改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法

本发明涉及铬渣无害化处理，具体涉及改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法。

背景技术：

1、铬渣是一种含有铬的废弃物，通常是生产金属铬和铬盐过程中产生的工业废渣，含有大量致癌的cr(vi)。由于铬是一种有毒的重金属，处理铬渣的无害化是非常重要的。未经处理的铬渣可能会对土壤和水体造成污染，危害生态系统和人类健康。铬渣的无害化处理包括物理方法(如固化处理)、化学方法(如还原、沉淀)、热处理等。在进行无害化处理的同时，也可以考虑对铬渣中有价值的成分进行回收利用，以减少资源浪费。随着科技的发展，不断出现新的、更有效的铬渣处理技术，例如利用热解技术来还原铬渣中的有害物质，实现铬渣的无害化。

2、塑料废弃物的增加导致了一系列的环境问题。该问题的解决方案之一是将塑料废物转化为用于生产燃料油的碳氢化合物。近年来，塑料废弃物回收利用的研究越来越受到人们的关注。一些行业采用了许多技术，例如用于塑料回收的解聚、热降解和催化降解。热解可产生含有多种碳氢化合物的液体和气体产品。与单独的热解工艺相比，催化热解可以显著控制产物的组成分布，并显示出多种优势，例如热解过程的能耗较低、反应速度更快、对有价值的化学产品具有更高的选择性。

3、现有技术中有关铬渣无害化方面的研究主要有：

4、申请号201610033763.5公开了一种同步处理铬渣及生物质的方法,利用危险废物铬渣等催化剂高温催化裂解生物质，在水蒸汽气化的条件下较为彻底的将生物质转化为低分子的高温能源气体，避免了铬渣表面的结焦。同时利用高温能源气体加热铬渣，同时使铬渣中六价铬还原为三价铬，顺便对能源气体进行冷却，而能源气体中的co2及cl被铬渣中的碱性物质吸收。申请号201610035363.8公开了一种同步处理液态钢渣、铬渣及污泥的方法，通过钢渣加热并气化污泥，再利用危险废物铬渣等催化剂高温催化裂解污泥，在水蒸汽气化的条件下较为彻底的将污泥转化为低分子的高温能源气体，避免了铬渣表面的结焦。同时利用高温能源气体加热铬渣，同时使铬渣中六价铬还原为三价铬，顺便对能源气体进行冷却，而能源气体中的co2及cl被铬渣中的碱性物质吸收。

5、本发明在现有技术的基础上，研究一种既可以对塑料资源化利用，同时又能实现铬渣解毒的新方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，其通过对塑料进行改性处理，然后与铬渣进行共热解来实现对铬渣解毒，并且实现了塑料的资源化处理。

2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，包括以下步骤：

4、步骤一、采用硫酸脂或硫醇对塑料进行改性，将硫酸脂或硫醇与塑料、溶剂进行混合反应，得到硫代聚合物塑料；其中，反应温度为50～200℃，硫酸脂或硫醇与塑料的质量比为1:1～5；

5、步骤二、将所述的硫代聚合物塑料与铬渣加入到裂解反应器中进行非原位催化热解，其中硫代聚合物塑料放置在铬渣的前段，热解产生的热解气通过铬渣后，将其中的六价铬还原为三价铬；硫代聚合物塑料与铬渣的质量比为1:1～7，热解温度为450～600℃，热解时间为20～40min。

6、上述技术方案直接带来的有益技术效果为：

7、通过采用硫酸脂或硫醇对塑料进行改性，与未改性塑料相比，改性后的硫代聚合物塑料会产生硫化物来促进六价铬的还原。虽然氢气作为强还原剂可以直接与六价铬发生反应，但是硫化物的加入，可以与六价铬形成络合物，从而促进还原反应的进行，两者一起使用，以提供更强的还原能力。这种组合可以提高还原反应的效率，并促使六价铬更彻底地还原为三价铬。硫化物与六价铬可以形成不同的络合物，最常见的是硫化氢铬酸盐络合物，如硫代硫酸铬。这种络合作用可以改变六价铬的电子环境，硫化氢为一种还原剂，可以提供电子给六价铬离子，从而使其还原为较低价态的铬离子；络合物的形成可以稳定六价铬，并降低其还原的能力阈值；铬渣通常表现为酸性，恰恰硫化氢与六价铬的络合反应通常在酸性条件下进行，酸性条件可以提供质子(h+)，质子可以与六价铬形成酸性络合物，也能促使电子转移和还原反应的发生。

8、硫代聚合物塑料与铬渣共热解会产生热解油，由于铬渣中金属氧化物的催化，热解油的产量也会相应增加，还会产生三硫化二铬，虽然三硫化二铬也具有毒性，但相对于六价铬毒性大大降低，并且三硫化二铬呈固态便于收集。

9、上述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，所述的塑料为高密度聚乙烯hdpe、低密度聚乙烯ldpe、聚丙烯pp、聚苯乙烯ps或聚氯乙烯pvc。

10、上述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，步骤一中，所述的溶剂选用二甲基甲酰胺。

11、上述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，所述的裂解反应器连接有冷凝装置、集气装置，在热解反应开始前向裂解反应器中通入氮气以除去裂解反应器中的氧气，氮气的流量为50ml/min。

12、上述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，硫酸酯为乙基硫酸酯，所述的乙基硫酸酯的制备方法为：步骤一、控制乙醇和硫酸的摩尔比为1:1，将乙醇缓慢地加入到搅拌的硫酸中；步骤二、控制反应温度在室温到50℃之间，反应时间为5～12h；步骤三、反应完成后，提纯得到乙基硫酸脂。

13、上述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，所述的硫醇为乙基硫醇，所述的乙基硫醇的制备方法为：步骤一、将摩尔比为1:1的氯代乙烷和硫化钠加入溶剂乙醇中；步骤二、将步骤一所得混合物加热至50～70℃，在回流条件下反应2～6h；步骤三、反应结束后，冷却混合物溶液，去除不溶性物质；步骤四、通过精馏得到乙基硫醇。上述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，步骤二中，非原位催化热解产生的热解气中至少包含硫化物、一氧化碳或氢气。

14、与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：

15、本发明通过采用硫酸脂或硫醇对塑料进行改性，改性后得到的硫代聚合物塑料与铬渣共热解不仅会提高热解效率，产生更多的热解油。而且由于硫元素的存在会产生硫化物，硫化物与六价铬产生络合物，与氢气一起，两者一起使用，可以提供更强的还原能力，提高还原反应的效率，促使六价铬更彻底地还原为毒性较低的三价铬。

16、经过本发明实施例进一步验证，本发明方法能达到对铬渣80％以上的还原率，即同时实现对铬渣的解毒以及塑料的资源化处理。

技术特征：

1.一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，其特征在于：所述的塑料为高密度聚乙烯hdpe、低密度聚乙烯ldpe、聚丙烯pp、聚苯乙烯ps或聚氯乙烯pvc。

3.根据权利要求1所述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，其特征在于：步骤一中，所述的溶剂选用二甲基甲酰胺。

4.根据权利要求1所述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，其特征在于：所述的裂解反应器连接有冷凝装置、集气装置，在热解反应开始前，向裂解反应器中通入氮气以除去裂解反应器中的氧气，氮气的流量为50ml/min。

5.根据权利要求1所述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，其特征在于，硫酸酯为乙基硫酸酯，所述的乙基硫酸酯的制备方法为：步骤一、控制乙醇和硫酸的摩尔比为1:1，将乙醇缓慢地加入到搅拌的硫酸中；步骤二、控制反应温度在20～50℃之间，反应时间为5～12h；步骤三、反应完成后，提纯得到乙基硫酸脂。

6.根据权利要求1所述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，其特征在于，所述的硫醇为乙基硫醇，所述的乙基硫醇的制备方法为：步骤一、将摩尔比为1:1的氯代乙烷和硫化钠加入溶剂乙醇中；步骤二、将步骤一所得混合物加热至50～70℃，在回流条件下反应2～6h；步骤三、反应结束后，冷却混合物溶液，去除不溶性物质；步骤四、通过精馏得到乙基硫醇。

7.根据权利要求1所述的一种改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，其特征在于，步骤二中，非原位催化热解产生的热解气中至少包含硫化物、一氧化碳或氢气。

技术总结本发明公开了改性塑料与铬渣共热解实现铬渣解毒及塑料资源化的方法，涉及铬渣无害化处理技术领域。该方法包括：采用硫酸脂或硫醇对塑料进行改性，将硫酸酯或硫醇与塑料、溶剂进行混合反应，得到硫代聚合物塑料；将硫代聚合物塑料与铬渣加入到裂解反应器中进行非原位催化热解，其中硫代聚合物塑料放置在铬渣的前段，热解产生的热解气通过铬渣后，将其中的六价铬还原为三价铬。本发明通过采用硫酸酯或硫醇对塑料进行改性，改性后得到的硫代聚合物塑料与铬渣共热解产生的硫化物与六价铬产生络合物，与氢气一起使用，可以提供更强的还原能力，提高还原反应的效率，促使六价铬更彻底地还原为毒性较低的三价铬。技术研发人员：张华伟,陈虎,单体仑,刘亭,马子轸,谈琰受保护的技术使用者：青岛理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18