廢光盤回收廢液制取聚合氯化鋁研究

＊吳曉濤 楊燁銘

（1.廣東省茂名市質量計量監督檢測所 廣東 525000 2.廣東誠高實驗室技術服務有限公司 廣東 525000）

全球光盤年產量超過100億張[1]，隨著計算機迅猛發展，光盤因其記錄密度高，信息存儲量大，因而比其它信息記錄方式占有更明顯的優勢，使用量歷年劇增。僅在我國使用各類光盤總數就達5億多張[2]，廣泛用于檔案、證券、銀行等部門，建立大型數據庫、音頻用于制作（VCD、DVD、LD、CDROM）唱片、視盤和國家上層管理、軍事、交通等領域。如果將這100億張光盤疊在一起，總長達1.2×104km，與地球直徑（約1.27×104km）大致相當，可見光盤生產數量之大。

在處理廢舊光盤時，若采用簡單的填埋或焚燒，不僅浪費資源，而且還會對環境造成嚴重污染[3]。如果能將溶鋁母液制取聚合氯化鋁，廢水經處理達標排放，不但消除污染，而且使廢光盤資源回收利用，得到較高的經濟效益。

廢光盤以及盜版、非法生產被繳獲待銷毀的光盤數量巨大。我國年光盤消費量約16萬噸，且每年以24%的速度遞 增[4]，隨著光盤的用量與日俱增，越來越多的光盤被丟入垃圾中，對環境的危害也日趨嚴重，因此，廢光盤回收資源的產業化前景看好而且任重道遠。

1.材料與方法

(1)試驗儀器與材料

試驗儀器：循環水式真空泵；磁力加熱攪拌器；散射光濁度儀；馬弗爐；加熱電爐；全玻璃回流裝置等。

試驗材料：200g·L-1NaOH溶液；1:1 HCl和1:3 HCl； 0.020mol·L-1乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）；1:1 NH3·H2O； 200g·L-1六甲基四胺溶液；2g·L-1二甲酚橙水溶液； 200g·L-1NH4F溶液；0.020mol·L-1Zn2+標準溶液；聚合氯化鋁（市售PAC凈水劑）；SS-1009型塑料表面脫漆劑；廢光盤等。

(2)試驗與分析方法

取10張經脫漆處理后的廢光盤，放入NaOH溶液（濃度0.4g·L-1）中，加熱反應，當表面鋁箔完全溶解后取出片基，溶液稍冷后加1:1 HCl溶液至有絮狀沉淀產生，再多加10ml 1:1 HCl，將其轉移至100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。取上述溶液20.00ml于250ml容量瓶中，加入20ml 0.020mol·L-1EDTA溶液，2滴二甲基酚橙，溶液呈黃色；滴加1:1氨水至溶液呈紫紅色；再滴加20ml六甲基四胺溶液，溶液應為黃色，如果溶液呈紅色，還需滴加1:3 HCl，使其變黃。用Zn2+標準溶液滴定，當溶液由黃色變為紫紅色時停止滴定，不計體積。再加入10ml NH4F（濃度200g·L-1）溶液，加熱至微沸，取下冷卻至室溫，再加2滴二甲基酚橙，溶液為黃色，若為紅色，應滴加1:3 HCl使溶液呈黃色。再用Zn2+標準溶液滴定，當溶液由黃色變為紫紅色時，即為終點，記下消耗Zn2+標準溶液的體積。計算公式如下：

其中，m—鋁含量（g）；

C—Zn2+標準溶液濃度（mol·L-1）；

V—滴定消耗Zn2+標準溶液的體積（L）。

2.結果與討論

(1)聚合氯化鋁制備

①廢光盤脫漆處理

采用SS-1009型塑料表面脫漆劑預先進行脫漆處理，每100張廢光盤約需300mL脫漆劑，光盤可分批投放（以浸沒光盤表面為準），時間以漆層剛好被脫除為宜，因為光盤表面的漆和涂料不盡相同，因而脫漆時間也不盡相同，一般是 3～5min（脫漆劑可反復使用直到失效為止）。

②溶鋁母液制取聚合氯化鋁

溶鋁母液為鋁酸鈉溶液。先進行過濾，除去懸浮雜質后，用1:1鹽酸調pH=7，使其轉化為氫氧化鋁：

將所得沉淀進行抽濾，洗滌得到氫氧化鋁沉淀，轉盛于瓷坩堝中，500℃灼燒以除去有機雜質，取出冷卻。加入1:1鹽酸使之完全溶解，加入鹽酸的量，以沉淀完全溶解為止，制得三氧化二鋁溶液，將其轉移至1000ml圓底蒸餾瓶中，用濃鹽酸調pH值，在電爐上加熱回流聚合1.5h，當溶液的相對密度為1.2時，進行沉降，制得聚合氧化鋁溶液，并將其轉移至蒸發皿中，置于電爐上加熱，在沸騰狀態下濃縮蒸干，得到淡黃色粉末狀固體聚合氯化鋁產品。采用馬國昌提出的“PAC質量指標的快速測定”方法[5]，對制得聚合氧化鋁產品性能指標Al2O3含量和鹽基度進行測定。

(2)制取聚合氯化鋁影響因素

①灼燒溫度對制取氧化鋁的影響

在不同溫度下對制得的氫氧化鋁沉淀進行灼燒，灼燒溫度對Al2O3含量的影響見表1。實驗結果可知，當灼燒溫度為550℃時，Al2O3含量最高，但與500℃相比，含量增加并不多，從節能考慮，選取500℃較為合適。

表1 灼燒溫度對Al2O3含量的影響

②灼燒時間對制取氧化鋁的影響

在灼燒溫度為500℃時下，對制得的氫氧化鋁沉淀進行灼燒，灼燒時間對Al2O3含量的影響見表2。當灼燒時間為2.5h時，Al2O3含量最高，但與1.5h相比，含量增加并不多，從省時考慮，選取1.5h較為合適。

表2 灼燒時間對Al2O3含量的影響

③pH對制取聚合氧化鋁的影響

在不同的pH下制取聚合氧化鋁，pH對制取聚合氧化鋁性能的影響見表3。結果可知，制取聚合氧化鋁的最佳pH為4.5時最好。

表3 pH對制取聚合氧化鋁性能的影響

(3)聚合氧化鋁產品性能測試

產品的質量通過測定產品對污水的絮凝效果來進行驗證，考核指標是絮凝作用經澄清后，測定絮凝前后水樣的濁度，從而獲得其絮凝效果。

①產品絮凝效果與市售聚合氯化鋁（PAC）對比

取生活污水各250ml分別置于四個500ml燒杯中，在1號、2號、3號燒杯中各加入0.05g光盤溶鋁制得的聚合氯化鋁產品，4號燒杯中加入0.05g市售聚合氯化鋁（PAC），于同等條件下，在磁力攪拌器上先以180r/min快速攪拌2min，然后以80r/min緩慢攪拌10min，靜置15min，分別取上層清液面下3cm處水樣，于680nm波長，用3cm比色皿，以無濁度水作參比，用濁度儀測水樣的濁度，試驗結果如表4所示。實驗結果表明，廢光盤溶鋁所制得的產品聚合氯化鋁，其絮凝效果明顯高于市售同類產品（PAC）。

表4 制取產品與市售PAC絮凝效果對比

②產品混凝效果優于市售PAC原因分析

制得聚合氯化鋁產品與市售PAC性能指標Al2O3含量和鹽基度對比如表5所示。

表5 產品性能指標與市售PAC對比

市售PAC其生產原料是“鋁灰”，是熔煉合金或廢鋁材在熔煉精制過程中產生的熔渣及浮皮，雖然主要成份是氧化鋁和鋁屑，但其雜質含量較高。因而用“鋁灰”制得的聚合氯化鋁其純度較低；而從廢光盤中回收得到的是純度較高的鋁，所制得的產品聚合氯化鋁的Al2O3含量為30.25%、鹽基度56.61%，均比市售PAC高。因此，從廢光盤中回收的鋁制得的聚合氯化鋁其混凝效果比市售PAC產品高。

另外鹽基度的大小會對混凝效果有影響。絮凝劑在水中的混凝作用是由于大量的羥基絡離子的協同作用而且作用時間是較短的，因此要求有一定的條件和鹽基度（堿化度）。水力條件是指開始加入絮凝劑要激烈攪拌，造成水的渦流、湍流，使絮凝劑與廢水中懸浮物充分起混凝作用形成大量絮體（礬花）；作用時間約2～5min，此時為使小絮體聚結成大絮體需停止攪拌。鹽基度決定絮凝劑的性質，包括聚合度、分子量、分子荷電數、穩定性和溶液的pH值。當原水的濁度愈高，pH愈低，對鹽基度的要求也相應增大；鹽基度愈大，則混凝效果也相應提高，對于聚合氯化鋁要求鹽基度為45%～85%。

3.結論

采用簡易方法，用氫氧化鈉稀溶液溶出反射金屬鋁后的回收廢液調pH=7，使其轉化為氫氧化鋁，將所得氫氧化鋁沉淀于馬弗爐中500℃灼燒1.5h，以除去溶鋁過程脫落的有機染料和印字油墨。冷卻后將所得Al2O3用鹽酸溶解，并在鹽酸介質中，調pH=4.5，在電爐上加熱回流聚合1.5h，制得聚合氯化鋁產品。經與市售PAC作混凝對比試驗，證明其Al2O3含量和鹽基度等性能指標均優于市售PAC。