CN114685700A - 一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，所述资源化方法包括：在凝聚母液中加入电解质后进行机械破乳，所述机械破乳的过程中通入洁净的惰性气体。本发明提供了一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，通过加入电解质后进行机械破乳以及机械破乳的过程中通入洁净的惰性气体，增加了对胶束的破坏能力，使得破乳更为彻底，提高了凝聚母液中剩余聚四氟乙烯树脂的回收率，高达95％以上。

Description

一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法
技术领域
本发明涉及氟树脂合成技术领域，更具体地，涉及一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法。
背景技术
聚四氟乙烯(PTFE)分散树脂的生产一般由聚合、凝聚、干燥三部分组成。具体地，是在高压反应釜中以水或其它溶剂为载体，加入分散剂、引发剂以及其它助剂，与四氟乙烯(TFE)单体进行反应，反应釜中的引发剂在一定温度下形成自由基并与单体进行链引发、链增长、链终止的聚合反应，由于分散剂在载体中形成胶束，而单体赠水亲油，因此整个反应是在胶束内部完成，最后在反应釜中得到乳白色的PTFE乳液，反应结束后将PTFE乳液输送料液贮槽，然后加无离子水将比重由1.2稀释到1.05后，再送至凝聚桶内，在机械搅拌的作用下破坏胶束，PTFE从胶束中分离出来形成有规则形状的PTFE树脂，得到的树脂送至干燥器干燥后作为商品销售出去。
每吨聚四氟乙烯树脂(按干料计算)凝聚后得到的母液有12吨，大多数企业将这部分母液作为工业废水直接排放。但是，由于现有聚四氟乙烯分散树脂生产工艺的限制，凝聚母液中含有少量的树脂以及聚合反应时添加的助剂(具体约0.1％的PTFE、30ppm的含氟表面活性剂以及少量的石蜡和其它助剂)，这些物质随着凝聚母液排放出来，在环境中几乎无法自然降解，既危害了环境，又造成了一定的资源浪费。
目前，有少数报道采用加入金属盐凝聚破乳来回收母液中的聚四氟乙烯树脂，但采用该方法获得的聚四氟乙烯树脂为低端产品或回收率较低，总之效果不够理想。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，回收其中的高附加值成分，提高经济效益。
本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，包括：在凝聚母液中加入电解质后进行机械破乳，所述机械破乳的过程中通入洁净的惰性气体。
上述技术方案中，电解质的加入会破坏胶束的稳定性，惰性气体在机械力的作用下被切割成小气泡并附着在胶束上，随着不断切割变得更加细小，并逐步炸开进而增加了对胶束的破坏能力，使得破乳更为彻底，提高了凝聚母液中剩余树脂的回收率。其中，洁净的惰性气体可以为氮气、氩气、压缩空气等，由于压缩空气便宜易得，因此优先使用压缩空气。
优选地，所述电解质为碳酸氢铵，加入量为所述凝聚母液的0.02～0.08％。
进一步地，所述机械破乳的方式为剪切方式，剪切叶片的转速为2000～3000转/分钟。在电解质和所述强度剪切力的反复作用下，胶束的稳定性降低并相互碰撞，最终残留在母液中被胶束包裹的PTFE粒子挣脱胶束的束缚，从水相中分离出来。
本发明中经过所述机械破乳后，所述凝聚母液中聚四氟乙烯树脂的粒径为15～25微米。
本发明机械破乳的过程为二次凝聚的过程，相较于正常生产工艺中包含造粒和破乳两个作用的凝聚过程，该机械破乳所得的树脂粒径在15～25微米，比正常生产工艺中的出料粒径800～1000微米细很多。正是这高强度的机械破乳才使得残余的树脂被尽可能地回收，若采用正常的凝聚生产工艺，则回收效果不佳。
进一步地，所述资源化方法还包括将所述机械破乳后获得的物料依次经絮凝和气浮处理，分离得到聚四氟乙烯树脂粉末。
经过机械破乳得到的PTFE颗粒只有15～25微米，不便于分离。本发明采用絮凝和气浮处理，可以简单高效地分离得到聚四氟乙烯树脂粉末。
其中，所述絮凝过程中优选加入絮凝剂聚氯化铝和聚丙烯酰胺。加入上述两种絮凝剂有助于PTFE微粒团聚，便于后续分离。以凝聚母液的质量计，所述絮凝剂的加入量优选为0.001～0.002％。
气浮过程中，微小气泡吸附在团聚的PTFE颗粒上，在浮力的作用下带动底部的PTFE颗粒漂浮到水面上，便于分离。
进一步地，所述资源化方法还包括将所述气浮处理后获得的液体进行过滤和膜回收，得到助剂和可回用的水。
经过机械破乳、絮凝及气浮处理后，凝聚母液中的PTFE基本都被回收，残余很少，此时采用过滤和膜回收可以更加容易回收含氟表面活性剂供循环使用，而且不易堵塞过滤器、超滤膜等设备，同时得到可回用的水，减少污水排放，具有很高的经济效益和社会效益。
在本发明的优选实施方式中，将从气浮槽出来的清液再送至砂滤、精密过滤、超滤进行微粉的去除，分离出来的微粉作为下脚料销售；
从过滤***出来的清液送至纳滤膜***进行含氟表面活性剂的回收，纳滤膜可将分子量大于150的含氟表面活性剂等物质以浓液的形式截留下来，浓液再送至蒸馏***进行二次提浓，再依次经过酸化、分层、精馏，最终得到高纯的含氟表面活性剂，循环使用；
从纳滤膜***分离出来的清液送至反渗透膜***进行小分子和阴阳离子的去除，分离出来的浓缩液收集后统一焚烧处理，清液可作为锅炉给水或者去离子水的原水循环使用。
本发明还提供一种二次凝聚桶，其内部设置有多组剪切式叶片和导流板，所述导流板水平设置在所述二次凝聚桶的内壁上并位于相邻两组所述剪切式叶片的中间。
优选地，各组所述剪切式叶片之间的间距为400～600mm，所述剪切式叶片的直径为400～500mm。
可将上述二次凝聚桶应用在上述聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法中。
本发明提供了一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，通过加入电解质后进行机械破乳以及机械破乳的过程中通入惰性气体，增加了对胶束的破坏能力，使得破乳更为彻底，提高了凝聚母液中剩余聚四氟乙烯树脂的回收率，高达95％以上。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例中提供的聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法的工艺流程图；
图2为本发明实施例中二次凝聚桶的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，其工艺流程图如图1所示，具体步骤如下：
收集1000公斤PTFE含量为0.1％的凝聚母液，向其中加入500克的碳酸氢氨并混合均匀，将二次凝聚桶的转速设定为3000转/分钟，然后通过离心泵以1000L/h的速度将混合均匀的凝聚母液连续加入到二次凝聚桶中，同时向二次凝聚桶以300Nm3/h的速度通入0.6Mpa的压缩空气。
从二次凝聚桶连续出来的物料送至絮凝槽，并向絮凝槽中加入PAC和PAM各5克，搅拌30分钟后静止1小时。
从絮凝槽出来的物料送入气浮槽中，并按600Nm3/h的流速向气浮槽中通入0.1Mpa的压缩空气，鼓泡20分钟，然后再静止10分钟，最后将漂浮在气浮槽上面的PTFE物料舀出来送至烘箱进行干燥。得到965克的PTFE干料(外销，可作为生胶带的原料)，回收率为96.5％。
从气浮槽出来的清液再送至砂滤、精密过滤、超滤进行微粉的去除，分离出来的微粉作为下脚料销售。
从过滤***出来的清液送至纳滤膜***进行含氟表面活性剂的回收。纳滤膜可将分子量大于150的含氟表面活性剂等物质以浓液的形式截留下来，浓液再送至蒸馏***进行二次提浓，再依次经过酸化、分层、精馏，最终得到高纯的含氟表面活性剂，循环使用。
从纳滤膜***分离出来的清液送至反渗透膜***进行小分子和阴阳离子的去除，分离出来的浓缩液收集后统一焚烧处理。清液可作为锅炉给水或者去离子水的原水循环使用。
本实施例中二次凝聚桶的结构示意图及物料进出如图2所示。其中，二次凝聚桶内部设有导流板和剪切式叶片，导流板水平设置在二次凝聚桶的两侧内壁上并位于相邻两组剪切式叶片中间，剪切式叶片设置有多组，各组间距500mm，剪切式叶片直径约为450mm。
实施例2
本实施例提供一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，具体步骤如下：
收集1000公斤PTFE含量为0.1％的凝聚母液，向其中加入500克的碳酸氢氨并混合均匀，将二次凝聚桶的转速设定为2000转/分钟，然后通过离心泵以1000L/h的速度将混合均匀的凝聚母液连续加入到二次凝聚桶中，同时向二次凝聚桶以300Nm3/h的速度通入0.6Mpa的压缩空气。
从二次凝聚桶连续出来的物料送至絮凝槽，并向絮凝槽中加入PAC和PAM各5克，搅拌30分钟后静止1小时。
从絮凝槽出来的物料送入气浮槽中，并按600Nm3/h的流速向气浮槽中通入0.1Mpa的压缩空气，鼓泡20分钟，然后再静止10分钟，最后将漂浮在气浮槽上面的PTFE物料舀出来送至烘箱进行干燥。得到850克的PTFE干料，回收率为85％。
从气浮槽出来的清液再送至砂滤、精密过滤、超滤进行微粉的去除，分离出来的微粉作为下脚料销售。
从过滤***出来的清液送至纳滤膜***进行含氟表面活性剂的回收。纳滤膜可将分子量大于150的含氟表面活性剂等物质以浓液的形式截留下来，浓液再送至蒸馏***进行二次提浓，再依次经过酸化、分层、精馏，最终得到高纯的含氟表面活性剂，循环使用。
从纳滤膜***分离出来的清液送至反渗透膜***进行小分子和阴阳离子的去除，分离出来的浓缩液收集后统一焚烧处理。清液可作为锅炉给水或者去离子水的原水循环使用。
对比例1
本对比例提供一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，与实施例1的不同之处在于，二次凝聚桶中不通入压缩空气。
结果得到610克的PTFE干料。回收率为61％。
对比例2
本对比例提供一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，与实施例1的不同之处在于，二次凝聚桶为正常生产工艺中使用的凝聚桶。
结果得到50克的PTFE干料。回收率为5％。可见通过正常工艺二次凝聚后只能够得到少量的回收料。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，其特征在于，包括：在凝聚母液中加入电解质后进行机械破乳，所述机械破乳的过程中通入洁净的惰性气体。
2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，其特征在于，所述电解质为碳酸氢铵，加入量为所述凝聚母液的0.02～0.08％。
3.根据权利要求1或2所述的聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，其特征在于，所述机械破乳的方式为剪切方式，剪切叶片的转速为2000～3000转/分钟。
4.根据权利要求1～3任一项所述的聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，其特征在于，经过所述机械破乳后，所述凝聚母液中聚四氟乙烯树脂的粒径为15～25微米。
5.根据权利要求1～4任一项所述的聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，其特征在于，所述资源化方法还包括将所述机械破乳后获得的物料依次经絮凝和气浮处理，分离得到聚四氟乙烯树脂粉末。
6.根据权利要求5所述的聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，其特征在于，所述絮凝过程中，加入絮凝剂聚氯化铝和聚丙烯酰胺。
7.根据权利要求5所述的聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法，其特征在于，所述资源化方法还包括将所述气浮处理后获得的液体进行过滤和膜回收，得到助剂和可回用的水。
8.一种二次凝聚桶，其特征在于，内部设置有多组剪切式叶片和导流板，所述导流板水平设置在所述二次凝聚桶的内壁上并位于相邻两组所述剪切式叶片的中间。
9.根据权利要求8所述的二次凝聚桶，其特征在于，所述剪切式叶片各组之间的间距为400～600mm，所述剪切式叶片的直径为400～500mm。
10.权利要求8或9所述的二次凝聚桶在权利要求1～7任一项所述的聚四氟乙烯分散树脂凝聚母液的资源化方法中的应用。
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