專利名稱：一種廢舊光盤(pán)的化學(xué)解聚回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以離子液體為反應(yīng)介質(zhì)和催化劑，將廢舊光盤(pán)進(jìn)行化學(xué)解聚回收雙酚A和碳酸二烷基酯的新方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)與音像業(yè)的迅猛發(fā)展，所產(chǎn)生的廢舊光盤(pán)的量越來(lái)越多。廢舊光盤(pán)的主要成分是聚碳酸酯(PC)，雖然其本身毒性不大，但很難在自然條件下降解，因而不但對(duì)環(huán)境造成很大影響，而且也是巨大的資源浪費(fèi)。因此，近年來(lái)廢舊光盤(pán)等廢PC類材料的循環(huán) 利用日益受到人們的重視。目前，對(duì)廢PC材料循環(huán)利用的方法主要有兩類，一類是物理法，即通過(guò)熔融再塑或造粒再塑制備附加值低的產(chǎn)品，該法的弊端是降低了廢PC材料的利用價(jià)值。另一類是化學(xué)法，目前該方法主要是在大量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿存在下或超臨界條件下進(jìn)行的。例如Hu等(Polymer, 1998, 39 :3841-3845)利用氫氧化鈉等催化PC的醇解反應(yīng)。這些方法的缺點(diǎn)是需要應(yīng)用大量的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿、催化劑不能重復(fù)回用、設(shè)備腐蝕和污染嚴(yán)重。Tagaya等(Polymer Degradation and Stabil ity, 1999, 64 :289-292)在超臨界水(Tc 為 374.1°C,Pc為22. 12MPa)條件下，研究了 PC的水解反應(yīng)。陳磊等(環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2004，I :60-64)在超臨界甲醇條件下，研究了 PC的甲醇醇解反應(yīng)。周晴等(華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，32 :1025-1029)在超臨界乙醇條件下，研究了 PC的乙醇醇解反應(yīng)。上述方法的缺點(diǎn)是需要高溫高壓，導(dǎo)致耗能高、條件苛刻，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求高，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模操作。因此引入新方法來(lái)改善現(xiàn)有工藝弊端，實(shí)現(xiàn)廢舊光盤(pán)的化學(xué)循環(huán)利用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種通過(guò)水解或醇解反應(yīng)對(duì)廢舊光盤(pán)進(jìn)行化學(xué)解聚回收的新方法。該方法采用對(duì)廢舊光盤(pán)具有一定溶解性且可以重復(fù)回用的離子液體作溶劑和催化劑，將廢舊光盤(pán)進(jìn)行水解或醇解反應(yīng)，一方面緩和了反應(yīng)條件，另一方面離子液體可重復(fù)回用，從而可以降低能耗，顯著減少三廢排放。本發(fā)明的目的是提供了一種水解和醇解廢舊光盤(pán)的新方法，克服了傳統(tǒng)方法中存在的需消耗大量無(wú)機(jī)強(qiáng)酸或強(qiáng)堿、設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重、催化劑不能重復(fù)回用以及反應(yīng)條件苛刻等缺點(diǎn)。本發(fā)明通過(guò)以下方案解決這些問(wèn)題，采用對(duì)廢舊光盤(pán)中的主要成分PC具有一定溶解性的離子液體為反應(yīng)介質(zhì)和催化劑，在一定壓力和溫度下，將廢舊光盤(pán)進(jìn)行水解或醇解反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)束后,過(guò)濾除去固體殘?jiān)?其主要成分為無(wú)機(jī)金屬材料)，往濾液中加入一定量的乙酸乙酯，上層通過(guò)蒸餾操作得到雙酚A產(chǎn)品(對(duì)醇解反應(yīng)，同時(shí)得到碳酸二烷基酯)，下層的離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)和催化劑直接回用。本發(fā)明方法所述的離子液體具有以下結(jié)構(gòu)通式R-0-ccr其中，R可以為乙基、丙基或丁基。最常用的為I-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽和I-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽或其復(fù)配物等。由于在反應(yīng)條件下，所采用的離子液體對(duì)廢舊光盤(pán)和水或原料醇都具有一定的溶解作用，從而可以促進(jìn)水解或醇解反應(yīng)，使得反應(yīng)時(shí)間和溫度等都得到顯著改善。另外，由于所采用的離子液體本身具有催化作用，因而可以避免傳統(tǒng)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的使用，簡(jiǎn)化工藝流程，降低三廢排放。本發(fā)明方法所述的反應(yīng)溫度一般在90 140°C，離子液體與廢舊光盤(pán)的 質(zhì)量比一般為O. 2 3 1，最好為O. 5 I. 5 I。本發(fā)明中涉及的反應(yīng)原理如下
Γ Η3 ° 嚴(yán)3
H "j~O—1(=)>~C—0_C—j—0H + 2 n ROH- π HO~~~C—~〇H + n R〇 _C— OR
L 0h 」11I
^CH3CH3
r CH3 CH3Η-；~0~~C—O-C-j—OH + 2nH20-*■ n HO~〈~~)>~C—)>~OH + nCO2 + n H2O
L iH3 丄^h3其中R為C1-C4的烷基。本方法通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)將離子液體、水(或原料醇)和廢舊光盤(pán)按一定的比例加入到反應(yīng)釜中，在一定溫度下攪拌反應(yīng)一定時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后，加入一定量的乙酸乙酯，上層通過(guò)蒸餾等操作得到雙酚A產(chǎn)品(對(duì)醇解反應(yīng)，同時(shí)得到碳酸二烷基酯)，下層的離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)和催化劑直接回用。本發(fā)明與傳統(tǒng)方法相比，其特點(diǎn)是(1)克服了背景技術(shù)中存在的消耗大量高濃度無(wú)機(jī)強(qiáng)酸/強(qiáng)堿且不能重復(fù)回用等問(wèn)題。(2)由于采用對(duì)廢舊光盤(pán)具有一定溶解性的離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)和催化劑，一方面緩和了反應(yīng)條件，另一方面離子液體可實(shí)現(xiàn)重復(fù)回用，顯著改善了設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染問(wèn)題。具體實(shí)施方法下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法做進(jìn)一步說(shuō)明，但并不是對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例I :將30. Og廢舊光盤(pán)粉碎后(粒徑小于Imm)放入高壓釜中，依次加入20. Og水、30g I-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽，加完后在140°C下攪拌反應(yīng)3h，降至室溫后，反應(yīng)液經(jīng)過(guò)濾、萃取、蒸餾等處理過(guò)程，廢舊光盤(pán)中的PC水解率100%，得到雙酚A產(chǎn)品25. Og，收率為 92. 8%。實(shí)施例2 :實(shí)驗(yàn)條件與步驟同實(shí)施例1，只是將I-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽改為I-乙基-3-甲基咪唑醋酸鹽，廢舊光盤(pán)中的PC水解率100 %，得到雙酚A產(chǎn)品24. 5g，收率為 91. 0%。
實(shí)施例3 :實(shí)驗(yàn)條件與步驟同實(shí)施例1，只是將I-丁基-3-甲基咪唑醋酸鹽改為I-丙基-3-甲基咪唑醋酸鹽，廢舊光盤(pán)中的PC水解率100%，得到雙酚A產(chǎn)品24. 8g，收率為 92. 1%。實(shí)施例4-11 :實(shí)驗(yàn)條件與步驟同實(shí)施例1，只是將離子液體改為實(shí)施例I中回收的離子液體，進(jìn)行八次重復(fù)回用實(shí)驗(yàn)，回用結(jié)果見(jiàn)表I。表I離子液體的重復(fù)回用結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種廢舊光盤(pán)水解回收雙酚A的方法，即將廢舊光盤(pán)、離子液體和水加入反應(yīng)釜中，在一定溫度下，攪拌反應(yīng)一定時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾除去固體殘?jiān)鶠V液中加入一定量的乙酸乙酯，上層通過(guò)蒸餾操作得到雙酚A產(chǎn)品，下層的離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)和催化劑直接回用，其中所采用的離子液體具有以下結(jié)構(gòu)通式
2.一種廢舊光盤(pán)醇解回收雙酚A和碳酸二烷基酯的方法，即將廢舊光盤(pán)、離子液體和相應(yīng)的醇加入反應(yīng)釜中，在一定溫度下，攪拌反應(yīng)一定時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾除去固體殘?jiān)?，往濾液中加入一定量的乙酸乙酯，上層通過(guò)蒸餾操作得到雙酚A和碳酸二烷基酯產(chǎn)品，下層的離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)和催化劑直接回用，其中所采用的離子液體具有以下結(jié)構(gòu)通式
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中水解反應(yīng)溫度為120°C-140°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中醇解反應(yīng)溫度為90°C-110°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所用的醇為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇或異丁醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化學(xué)解聚廢舊光盤(pán)生成雙酚A和碳酸二烷基酯，實(shí)現(xiàn)其化學(xué)循環(huán)回收的新方法。其特征是采用易重復(fù)回用的1-R-3-甲基咪唑醋酸鹽離子液體(其中R可以為乙基、丙基或丁基)為反應(yīng)介質(zhì)和催化劑，在90℃-140℃下進(jìn)行水解或醇解反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過(guò)濾、萃取、蒸餾等操作得到雙酚A產(chǎn)品(對(duì)醇解反應(yīng)，同時(shí)得到碳酸二烷基酯)，回收的離子液體不經(jīng)任何處理直接回用。雙酚A和碳酸二烷基酯收率都在90％以上。本發(fā)明與傳統(tǒng)的方法相比，其特點(diǎn)是(1)無(wú)需采用背景技術(shù)中的高濃度無(wú)機(jī)強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，顯著改善了設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染問(wèn)題。(2)由于采用對(duì)廢舊光盤(pán)具有一定溶解性的離子液體作為反應(yīng)介質(zhì)和催化劑，一方面緩和了反應(yīng)條件，另一方面離子液體可實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，克服了背景技術(shù)中催化劑不能重復(fù)回用問(wèn)題。
文檔編號(hào)C07C37/00GK102633605SQ20121008538
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者于世濤, 劉福勝, 宋修艷, 楊學(xué)群 申請(qǐng)人:青島科技大學(xué)