颗粒物污染问题日益严峻,袋式除尘技术得到广泛应用,滤料的使用量和需求量日益増加。据了解,目前在工业除尘领域,治理的主战场基本圈定在火电、冶金、水泥等,而主流的治理技术是静电除尘、袋式除尘。比较这些除尘技术,袋式除尘因为在宽阔的粒级范围内具有稳定高效除尘功能,并对PM2.5也有很高的除尘效率,是应用范围最广、发展速度最快的除尘技术。滤袋作为袋式除尘器的核心部件,滤料的品种、质量和技术水平是袋式除尘器得成功应用和快速发展的重要条件。布袋除尘器的发展和进步归根到底就是滤料的发展和进步。国内很多学者都在致力于对滤袋除尘效率的研究,却忽视了滤袋使用后的回收问题。每年袋式除尘器的滤料的使用量有多少,对应就会有多少废旧滤料被更替下来等待处理,废旧滤料回收问题刻不容缓。
1、辐射裂解法
辐射裂解回收法适用于纯的PTFE产品,因为在PTFE中添加料一般为玻纤、二硫化钼、铜粉等。玻纤经高能射线照射下会变色。加入的铜粉粒径一般为40μm作用,高能射线不能进一步细化该颗粒至10~20μm。因此辐射裂解法适用于纯PTFE加工过程中的次品、剩余料和加工过程中的下脚料车屑等。
在加速电子射线或高能γ射线的作用下,辐射剂量不小于100KGy环境中,破坏碳氟键,使PTFE分子链发生断裂,得到小分子量的PTFE产品。因为分子量的降低,PTFE变得很脆,通过气流粉碎或研磨的方法,可以得到粒径为1~20μm的PTFE超细粉体。
辐射裂解工艺对PTFE材料的要求较低,在一定的气氛条件下,通过高能射线作用于PTFE产品。在工艺流程的封装步骤,会因为使用的气氛不同而得到不同的产品。在惰性气体条件下降解,可以得到全氟烷烃和全氟烯烃。在空气环境中降解,得到较纯的PTFE或其改性产品。在氧气条件下降解,得到高氟酸衍生物。工业生产中,考虑成本和使用用途,一般采用在空气条件下降解。
经辐射作用会改变PTFE的分子量,但是对其熔点影响较小。辐射中采用的辐射剂量增大,会使PTFE分子摩尔质量降低,熔点略有下降。在辐射剂量开始增大时,摩尔质量变化较明显,但当辐射剂量达到50KGy时,变化趋于平缓。同时辐射剂量的增大,会使得到最终超细粉的粒径较小。研究发现辐射使PTFE发生交联反应,PTFE的断裂伸长率和拉伸强度降低。
经辐射法得到的PTFE超细粉不仅具有耐酸、碱、氧化剂、使用温度-200~260℃的优点,同时也具有良好的分散性,能与其他材料共混,但凝聚性较差。广泛用于涂料、油墨、炸药、火箭固定燃料等填充料。应用领域主要有以下三个:
(1)用作涂料的添加剂:在食品、电器、纺织、包装等部门广泛应用。研究表明在涂料中添加60%的PTFE超细粉,可以提高防腐性、防粘性和降低摩擦系数,提高涂料的使用性能。
(2)用作打印油墨的添加剂:在打印的油墨中通过添加一定质量百分比的PTFE粉末,可以显著改善印刷品的光滑性与光泽性。
(3)作高分子材料的改性剂:在聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰胺、聚苯硫醚、硅橡胶、丁苯橡胶等高分子中分别加入10%~20%的粉末,可明显提高成品的阻燃和耐磨等性能。
2、高温裂解法
高温裂解就是利用较高的温度,使PTFE发生分解。此方法很难控制分解产物的种类,而且还会产生很多有毒的副产物。在回收其中有用的分解产物过程中,对工艺设备和参数设置要求较高,一般不鼓励应用此方法。
高温裂解法对PTFE回收料的要求较低,无论是纯PTFE还是填充了其他材料都可以利用高温裂解法回收利用。对高温裂解产生影响的因素一般为:温度、压力、时间、气氛、进料速度等。
高温裂解回收在国内还没有相关报道,也没有具体的工艺操作,主要原因是工艺太复杂,且投资太大,国外则有很多这方面的研究,有些成果已经投入工业生产中:C.M.Simon等人采用流化床热解PTFE废料,回收PTFE、HFP、OFCB。当工艺参数为流化床温度600℃、反应停留时间3s时,回收物质的质量分数高达91%,而且还可以回收废料中的填料,如玻璃纤维、石墨、铜粉等物质)该系统最大的特点是可以连续操作,该系统在德国已工业化,废PTFE的处理量为400t/年。