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关键词：
河水,固相萃取,抑霉唑,反相高效液相色谱
发表时间：
2012-03-04 15:26:07
超_亚临界水中聚对苯二甲酸乙二醇酯的解聚
谢雨函 | -> | 1036| 0| 910.337MB |超/亚临界水,解聚,聚对苯二甲酸乙二醇酯,对苯二甲酸,乙二醇
摘 要：采用间歇式高压反应装置研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在超/亚临界水中的解聚，考察了投料比、反应温度及反应时间对PET 解聚率及主产物对苯二甲酸(TPA)和乙二醇(EG)产率的影响。固相产物采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、液相色谱(HPLC)进行分析，液相产物采用气相色谱(GC)和气-质联谱(GC-MS)进行分析。实验结果表明，在压力2.2~31.5 MPa、温度220~400℃和反应时间5~90 min 的条件下，在超/亚临界水中PET 能有效地解聚，反应温度和反应时间是影响PET 解聚的主要因素。在投料比(水的质量/PET 质量)为8:1，反应温度320℃，反应时间15 min 条件下，PET 解聚完全，产物TPA 产率达93.23%，EG 产率为39.90%。在实验基础上，探讨了PET 水解反应机理。通过实验数据关联，得出解聚反应级数为一级，解聚反应活化能为90.47 kJ⋅mol−1。实验结果为选择PET 的解聚介质和工艺参数提供依据。
聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)是一种性能优良的高分子材料，电绝缘性、耐蠕变性、耐摩擦性好，广泛应用于纤维、包装、薄膜等行业。全球 PET 用量呈逐年上升趋势，2008年全球 PET 产量达 6100 万吨。由于 PET 化学稳定性好，其在环境中很难自然降解。随着其使用量的增加，废弃 PET 产品势必造成严重环境问题。近年来，废弃 PET 塑料的资源化处置和利用引起了世界各国的广泛关注。
为了有效利用资源，人类在废塑料回收方面提出了填埋、焚烧、回收利用等方法。通过化学循环技术使聚合物分解为单体并进行回收利用是一种较好的方法[1]。超/亚临界流体由于其特殊的溶解能力、扩散能力而被应用于废塑料的回收研究[2~4]。常见的用于废塑料解聚回收的超临界流体介质有甲醇、乙醇、水、甲苯等。王汉夫[5,6]等研究了 PET 在超临界甲醇和乙醇中的降解，得出甲醇对 PET 降解的最佳条件为330℃，14 MPa，反应 30 min；乙醇对 PET 降解的最佳条件为 350℃，17 MPa，反应 60 min。Rubens[7]进行了废弃PET在超临界乙醇及乙醇/水共溶剂中的降解研究，产物 DMT 的最大产率可达98.5%。邹霞等[8]考察了临界区乙醇中聚碳酸酯的解聚，结果表明，在 220℃，反应时间 15 min下，PC解聚率达 98.8%，双酚 A 产率达 80.4%。Pan等[9]开发了一种能用于高温高压研究的可视微型毛细管反应器，并结合拉曼光谱对PC在亚临界水中的相变过程进行原位在线分析，研究结果表明PC在亚临界水中的解聚过程是自催化反应。PET 在超/亚临界水中的解聚研究文献较少，Sato[10]、Tadafumi[11]等研究了 PET的高温水解，得出了高温水能有效解聚 PET，但由于对苯二甲酸 (TPA) 对乙二醇 (EG) 分解有催化作用，导致 EG 产率不高。Goje[12,13]考察了温度和压力对 PET 在过热水中的解聚影响，研究发现在温度 250
℃时 PET 解聚率最高，达到 91.38%。
为了有效利用资源，人类在废塑料回收方面提出了填埋、焚烧、回收利用等方法。通过化学循环技术使聚合物分解为单体并进行回收利用是一种较好的方法[1]。超/亚临界流体由于其特殊的溶解能力、扩散能力而被应用于废塑料的回收研究[2~4]。常见的用于废塑料解聚回收的超临界流体介质有甲醇、乙醇、水、甲苯等。王汉夫[5,6]等研究了 PET 在超临界甲醇和乙醇中的降解，得出甲醇对 PET 降解的最佳条件为330℃，14 MPa，反应 30 min；乙醇对 PET 降解的最佳条件为 350℃，17 MPa，反应 60 min。Rubens[7]进行了废弃PET在超临界乙醇及乙醇/水共溶剂中的降解研究，产物 DMT 的最大产率可达98.5%。邹霞等[8]考察了临界区乙醇中聚碳酸酯的解聚，结果表明，在 220℃，反应时间 15 min下，PC解聚率达 98.8%，双酚 A 产率达 80.4%。Pan等[9]开发了一种能用于高温高压研究的可视微型毛细管反应器，并结合拉曼光谱对PC在亚临界水中的相变过程进行原位在线分析，研究结果表明PC在亚临界水中的解聚过程是自催化反应。PET 在超/亚临界水中的解聚研究文献较少，Sato[10]、Tadafumi[11]等研究了 PET的高温水解，得出了高温水能有效解聚 PET，但由于对苯二甲酸 (TPA) 对乙二醇 (EG) 分解有催化作用，导致 EG 产率不高。Goje[12,13]考察了温度和压力对 PET 在过热水中的解聚影响，研究发现在温度 250
℃时 PET 解聚率最高，达到 91.38%。
课题组之前的研究[1,3,8,9,14,15]表明，超/亚临界流体能较好地解聚聚酯塑料并得到较高的产物产率。此外，相比于有机溶剂(如甲醇、乙醇等)，超/亚临界水解聚塑料更具经济环保、产物(对苯二甲酸)易于分离等优点 [16~18]。因此，探索超/亚临界水中PET的解聚条件具有重要的应用前景。由于目前国内尚无关于PET在超/亚临界水中解聚方面的详细研究，本文以PET为原料进行了超/亚临界水解聚实验，考察了PET解聚的主要影响因素。
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