超臨界流中廢舊輪胎橡膠脫硫再生工藝基礎(chǔ)研究.pdf

1、環(huán)境污染和能源短缺是我國面臨的兩大問題，將危害環(huán)境的廢棄物加以循環(huán)利用，是同時解決這兩個問題的有效途徑，對我國的長期可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略性意義。將廢舊輪胎脫硫再生，重新成為可利用的資源，既可以節(jié)約有限的橡膠以及石化資源，又可以避免廢舊橡膠帶來的環(huán)境污染，逐漸成為近年來廢棄物循環(huán)領(lǐng)域的研究重點。
　　針對含有丁二烯不飽和雙鍵結(jié)構(gòu)的實際廢舊輪胎橡膠，提出了三種新的脫硫工藝路線，分別是超臨界二氧化碳中脫硫，超臨界乙醇中脫硫，以及亞/超臨界

2、染料廢水中同時實現(xiàn)廢舊輪胎橡膠脫硫和廢水處理?？疾焱ㄟ^這三種工藝脫硫廢舊輪胎橡膠的效果，對不同因素對脫硫影響的機制以及反應(yīng)機理進行了深入的研究，為發(fā)展廢舊輪胎資源回收新工藝，促進超臨界流體脫硫技術(shù)的實用化奠定理論基礎(chǔ)并提供設(shè)計依據(jù)。
　　以超臨界二氧化碳為反應(yīng)媒介，研究主要成分為丁苯橡膠、順丁橡膠和天然橡膠的實際廢舊輪胎的脫硫新工藝。超臨界二氧化碳可以將脫硫劑帶入硫化膠交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部，使交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)斷開實現(xiàn)脫硫，同時抑制含有丁二烯不

3、飽和雙鍵結(jié)構(gòu)橡膠再交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生。脫硫劑濃度和反應(yīng)溫度是影響脫硫的顯著因素，反應(yīng)壓力和時間對脫硫的影響較小。如果要獲得高質(zhì)量的脫硫橡膠，反應(yīng)溫度應(yīng)低于200℃，脫硫劑濃度對于胎面膠和胎側(cè)膠分別應(yīng)高于10g/L和8g/L。胎面膠和胎側(cè)膠的橡膠成分不同，脫硫特點不同，而同時在超臨界二氧化碳中脫硫時，并不會相互影響。脫硫和未脫硫橡膠經(jīng)過低溫氣流粉碎后，脫硫橡膠的粒徑更小。
　　以超臨界乙醇為溶劑，研究主要成分為順丁橡膠和天然橡膠的實際廢

4、舊輪胎超臨界乙醇脫硫新工藝。超臨界乙醇可以破壞橡膠交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)脫硫。超臨界乙醇脫硫過程中，溫度變化對溶膠量影響最大，壓力變化對凝膠交聯(lián)密度影響最大。反應(yīng)溫度為270℃時，添加脫硫劑后溶膠量沒有顯著變化，此時超臨界乙醇完全可以取代脫硫劑的作用。對比超臨界乙醇和超臨界二氧化碳脫硫過程的優(yōu)缺點，超臨界二氧化碳中脫硫反應(yīng)溫度更低，而超臨界乙醇中脫硫不需要添加脫硫劑。反應(yīng)動力學(xué)分析表明，反應(yīng)溫度為210℃至260℃時，超臨界二氧化碳和超

5、臨界乙醇中脫硫胎側(cè)膠的表觀活化能分別是2.9×103J/mol和2.1×104J/mol，這表明超臨界二氧化碳中脫硫反應(yīng)更容易進行。
　　以亞/超臨界水為溶劑，研究同時實現(xiàn)廢舊輪胎橡膠脫硫和降解染料廢水的復(fù)合工藝。對反應(yīng)條件進行詳細的考察后發(fā)現(xiàn)，360℃為最佳反應(yīng)溫度，該溫度下反應(yīng)后，橡膠溶膠量達30％以上，染料廢水COD去除率達90％以上。提高反應(yīng)溫度，溶膠量會繼續(xù)增加，但橡膠會發(fā)生降解，反應(yīng)后廢水COD回升。分散染料廢水中脫硫

6、廢舊輪胎橡膠，380℃時溶膠量可達50％以上，但廢水COD去除率降低至44％。通過反應(yīng)動力學(xué)分析橡膠在兩種染料廢水中脫硫的過程發(fā)現(xiàn)，分散染料和酸性染料中胎側(cè)膠脫硫反應(yīng)的表觀活化能相差不大，分別為7.49×104J/mol和4.08×104J/mol，表明染料廢水的種類對橡膠脫硫并無顯著影響。
　　對超臨界流體中廢舊輪胎橡膠的脫硫進行了實驗測試、模型計算和理論分析，得出不同反應(yīng)因素對廢舊輪胎脫硫效果的影響，分析了廢舊輪胎脫硫反應(yīng)的機