氯仿等，均存在挥发性大、毒性大等问题，对操作工人的身体健康造成了严重的危害，并且会污染大气环境。

因此，需要寻找一种新型的无挥发性的分离剂，在具有良好铝塑分离效果的同时，不会对人体和大气造成危害。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铝塑复合包装材料的分离方法。该使用方法简单，操作方便，成本低，利于工业生产，且使用过程中无刺激性挥发物质生成，能实现铝塑复合包装材料的分离；该循环回用方法简单，实现了草酸的回收再利用，节约了资源，降低了成本。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种铝塑复合包装材料的分离方法，包括以下步骤：

1)将铝塑复合包装材料置于浓度为2～6mol/l的草酸溶液中，其中，草酸溶液和铝塑复合包装材料的用量比为(1～10)l：1kg；

2)在75～90℃下恒温震荡，将铝塑复合包装材料分离为铝和塑料，反应结束。

优选地，步骤2)中，恒温震荡的处理时间为15～120min。

优选地，步骤2)后还包括冲洗及冲洗后回收铝和塑料的后处理操作。

优选地，步骤2)后，还包括以下步骤：

s1、将步骤2)处理后的草酸溶液加热旋转蒸发至固体状，并干燥，得到回收的草酸；

s2、将s1中回收的草酸在40～90℃下溶于水中，形成草酸溶液；

s3、加入强酸调节s2中的草酸溶液ph值，调节后的草酸溶液ph值与浓度为2～6mol/l的草酸溶液的ph值相同，形成回用的草酸溶液。

优选地，s1中加热旋转蒸发的温度为40～90℃。

优选地，s1中干燥的温度为95～98℃，时间为24小时。

优选地，s3中强酸为盐酸。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的一种草酸铝塑复合包装材料的分离方法，以2～6mol/l的草酸溶液为分离剂，草酸是生物体的一种代谢产物，广泛分布于植物、动物和真菌体中，毒性非常小，该浓度分离剂利于塑料和铝箔分离，并且使用过程该分离剂不挥发有害气体，不会对大气和人体造成危害；且分离剂和铝塑复合包装材料的用量比为(1～10)l：1kg，若液料比过低，分离剂少而铝塑复合包装材料多，分离剂不能将铝塑复合包装材料完全浸润，影响其分离效果，若液料比过高，虽然分离效果好，但成本升高，不利于工业生产，在该用量比下分离效果好，成本较低，利于工业生产；同时在75～90℃下恒温震荡，使用温度宽泛，利于生产。

进一步地，步骤2)后还包括冲洗及冲洗后回收铝和塑料的后处理操作，便于回收铝和塑料。

进一步，实现了草酸的回收再利用，方法简单，节约了资源，降低了成本，且可以将草酸溶液分离剂循环回用至少5次。

附图说明

图1为实施例3中分离出的聚乙烯塑料和市场出售的聚乙烯塑料的红外表征结果对比图，其中i为分离出的聚乙烯塑料；ii为市场出售的聚乙烯塑料。

图2为实施例1、2、5中分离出的铝箔表面的sem图；其中a为实施例5分离出的铝箔；b为实施例2分离出的铝箔；c为实施例1分离出的铝箔。

图3为实施例5中铝塑复合包装材料分离前后的效果对比图，其中a为分离前的铝塑复合包装材料；b为分离后的铝箔；c为分离后的聚乙烯塑料。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明提供一种草酸铝塑复合包装材料的分离方法，其中，铝塑复合包装材料为铝和聚乙烯塑料复合包装材料；选择草酸作为铝塑分离剂的主要成分，草酸的结构式如式(1)，是一种二元羧酸。草酸作为一种常见的天然固体酸，其两个羧酸根可在水中溶解，并不同程度地电离出氢离子，使溶液呈弱酸性。草酸分子量小，空间位阻小，其电离出的氢离子很容易与铝箔反应，具有部分腐蚀铝箔的作用，从而可以较好地使铝塑复合包装材料中的铝和塑料分离；浓度为2～6mol/l的草酸溶液的配制方法为在40℃～70℃温度下，将草酸溶于水配制而成。

实施例1

本实施例中的分离剂，为在40℃下配制的浓度2mol/l的草酸溶液；其中，草酸溶液的溶质为草酸，溶剂为水。

铝塑复合包装材料的分离方法，包括：

将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入浓度2mol/l的草酸溶液5l，放入75℃的恒温振荡反应釜中，112min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。

回收率p及损失率p1计算公式如下：

p1＝1-p

其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。

本实施例中的塑料和铝箔的回收率可达90.4％，塑料上无残留铝屑，塑料可以完整回收，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。

实施例2

本实施例中的分离剂，为在50℃下配制的浓度3mol/l的草酸溶液；其中，草酸溶液的溶质为草酸，溶剂为水。

铝塑复合包装材料的分离方法，包括：

将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入浓度3mol/l的草酸溶液8l，放入85℃的恒温振荡反应釜中，107min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。

回收率p及损失率p1计算公式如下：

p1＝1-p

其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。

本实施例中塑料和铝箔的的产品回收率可达92.6％，塑料上无残留铝屑，塑料可以完整回收，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。

实施例3

本实施例中的分离剂，为在60℃下配制的浓度4mol/l的草酸溶液；其中，草酸溶液的溶质为草酸，溶剂为水。

铝塑复合包装材料的分离方法，包括：

将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入浓度4mol/l的草酸溶液1l，放入80℃的恒温振荡反应釜中，56min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。

回收率p及损失率p1计算公式如下：

p1＝1-p

其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。

本实施例中塑料和铝箔的回收率可达95.1％，塑料上无残留铝屑，塑料可以完整回收，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。

实施例4

本实施例中的分离剂，为在70℃下配制的浓度5mol/l的草酸溶液；其中，草酸溶液的溶质为草酸，溶剂为水。

铝塑复合包装材料的分离方法，包括：

将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入浓度5mol/l的草酸溶液10l，放入90℃的恒温振荡反应釜中，35min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。

回收率p及损失率p1计算公式如下：

p1＝1-p

其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。

本实施例中塑料和铝箔的回收率可达96.2％，塑料上无残留铝屑，塑料可以完整回收，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。

实施例5

本实施例中的分离剂，为在70℃下配制的浓度6mol/l的草酸溶液；其中，草酸溶液的溶质为草酸，溶剂为水。

铝塑复合包装材料的分离方法，包括：

将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入浓度6mol/l的草酸溶液10l，放入90℃的恒温振荡反应釜中，15min后塑料与铝箔完全分离，反应结束；将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。

回收率p及损失率p1计算公式如下：

p1＝1-p

其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。

本实施例中塑料和铝箔的回收率可达96.4％，塑料上无残留铝屑，塑料可以完整回收，如图3所示，其中a为分离前的铝塑复合包装材料；b为分离后的铝箔；c为分离后的聚乙烯塑料；经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。

实施例6

铝塑复合包装材料的分离方法，包括以下步骤：

1)将实施例5中反应结束后的草酸溶液在40～90℃下旋转蒸发至固体状，其中，升温速度为每五分钟升温10℃，并在95℃下干燥24小时，得到回用1次的草酸；

2)将步骤1)中回用1次的草酸在70℃下溶于水中，形成草酸溶液；

3)加入盐酸调节步骤1)中的草酸溶液ph值，其中，调节后草酸溶液ph值与实施例5中浓度为6mol/l的草酸溶液的ph值(即实施例5中铝塑分离之前配制的浓度6mol/l的草酸溶液分离剂的ph值)相同，得到回用1次的草酸溶液；

4)将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入步骤3)中回用1次的草酸溶液10l，放入90℃的恒温振荡反应釜中，25min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。

回收率p及损失率p1计算公式如下：

p1＝1-p

其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。

本实施例中塑料和铝箔的回收率可达95.8％，塑料上无残留铝屑，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。

实施例7

铝塑复合包装材料的分离方法，包括以下步骤：

1)将实施例5中回用4次反应结束后的草酸溶液在40～90℃下旋转蒸发至固体状，其中，升温速度为每五分钟升温10℃，并在98℃下干燥24小时，得到回用5次的草酸；

2)将步骤1)中回用5次的草酸在70℃下溶于水中，形成草酸溶液；

3)加入盐酸调节步骤2)中的草酸溶液的ph值，其中，调节后的草酸溶液ph值与实施例5中浓度为6mol/l的草酸溶液的ph值(即实施例5中铝塑分离之前配制的浓度6mol/l的草酸溶液分离剂的ph值)相同，得到回用5次的草酸溶液；

4)将1kg铝塑复合包装材料加入到反应釜中，加入步骤3)中回用5次的草酸溶液分离剂10l，放入90℃的恒温振荡反应釜中，40min后塑料与铝箔完全分离，将分离后的塑料和铝箔放入清水中洗涤，烘干称量，计算其回收率p及损失率p1。

回收率p及损失率p1计算公式如下：

p1＝1-p

其中，p为铝塑回收率；m0为反应前铝塑的质量；m1为反应后铝箔的质量；m2为反应后塑料的质量,p1为铝塑损失率。

本实施例中塑料和铝箔的回收率可达89.3％，塑料上无残留铝屑，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化，并且整个实验过程无毒无害。

红外和sem表征：

对实施例3中分离出的聚乙烯塑料进行红外表征结果如图1所示，从图1中可以看出，市场出售的聚乙烯塑料的特征吸收峰分别2916cm^-1，2857cm^-1，1466cm^-1，718cm^-1；分离后回收的聚乙烯塑料特征吸收峰分别在2916cm^-1，2857cm^-1，1466cm^-1，718cm^-1。通过红外分析得出分离得到的聚乙烯塑料，经过草酸短时间处理后，与市场出售的聚乙烯塑料相比，谱带归属基本吻合，草酸溶液在分离过程中并没有破坏聚乙烯塑料的分子结构，回收后的塑料可经熔融造粒后再次使用。

对实施例5、实施例2和实施例1中分离出的铝箔分别进行sem表征，结果分别如图2中a、b和c所示，在分离剂的作用下，铝箔的表面和分离剂完全接触，发生化学反应，将界面层的铝箔腐蚀。由于反应时分离剂浓度、温度、液料比的不同，导致铝箔和塑料完全分离的时间也不相同。当铝箔损失率较小时，铝箔表面腐蚀的孔洞较少较小，如图2中a所示；随着铝箔损失率的增加，铝箔表面腐蚀的孔洞增加，如图2中b所示；当铝箔损失率较大时，铝箔表面腐蚀的孔洞较多较大，如图2中c所示。

本发明分离剂的主要成分为草酸，草酸是生物体的一种代谢产物，广泛分布于植物、动物和真菌体中，毒性非常小。本发明能实现铝塑复合包装材料的高效分离，塑料和铝箔的分离率能达到100％，塑料可以完整的回收，铝箔的损失率可以控制在4.2～10.7％，且塑料上无残留铝屑，经分离后塑料与铝箔的颜色和物理形态基本不发生变化；同时草酸的循环回用方法简单，实现了草酸的回收再利用，节约了资源，降低了成本，该循环回用方法可以将草酸循环回用至少5次。