本發(fā)明涉及一種含脂肪溴阻燃成分的廢舊發(fā)泡聚苯乙烯材料無害化消解及回收的方法，屬于廢舊聚苯乙烯材料回收及循環(huán)利用。

背景技術(shù)：

1、發(fā)泡聚苯乙烯材料(eps、xps)因其優(yōu)良的隔熱性能和低廉的成本，在建筑領(lǐng)域常被作為外墻保溫材料使用；為了提高其阻燃性能，許多eps和xps保溫材料中添加了以六溴環(huán)十二烷(hbcd)為代表的含脂肪溴阻燃劑成分；其中hbcd本身所具有的持久性、潛在毒性及對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康的潛在危害作用，已被《斯德哥爾摩公約》列為持久性有機(jī)污染物，并已在我國全面禁用；但截止目前，我國現(xiàn)有建筑中仍然存在大量含有hbcd的發(fā)泡聚苯乙烯保溫材料，未來這部分材料將隨著建筑修繕和拆除過程被廢棄，若采用常規(guī)填埋或者焚燒的方式進(jìn)行處理，將給環(huán)境造成巨大污染的同時(shí)，也會(huì)造成了聚苯乙烯材料資源的極大浪費(fèi)；因此，開發(fā)含脂肪溴阻燃成分特別是含hbcd的廢舊發(fā)泡聚苯乙烯材料的無害化消解及回收技術(shù)，是十分迫切的。

2、通過對(duì)現(xiàn)有專利檢索發(fā)現(xiàn)，鮮有專利針對(duì)含脂肪溴阻燃成分的廢舊發(fā)泡聚苯乙烯材料無害化回收及循環(huán)利用技術(shù)的相關(guān)報(bào)道，更多的是在發(fā)泡聚苯乙烯材料回收及脂肪溴阻燃劑特別是hbcd化合物消解處理這兩方面進(jìn)行分別報(bào)道。

3、針對(duì)發(fā)泡聚苯乙烯材料的回收及利用方面，中國專利cn202410344555.1介紹了一種將回收的發(fā)泡聚苯乙烯通過清洗、破碎、熔融、擠出造粒的方式獲得再生聚苯乙烯顆粒；中國專利cn201610585197.9公開了一種使用溶解工序和超臨界co2萃取工序的環(huán)保發(fā)泡聚苯乙烯(eps)廢物回收方法；此外，也有相關(guān)專利(中國專利cn201610417697.1和中國專利cn201610417699.0)報(bào)道了采用聚苯乙烯回收料制備其他復(fù)合材料的相關(guān)應(yīng)用；但上述專利僅對(duì)發(fā)泡聚苯乙烯材料的回收進(jìn)行了報(bào)道，并未提及對(duì)發(fā)泡聚苯乙烯材料中含有的化學(xué)助劑回收及無害化處理的相關(guān)方法。

4、而在hbcd化合物的處理方面，中國專利cn202311859412.6介紹了一種采用加熱分解的方式對(duì)含六溴環(huán)十二烷污染土處置的方法，但該方法雖然能夠有效處理hbcd，但存在污染大氣及溴資源浪費(fèi)等問題；中國專利cn202010539693.7公開了一種利用石墨相氮化碳降解六溴環(huán)十二烷的方法，該方法以石墨相氮化碳作為催化劑，在混合溶劑體系中基于紫外光催化降解法來實(shí)現(xiàn)hbcd的無害化降解；中國專利cn201910163737.8報(bào)道了一種采用銅綠假單胞菌hs9對(duì)六溴環(huán)十二烷化合物進(jìn)行降解，實(shí)現(xiàn)了無害化處理的低成本與低能耗；以上專利雖然能夠?qū)bcd進(jìn)行有效消解，但均無法實(shí)現(xiàn)對(duì)hbcd中溴資源的回收與再利用。

5、通常情況下，將廢舊阻燃發(fā)泡聚苯乙烯材料中的hbcd及其他含脂肪溴阻燃成分進(jìn)行無害化消解，同時(shí)實(shí)現(xiàn)溴元素的回收提取及聚苯乙烯材料的回收再利用，對(duì)發(fā)展資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義；基于此，本發(fā)明創(chuàng)新性的采用相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)輔助下的強(qiáng)堿脫溴工藝，實(shí)現(xiàn)了發(fā)泡聚苯乙烯中脂肪溴阻燃成分的100％高效無害化消解，同時(shí)通過高效水洗分離技術(shù)，對(duì)消解過程中產(chǎn)生的含溴水溶液與含聚苯乙烯有機(jī)溶液進(jìn)行快速分離，最終分別通過提溴處理和聚苯乙烯回收造粒，實(shí)現(xiàn)溴資源和聚苯乙烯材料的完全回收與循環(huán)利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于針對(duì)含有脂肪溴阻燃成分的發(fā)泡聚苯乙烯材料難以同步實(shí)現(xiàn)含溴阻燃成分無害化消解，及溴元素與聚苯乙烯材料無法完全回收的問題，提供了一種可實(shí)現(xiàn)二者同時(shí)兼顧的新方法；具體方法是將含脂肪溴阻燃成分的發(fā)泡聚苯乙烯材料溶于有機(jī)溶劑中，采用相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)輔助下的強(qiáng)堿脫溴工藝，將無機(jī)相中的堿性基團(tuán)在相轉(zhuǎn)移催化劑催化作用下以有機(jī)堿的形式引入有機(jī)相，促進(jìn)堿性物質(zhì)與溴化物的充分接觸的同時(shí)，提升反應(yīng)體系脫溴效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)泡聚苯乙烯中脂肪溴阻燃成分100％高效無害化消解，之后通過高效水洗分離技術(shù)對(duì)消解過程中產(chǎn)生的含溴水溶液與含聚苯乙烯有機(jī)溶液進(jìn)行快速分離，對(duì)分離后的含溴水溶液進(jìn)行提溴處理，對(duì)含聚苯乙烯有機(jī)溶液進(jìn)行溶劑分離，并將聚苯乙烯進(jìn)行回收造粒；該方法可同時(shí)實(shí)現(xiàn)溴資源和聚苯乙烯材料的完全回收與循環(huán)利用。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種含脂肪溴阻燃成分的廢舊發(fā)泡聚苯乙烯材料無害化消解及回收的方法，該方法主要包括以下步驟：

4、第一步，將含脂肪溴阻燃成分的廢棄發(fā)泡聚苯乙烯材料進(jìn)行粉碎處理，將粉碎物溶解于有機(jī)溶劑中，得到含有發(fā)泡聚苯乙烯有機(jī)溶液；所述含脂肪溴阻燃成分廢棄發(fā)泡聚苯乙烯材料中的脂肪溴阻燃成分為六溴環(huán)十二烷、八溴醚、甲基八溴醚、溴化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一種或幾種；

5、第二步，將第一步得到聚苯乙烯有機(jī)溶液進(jìn)行過濾，除去其中的固體不溶物；

6、第三步，向過濾后的聚苯乙烯有機(jī)溶液中加入相轉(zhuǎn)移催化劑，攪拌一段時(shí)間后，加入堿性溶液或固體堿，隨后在相轉(zhuǎn)移催化劑催化作用下，保持體系溫度并繼續(xù)攪拌一段時(shí)間，對(duì)聚苯乙烯有機(jī)溶液中的溴系阻燃成分進(jìn)行脫溴；

7、第四步，向第三步得到的聚苯乙烯有機(jī)溶液中加入水，保持體系溫度，進(jìn)行攪拌洗滌，靜置后對(duì)有機(jī)相及水相進(jìn)行分離，其中有機(jī)相得到純化聚苯乙烯的有機(jī)溶液，水相得到含溴化物和堿的水溶液；

8、第五步，將純化聚苯乙烯的有機(jī)溶液在一定溫度下進(jìn)行減壓或常壓蒸餾，或者將其加入熱水中以脫除有機(jī)溶劑，隨后將脫除溶劑完成的以聚苯乙烯為主的物料進(jìn)行造粒、冷卻和干燥處理后，得到再生聚苯乙烯顆粒；

9、第六步，將含溴化物和堿的水溶液進(jìn)行酸堿中和處理后，提取其中的溴成分。

10、優(yōu)選的，第一步所述有機(jī)溶劑的質(zhì)量為粉碎物的0.5-100倍。

11、優(yōu)選的，第一步所述的有機(jī)溶劑由甲苯、二甲苯、苯、氯苯、氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、乙腈和四氫呋喃中的一種或幾種組成。

12、優(yōu)選的，第三步所述的相轉(zhuǎn)移催化劑由四甲基溴化銨、四甲基氯化銨、四乙基溴化銨、四乙基氯化銨、四丙基溴化銨、四丙基氯化銨、四丁基溴化胺、四丁基氯化銨以及三乙胺等季銨鹽或叔銨鹽類化合物中的一種或幾種組成。

13、優(yōu)選的，第三步中相轉(zhuǎn)移催化劑的用量為含脂肪溴阻燃成分的廢棄發(fā)泡聚苯乙烯材料質(zhì)量的0.1％-5％。

14、優(yōu)選的，第三步所述的堿性溶液中的堿由碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水中的一種或幾種組成。

15、優(yōu)選的，第三步所述的固體堿由碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種組成。

16、優(yōu)選的，第三步中堿性溶液的堿或固體堿的用量為聚苯乙烯有機(jī)溶液質(zhì)量的0.1％-10％。

17、優(yōu)選的，第三步中所述保持體系溫度在0℃-100℃，兩次攪拌時(shí)間均為0.1-24h。

18、優(yōu)選的，第四步中所述水的質(zhì)量為聚苯乙烯有機(jī)溶液質(zhì)量的1％-100％。

19、優(yōu)選的，第四步中所述保持體系溫度，為保持體系溫度為0℃-100℃。

20、優(yōu)選的，第五步中所述的減壓或常壓蒸餾溫度為50-120℃。

21、優(yōu)選的，第五步中所述熱水為60-100℃。

22、本發(fā)明與現(xiàn)有發(fā)泡聚苯乙烯材料回收技術(shù)相比，具有綠色、簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)，針對(duì)傳統(tǒng)加堿脫溴工藝效率低下的問題，創(chuàng)新性的采用相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)輔助下強(qiáng)堿脫溴工藝，實(shí)現(xiàn)了廢舊阻燃發(fā)泡聚苯乙烯材料中含脂肪溴阻燃成分的100％高效無害化消解，并能同步實(shí)現(xiàn)溴元素和聚苯乙烯材料的完全回收，得到的再生聚苯乙烯材料中殘余脂肪溴阻燃成分含量＜0.01％，過程中的有機(jī)溶劑和水溶液可以循環(huán)使用，整個(gè)回收過程不產(chǎn)生有害廢物，具備綠色可持續(xù)發(fā)展理念。