废PET乙二醇醇解单体BHET的离子交换树脂脱色研究
文献类型:学位论文
作者 | 黄蓉 |
答辩日期 | 2021-06-01 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
导师 | 吕兴梅 |
关键词 | 废pet,乙二醇醇解,Bhet,脱色,离子交换树脂 |
英文摘要 | 塑料给人类生活带来诸多便利的同时,也带来了巨大的环境和资源挑战。聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是世界上产量最丰富的聚酯,其回收利用对缓解环境及资源压力有着十分深刻的意义。关于PET非降级回收利用的研究颇多,其中,反应条件温和、工艺简单、产物附加值高的乙二醇醇解法成为化学回收的重要方法。但在乙二醇醇解工艺工业化中仍存在一些问题,其中醇解单体对苯二甲酸乙二醇酯(BHET)颜色深,再利用存在局限性,巨大的脱色成本是废弃PET乙二醇醇解工业化的瓶颈。因此,找到一种绿色高效、经济可行,能实现BHET中微量有色杂质的脱色方法,是推进聚酯回收工业化的关键。本文采用离子交换树脂对含典型着色剂(C.I.活性红2)的BHET进行脱色,实现了BHET的绿色经济且温和高效的脱色,主要研究内容及成果如下:(1) 采用离子交换树脂对有色BHET进行脱色,以着色剂去除率和BHET保留率为评价指标,从八种常用的离子交换树脂中选出最适合本体系的D201树脂。通过静态实验发现,树脂的脱色性能与其活性功能团密切相关,碱性越强,脱色效果越好;还发现影响脱色的主要因素为:温度、树脂用量、时间及振荡速度;结合再生循环实验及表征对脱色方法的可行性进行分析,结果表明D201树脂循环10次后脱色率仍大于99%,脱色对BHET的结构特性不造成改变,且其聚合再生的r-PET的色度值达到瓶用PET标准,脱色方法可行。(2) 通过响应曲面实验和动态吸附实验对脱色交互行为和动态吸附行为进行研究。以着色剂去除率和BHET损失率为响应值,设计4因素3水平实验,探究各因素对脱色影响的主次及交互行为,并优化脱色条件。其中,脱色影响:树脂用量>脱色时间>脱色温度>振荡速度;双因素交互影响中,树脂用量和脱色时间对着色剂去除率的影响最大,树脂用量和脱色温度对BHET损失率的影响最大;最佳条件下,脱色率和BHET损失率分别为97.22%和3.74%;所建立的模型能有效预测脱色过程。树脂脱色性能受树脂柱高及进料流速的影响较明显,同一柱高,穿透时间随进料流速的增大明显提前;同一流速,穿透时间随柱高增加明显增长。(3) 通过吸附等温平衡、吸附动力学及热力学等实验,联系DFT计算对树脂的脱色机理进行讨论。研究表明,树脂等电点pHpzc= 6.70,脱色过程符合Langmuir模型,且准二级动力学模型能很好地描述脱色动力学过程,是基于化学吸附的离子交换过程;该过程以外扩散为主导,既受较快的液膜扩散影响,也受较慢的颗粒内扩散控制;吸附属于自发的熵增吸热反应,温度的升高可推动反应的自发进行;主要通过离子交换作用选择性吸附着色剂,存在静电相互作用、π-π相互作用及氢键作用。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60864] ![]() |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 黄蓉. 废PET乙二醇醇解单体BHET的离子交换树脂脱色研究[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2021. |
入库方式: OAI收割
来源:过程工程研究所
其他版本
除非特别说明,本系统中所有内容都受版权保护,并保留所有权利。