引自R.D. Pasco摘要:冰箱的回收利用产生了含有hips和ABS的混合塑料碎片，具有耐冲击性。这些塑料难以分离的原因是它们具有相似的物理性质(如密度)。选择性润湿剂泡沫浮选是一种可行的分选技术。乙酸、甲醇和烘焙胶被用作选择性润湿剂。众所周知，在粒度相近的情况下，选择理想的浮选条件是有效的。在PH值为22的条件下，焙烧凝胶用于浮选，在较宽的粒度范围内具有选择性。1 2001年10月生效的欧盟委员会法规2037/2000，要求所有成员在丢弃冰箱前，清除并销毁对臭氧空孔洞有影响的成分，促进了英国专业冰箱回收工厂的发展。在英国，每年有250万个家庭和50万个商业团体更换冰箱。冰箱典型的回收流程包括:拆卸冰箱内的制冷液及其他部件(如压缩机)，通过磁选破碎分离回收钢材，通过旋风分离回收有色金属；其余为塑料，成分随制作时间略有变化。从村上等人得到的数据中，我们可以看到塑料的大致成分(如图1)。通常，含有臭氧的聚氨酯(PUR)泡沫通过气流分类进行分离。
图1 制造冰箱的塑料组分的组成[next] 剩余物料富含工程塑料，其中包括耐冲击HIPS（聚苯乙烯）和ABS（丙烯氰-丁二烯-苯乙烯）。直到目前，这些物料还被当作废弃物，不得不作为垃圾填埋处理。随着废弃物被看作是潜在的有用资源，这种现象现在已经改变。 可以用两段密度分离法对其进一步处理。用水分离低密度塑料如聚乙烯（PE），用盐溶液分离高密度塑料如聚氯乙烯（PVC），剩余物料是ABS/HIPS碎片（见图2）。图2 冰箱塑料的密度分选 已研究过的分离ABS和HIPS塑料的物理分离方法有摩擦电选法、应用选择性气泡附着的密度分离法以及传统的泡沫浮选法。[next] 1.1摩擦电选 在摩擦电选法中，塑料反复与某一表面接触，随其相对介电常数不同，塑料失去或得到电子。在ABS和HIPS摩擦电选时，由于ABS具有较高介电常数而带正电。一旦物料带电，通过吸引带相反电荷的电极板，就可完成分离。Plas-Sep公司（美国）和Hamos Gmbh公司（德国）已经生产出用于分离ABS和HIPS的设备。Xiao等人报道使用Plas-Sep设备可分离窄粒级的物料，然而该法不能有效地分离“现实的世界冰箱生产线”上的ABS/HIPS（比例为70/30）的混合物。 1.2采用选择性气泡附着的密度分离法（Argonne过程） 在美国Argonne国家实验室发明的这个方法中，是使用醋酸溶液来分离ABS/HIPS混合物。根据醋酸浓度来控制溶液的密度、表面张力和PH值。50%浓度的醋酸溶液（密度大约为1055kg/m3，表面张力为38mN/m，PH为1.8）可使ABS下沉和HIPS上浮。重要的是，表面张力与塑料表面湿润型有关。塑料具有43mN/m的临界表面张力，而且塑料在醋酸溶液中是完全润湿的。但是，个别聚合物混合物的性质很可能有差异，并且聚合物的陈放时间对此参数的影响还尚不清楚。PH值的重要性也不清楚。已报道的无聊的Zeta电位值大约为3.6mV，也就是说，在醋酸溶液中，这两种塑料表面均带正电。已经发现，在这种条件下，HIPS颗粒向气泡附着的能力比ABS颗粒要强。有报道称，选择药剂组合可有效获得相似的溶液密度、表面张力和PH值。值得注意的是，该法建议用两段流程能获得纯度大于99%和产率大于90%的ABS和HIPS产品。据报道，在大多数情况下不需要使用外加空气（真正的泡沫浮选）。但是，气泡表面罩覆层可大大降低塑料/气泡集合体的总密度，从而使特定颗粒上浮。 1.3泡沫浮选 Frahunholcz等人研究确定了大量塑料（其中包括ABS和HIPS）在选择性浮选中的抑制剂。结果表明，羧甲基纤维素钠（NaCMC）、烤胶、丹宁酸和聚乙烯乙醇在特定的PH值范围内是有效的抑制剂，虽然没有确定一个能有效分离两种聚合物的条件，但是在给定的严格控制PH值范围，用NaCMC和烤胶可分离它们。[next] 2物料和方法 原料是来自Cox塑料公司清洁的白色、2mm厚的ABS和HIPS片。采用Beckman930型空气比重瓶测得ABS和HIPS的密度分别为1056kg/m3和1076kg/m3。浮选原料为由大片剪切得到的尺寸为10×10、10×5和5×5mm的清洁的鳞片状塑料颗粒。 浮选中使用的药剂有醋酸（分析纯，99.8%，VWR公司提供）、甲醇（分析纯，99.8%，BDH公司提供）、羧甲基纤维素钠（低黏度，BDH公司提供）、烤胶和松醇油（WAI公司提供的工业浮选药剂）。 2.2泡沫浮选设备和试验过程 浮选试验在一个直径为9cm、高为21cm、容积为1.2L的玻璃管中进行。在玻璃管底部装有一个陶制喷头（孔径为10～16μm），使用压缩空气（1.0L/min）产生气泡。在添加起泡剂之前（试验结果特别指出应用了起泡剂），将塑料加入到玻璃管中。浮选时间为10min。 2.3表面张力测定 使用装有du-Nuoy铂环的White型张力测量仪测定表面张力。在温度为20℃的条件下进行测量，对每个试验的溶液进行双样测量。 3结果 3.1使用醋酸和甲醇的浮选试验 在试验条件下，作为试剂醋酸和甲醇主要是对表面张力有影响。浮选试验用10×10mm塑料片进行，搅拌时间为5min，不需要添加起泡剂，使用醋酸和甲醇溶液所做试验结果分别示于图3和图4中。由图可知，在使用醋酸和甲醇的条件下，ABS比HIPS更容易被一直。在50%的醋酸溶液中，ABS被完全抑制，尽管产物的纯度没有预期的高，但这与Jody扥人的发现是吻合的。在40%的甲醇溶液中，ABS可完全被抑制。从图5可看出，当ABS完全被抑制时，溶液的表面张力大约为40mN/m，这表面表面张力的控制是这两种溶液的关键因素，在这里，没有证据证实在泡沫浮选行为中溶液密度和PH值的重要性。[next]图3 ABS和HIPS的可浮性与醋酸浓度的关系▲-ABS;■-HIPS图4 ABS和HIPS的可浮性与甲醇浓度的关系▲-ABS;■-HIPS[next] 3.2使用烤胶和羧甲基纤维素钠（NaCMC）的浮选试验图5 表面张力与醋酸和甲醇浓度的关系◇-醋酸;■-甲醇 使用醋酸和甲醇并不能得到高回收率和高纯度的产品，因而研究了选择性化学抑制剂。研究中选择烤胶和羧甲基纤维素钠（NaCMC）。过去的工作已表明，这两种药剂对PH特别敏感，因此，最初的试验是考查在更广范的PH范围两种塑料的可浮性。使用这些药剂时，需要外加起泡剂才能产生更稳定的气泡。在所有试验中使用的松醇油浓度为30ppm，抑制剂和起泡剂的组合不会使表面张力显著减小。添加0.1g/L抑制剂，配合使用松醇油，在PH为3时，烤胶溶液的表面张力为70mN/mL，NaCMC溶液的表面张力为69mN/m。[next] 在不同PH条件下，固定烤胶浓度，浮选试验结果如图6所示。右图可知，在碱性范围内选择性提高。在不同的PH条件下，使用NaCMC的浮选试验表明，选择性只能在酸性范围内获得。图6 添加0.05g/L烤胶时塑料的可浮性▲-ABS;■-HIPS 为了研究提高浮选选择性的可能性，在PH 11时添加烤胶以及在PH 3时使用NaCMC进行了进一步的试验。为了确定塑料粒度对其可浮性的影响，还用10×10、10×5和5×5mm片状塑料进行试验。在使用烤胶和搅拌时间5min时，对塑料可浮性几乎没有影响。在PH 11时，添加不同浓度的烤胶获得的试验结果如图8所示。[next] 图7 添加0.10g/L NaCMC时塑料的可浮性图8 在PH 11和添加烤胶时，不同粒度塑料的可浮性1-ABS(10×10mm);2-ABS(10×5mm);3-ABS(5×5mm);4-HIPSABS(10×10mm);5-HIPSABS(10×5mm);6-HIPSABS(5×5mm)[next] 在应用NaCMC时，作用时间是一个重要变量。因此，试验是在固定浓度和不同搅拌时间下进行的，结果示于图9中。 图9 在不同搅拌时间下，添加0.10g/L NaCMC,不同粒度塑料颗粒的可浮性(pH3)1-ABS(10×10mm);2-ABS(10×5mm);3-ABS(5×5mm);4-HIPSABS(10×10mm);5-HIPSABS(10×5mm);6-HIPSABS(5×5mm)[next] 4.讨论 再醋酸和甲醇溶液中，ABS和HIPS的可浮性时相近的。当溶液的表面张力降到40mN/m以下时，ABS就会被抑制，因而这个过程可当作 gamma浮选来描述，正如Buchan和Yarar等人所解释的那样。 再表面张力没有明显降低的情况下，烤胶和NaCMC时这两种塑料有效的抑制剂，因此，抑制机理是有大分子的吸附。 再低pH条件下，烤胶对ABS和HIPS都有抑制作用，而在碱性条件下，HIPS不容易被抑制，因而具有选择性。浮选性能随pH的变化与表面活性剂分子的电荷有关，烤胶中的酚基OH-具有弱酸性，所以，随着溶液pH的增大，酸性基团的解离度液增大。再高pH条件下，分子中基团之间及分子基团与塑料表面之间的排斥力都会增加，因而降低了表面活性剂的抑制作用。在pH为11和固定浓度的条件下，对于所试验戴的3个粒级，均可选择性地抑制ABS/HIPS混合物中的ABS。 在低pH条件下，NaCMC 也是ABS和HIPS的有效抑制，在pH为3时，可以通过固定NaCMC浓度和改变搅拌时间对ABS进行选择性抑制。再碱性条件下，NaCMC被完全电离，不能进行有效抑制。很可能的情况是，阴离子基团不容易吸附到带负电荷的塑料表面上。当溶液变成碱性时，NaCMC开始慢慢转化为酸性组分（HCMC），溶液黏度降低。与此同时，NaCMC的溶解度减小，一部分NaCMC吸附到塑料表面上。NaCMC 慢慢地转变成酸，用这可以解释为什么再浮选中搅拌时间时重要的。试验表明，HCMC可作为该浮选体系中的有效抑制剂。 在所有情形中，为了分离这两种塑料，需要对浮选参数仔细控制，以获得良好的分离效果。需要用剪切的废塑料片试验来检查所提出的药剂制度的有效性。 5．结语 通过控制表面张力和有机大分子（如烤胶和NaCMC）的选择性吸附，用浮选法可分离清洁的HIPS和ABS。尚需进一步对制造冰箱的富含ABS 和HIPS塑料碎片和可浮性进行研究。上一篇：钼的应用领域(钼行业前景)
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