一種以廢輪胎制備再生膠的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以廢輪胎制備再生膠的方法，屬于再生膠合成領(lǐng)域。本發(fā)明利用自制培養(yǎng)基篩選培養(yǎng)煤礦坑污水中微生物，再將微生物菌絲懸浮液澆灌預(yù)處理后的輪胎表面，以培養(yǎng)得到的黑色菌落為發(fā)酵菌種，處理冰凍粉碎后的輪胎粉末，使其充分脫硫，再用二硫化苯和丁硫醇為硫化劑，先浸泡溶脹后，再加熱硫化得到再生膠。本發(fā)明制備過程中輪胎中硫化物被微生物富集吸收，不會(huì)產(chǎn)生含硫廢氣，且不會(huì)產(chǎn)生含石油類和揮發(fā)酚等有害物質(zhì)的廢水，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。
【專利說明】
一種以廢輪胎制備再生膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明公開了一種以廢輪胎制備再生膠的方法，屬于再生膠合成領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]廢舊橡膠特別是廢輪胎有很高的利用價(jià)值，可為社會(huì)提供大量的再生資源。廢輪胎中含有22?24%的尼龍等合成纖維，可加工為塑料制品；16?18%的鋼絲可以作為優(yōu)質(zhì)彈簧鋼的原料；高達(dá)58?60%的橡膠混合物，可以制成有用的再生膠和各類不同粒徑的橡膠粉，能大量用在橡膠、建材以及塑料、涂料等工業(yè)領(lǐng)域。廢輪胎還是高能的燃料，每克含有27.59kJ的熱量，可用于工業(yè)鍋爐、熱電廠。
[0003]目前，廢輪胎有多種利用途徑。一是對(duì)廢輪胎的直接利用，投入少，使用價(jià)值大，主要是輪胎翻新。一般輪胎可翻新3?5次，這種回收形式的附加值最高，生產(chǎn)成本不到原胎的1/4.然而，隨著汽車和交通的現(xiàn)代化，輪胎高速安全性的要求日益苛刻，可供翻新的胎源不斷減少。二是以機(jī)械方法粉碎制成再生膠和膠粉，作為工業(yè)彈性體再生材料，這種形式回收橡膠是最為合理的。再生膠酷似天然合成橡膠，而價(jià)格僅為生膠的1/3?1/4，廢橡膠幾乎可以100%回收利用。全部或部分使用再生膠及膠粉來生產(chǎn)各種橡膠制品，不僅能降低成本，而且能節(jié)約寶貴的橡膠資源;三是熱裂解及燃燒利用。熱裂解的方法完全改變橡膠制品的形態(tài)，分解出燃燒油、燃?xì)?、炭黑、軟化劑等，輪胎的利用率高達(dá)90%。但是此方法的前期投資比較大，技術(shù)復(fù)雜，成本很高，目前尚難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]我國(guó)處理廢橡膠仍以生產(chǎn)再生膠為主，現(xiàn)有再生膠生產(chǎn)企業(yè)約600余家，生產(chǎn)能力擴(kuò)大到100多萬噸，最高年產(chǎn)量達(dá)到51.2萬噸，成為世界上第一再生膠生產(chǎn)大國(guó)。長(zhǎng)期以來，我國(guó)都是利用水油法的脫硫工藝，其過程中產(chǎn)生大量的廢水，其中石油類、揮發(fā)酚等有害物質(zhì)，14萬噸生產(chǎn)線的年排放量分別是32t、5.5t，嚴(yán)重危害社會(huì)環(huán)境。90年代初國(guó)內(nèi)開始投入使用高溫高壓動(dòng)態(tài)脫硫，這一新工藝基本上取代了傳統(tǒng)的油法和水油法。此法的兩大特點(diǎn)是:脫硫溫度高，在220°C，在脫硫過程中物料始終處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。它取水抽法與油法兩者之長(zhǎng)，棄兩者之短，雖然此法減少了廢水的排放，但其廢氣的排放量很大，仍需花費(fèi)大量的治理費(fèi)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題:針對(duì)傳統(tǒng)廢棄橡膠在生產(chǎn)制備再生膠的過程中出現(xiàn)的，脫硫過程中含硫廢氣產(chǎn)生量大，易產(chǎn)生大量含石油類和揮發(fā)酚等有害物質(zhì)的廢水，嚴(yán)重污染環(huán)境的問題，提供了一種以廢輪胎制備再生膠的方法，本發(fā)明利用自制培養(yǎng)基篩選培養(yǎng)煤礦坑污水中微生物，再將微生物菌絲懸浮液澆灌預(yù)處理后的輪胎表面，以培養(yǎng)得到的黑色菌落為發(fā)酵菌種，處理冰凍粉碎后的輪胎粉末，使其充分脫硫，再用二硫化苯和丁硫醇為硫化劑，先浸泡溶脹后，再加熱硫化得到再生膠。本發(fā)明制備過程中輪胎中硫化物被微生物富集吸收，不會(huì)產(chǎn)生含硫廢氣，且不會(huì)產(chǎn)生含石油類和揮發(fā)酚等有害物質(zhì)的廢水，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
(1)依次稱取30?36g硫酸亞鐵，3?5g硫酸錢，0.5?0.7g磷酸氫二鉀，0.I?0.3g氯化鉀，0.6?0.8g七水合硫酸鎂，0.02?0.04g硝酸鈣和15?25g瓊脂，與800?100mL去離子水混合均勻后，用質(zhì)量濃度為3?5%鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.2?2.5，再將其轉(zhuǎn)入壓力蒸汽滅菌器中，在0.09?0.1 IMPa條件下殺菌消毒20?30min，得培養(yǎng)基；
(2)量取2?4mL煤礦坑污水，均勻涂覆于上述所得培養(yǎng)基表面，隨后將培養(yǎng)基轉(zhuǎn)入30?34°C恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)36?48h，用200?260mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，得菌絲懸浮液；
(3)取廢舊轎車車用輪胎I?3只，人工剝除鋼絲和簾布，隨后平鋪固定，再將輪胎轉(zhuǎn)至避光通風(fēng)處，通過噴壺向輪胎表面噴灑10?12mL上述所得菌絲懸浮液，靜置3?5天，每天噴灑2?4次，直至輪胎表面有黑色菌落產(chǎn)生為止，用600?SOOmL去離子水淋洗輪胎表面，得黑色菌絲懸浮液，備用；
(4)將上述所得長(zhǎng)有黑色菌落的輪胎經(jīng)人工切割成長(zhǎng)3?5cm，寬I?2cm碎塊，再將碎塊用液氮冷凍處理3?5min，隨后迅速轉(zhuǎn)入萬能粉碎機(jī)中，粉碎后過篩，收集80?120目輪胎粉末；
(5)在盛有180?200mL步驟(3)備用黑色菌絲懸浮液的發(fā)酵罐中，加入200?300g上述所得輪胎粉末，用消毒木棍攪拌10?15min，隨后加熱升溫至35?40°C，保溫發(fā)酵反應(yīng)6?8天，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為75?80%酒精洗滌濾渣3?5次，得脫硫輪胎粉末；
(6)在反應(yīng)釜中，依次加入60?85g上述所得脫硫輪胎粉末，20?26mL二硫化二苯，60?72mL丁硫醇，啟動(dòng)攪拌器，以300?500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合5?1min后，靜置24?36h，隨后加熱升溫至178?186°C，并以500?580r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)10?14h;
(7)待反應(yīng)結(jié)束，啟動(dòng)反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為75?80%酒精洗滌濾渣3?5次，隨后將濾渣轉(zhuǎn)入60?72°C真空干燥箱中，干燥處理30?50min，得黑色粉末，加熱熔融后，壓制成條，即為再生膠。
[0007]本發(fā)明的物理性質(zhì):本發(fā)明所得再生膠的拉伸強(qiáng)度為8.5?9.0MPa，較市售脫硫再生膠提高了 70?80%，斷裂伸長(zhǎng)率為360?420%。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
(1)所得再生膠有很好的物理機(jī)械性能，能耗低，操作簡(jiǎn)便，具有很好的工業(yè)化應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值；
(2)本發(fā)明工藝路線操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)過程綠色環(huán)保，能耗低，有利于石油類不可再生資源的循環(huán)利用，可推廣使用。
【具體實(shí)施方式】
[0009]依次稱取30?36g硫酸亞鐵，3?5g硫酸錢，0.5?0.7g磷酸氫二鉀，0.1?0.3g氯化鉀，0.6?0.8g七水合硫酸鎂，0.02?0.04g硝酸鈣和15?25g瓊脂，與800?100mL去離子水混合均勻后，用質(zhì)量濃度為3?5%鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.2?2.5，再將其轉(zhuǎn)入壓力蒸汽滅菌器中，在0.09?0.1 IMPa條件下殺菌消毒20?30min，得培養(yǎng)基;量取2?4mL煤礦坑污水，均勻涂覆于上述所得培養(yǎng)基表面，隨后將培養(yǎng)基轉(zhuǎn)入30?34°C恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)36?48h，用200?260mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，得菌絲懸浮液;取廢舊轎車車用輪胎I?3只，人工剝除鋼絲和簾布，隨后平鋪固定，再將輪胎轉(zhuǎn)至避光通風(fēng)處，通過噴壺向輪胎表面噴灑10?12mL上述所得菌絲懸浮液，靜置3?5天，每天噴灑2?4次，直至輪胎表面有黑色菌落產(chǎn)生為止，用600?SOOmL去離子水淋洗輪胎表面，得黑色菌絲懸浮液，備用;將上述所得長(zhǎng)有黑色菌落的輪胎經(jīng)人工切割成長(zhǎng)3?5cm，寬I?2cm碎塊，再將碎塊用液氮冷凍處理3?5min，隨后迅速轉(zhuǎn)入萬能粉碎機(jī)中，粉碎后過篩，收集80?120目輪胎粉末;在盛有180?200mL備用黑色菌絲懸浮液的發(fā)酵罐中，加入200?300g上述所得輪胎粉末，用消毒木棍攪拌10?15min，隨后加熱升溫至35?40°C，保溫發(fā)酵反應(yīng)6?8天，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為75?80%酒精洗滌濾渣3?5次，得脫硫輪胎粉末;在反應(yīng)釜中，依次加入60?85g上述所得脫硫輪胎粉末，20?26mL二硫化二苯，60?72mL丁硫醇，啟動(dòng)攪拌器，以300?500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合5?1min后，靜置24?36h，隨后加熱升溫至178?186 °C，并以500?580r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)10?14h;待反應(yīng)結(jié)束，啟動(dòng)反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為75?80%酒精洗滌濾渣3?5次，隨后將濾渣轉(zhuǎn)入60?72°C真空干燥箱中，干燥處理30?50min，得黑色粉末，加熱熔融后，壓制成條，即為再生膠。
[0010]實(shí)例I
依次稱取30g硫酸亞鐵，3g硫酸銨，0.5g磷酸氫二鉀，0.1g氯化鉀，0.6g七水合硫酸鎂，
0.02g硝酸鈣和15g瓊脂，與800mL去離子水混合均勻后，用質(zhì)量濃度為3%鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.2，再將其轉(zhuǎn)入壓力蒸汽滅菌器中，在0.09MPa條件下殺菌消毒20min，得培養(yǎng)基;量取2mL煤礦坑污水，均勻涂覆于上述所得培養(yǎng)基表面，隨后將培養(yǎng)基轉(zhuǎn)入30°C恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)36h，用200mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，得菌絲懸浮液;取廢舊轎車車用輪胎I只，人工剝除鋼絲和簾布，隨后平鋪固定，再將輪胎轉(zhuǎn)至避光通風(fēng)處，通過噴壺向輪胎表面噴灑1mL上述所得菌絲懸浮液，靜置3天，每天噴灑2次，直至輪胎表面有黑色菌落產(chǎn)生為止，用600mL去離子水淋洗輪胎表面，得黑色菌絲懸浮液，備用;將上述所得長(zhǎng)有黑色菌落的輪胎經(jīng)人工切割成長(zhǎng)3cm，寬Icm碎塊，再將碎塊用液氮冷凍處理3min，隨后迅速轉(zhuǎn)入萬能粉碎機(jī)中，粉碎后過篩，收集80目輪胎粉末;在盛有ISOmL備用黑色菌絲懸浮液的發(fā)酵罐中，加入200g上述所得輪胎粉末，用消毒木棍攪拌lOmin，隨后加熱升溫至35°C，保溫發(fā)酵反應(yīng)6天，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為75%酒精洗滌濾渣3次，得脫硫輪胎粉末;在反應(yīng)釜中，依次加入60g上述所得脫硫輪胎粉末，20mL二硫化二苯，60mL丁硫醇，啟動(dòng)攪拌器，以300r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合5min后，靜置24h，隨后加熱升溫至178°C，并以500r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)1h;待反應(yīng)結(jié)束，啟動(dòng)反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為75%酒精洗滌濾渣3次，隨后將濾渣轉(zhuǎn)入60°C真空干燥箱中，干燥處理30min，得黑色粉末，加熱熔融后，壓制成條，即為再生膠。
[0011]本發(fā)明所得再生膠的拉伸強(qiáng)度為8.5MPa，較市售脫硫再生膠提高了70%，斷裂伸長(zhǎng)率為360%。
[0012]實(shí)例2
依次稱取32g硫酸亞鐵，4g硫酸銨，0.6g磷酸氫二鉀，0.2g氯化鉀，0.7g七水合硫酸鎂，
0.03g硝酸鈣和20g瓊脂，與900mL去離子水混合均勻后，用質(zhì)量濃度為4%鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.3，再將其轉(zhuǎn)入壓力蒸汽滅菌器中，在0.1MPa條件下殺菌消毒25min，得培養(yǎng)基;量取3mL煤礦坑污水，均勻涂覆于上述所得培養(yǎng)基表面，隨后將培養(yǎng)基轉(zhuǎn)入32°C恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)40h，用220mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，得菌絲懸浮液;取廢舊轎車車用輪胎2只，人工剝除鋼絲和簾布，隨后平鋪固定，再將輪胎轉(zhuǎn)至避光通風(fēng)處，通過噴壺向輪胎表面噴灑I ImL上述所得菌絲懸浮液，靜置4天，每天噴灑3次，直至輪胎表面有黑色菌落產(chǎn)生為止，用700mL去離子水淋洗輪胎表面，得黑色菌絲懸浮液，備用；將上述所得長(zhǎng)有黑色菌落的輪胎經(jīng)人工切割成長(zhǎng)4cm，寬1.5cm碎塊，再將碎塊用液氮冷凍處理4min，隨后迅速轉(zhuǎn)入萬能粉碎機(jī)中，粉碎后過篩，收集100目輪胎粉末;在盛有190mL備用黑色菌絲懸浮液的發(fā)酵罐中，加入260g上述所得輪胎粉末，用消毒木棍攪拌12min，隨后加熱升溫至38°C，保溫發(fā)酵反應(yīng)7天，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為78%酒精洗滌濾渣4次，得脫硫輪胎粉末;在反應(yīng)釜中，依次加入70g上述所得脫硫輪胎粉末，22mL二硫化二苯，68mL丁硫醇，啟動(dòng)攪拌器，以400r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合8min后，靜置32h，隨后加熱升溫至180 °C，并以560r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)12h ；待反應(yīng)結(jié)束，啟動(dòng)反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為78%酒精洗滌濾渣4次，隨后將濾渣轉(zhuǎn)入68°C真空干燥箱中，干燥處理40min，得黑色粉末，加熱熔融后，壓制成條，即為再生膠。
[0013]本發(fā)明所得再生膠的拉伸強(qiáng)度為8.8MPa，較市售脫硫再生膠提高了76%，斷裂伸長(zhǎng)率為400%。
[0014]實(shí)例3
依次稱取36g硫酸亞鐵，5g硫酸銨，0.7g磷酸氫二鉀，0.3g氯化鉀，0.8g七水合硫酸鎂，
0.04g硝酸鈣和25g瓊脂，與100mL去離子水混合均勻后，用質(zhì)量濃度為5%鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.5，再將其轉(zhuǎn)入壓力蒸汽滅菌器中，在0.1 IMPa條件下殺菌消毒30min，得培養(yǎng)基;量取4mL煤礦坑污水，均勻涂覆于上述所得培養(yǎng)基表面，隨后將培養(yǎng)基轉(zhuǎn)入34°C恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)48h，用260mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，得菌絲懸浮液;取廢舊轎車車用輪胎3只，人工剝除鋼絲和簾布，隨后平鋪固定，再將輪胎轉(zhuǎn)至避光通風(fēng)處，通過噴壺向輪胎表面噴灑12mL上述所得菌絲懸浮液，靜置5天，每天噴灑4次，直至輪胎表面有黑色菌落產(chǎn)生為止，用SOOmL去離子水淋洗輪胎表面，得黑色菌絲懸浮液，備用;將上述所得長(zhǎng)有黑色菌落的輪胎經(jīng)人工切割成長(zhǎng)5cm，寬2cm碎塊，再將碎塊用液氮冷凍處理5min，隨后迅速轉(zhuǎn)入萬能粉碎機(jī)中，粉碎后過篩，收集120目輪胎粉末;在盛有200mL備用黑色菌絲懸浮液的發(fā)酵罐中，加入300g上述所得輪胎粉末，用消毒木棍攪拌15min，隨后加熱升溫至40°C，保溫發(fā)酵反應(yīng)8天，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為80%酒精洗滌濾渣5次，得脫硫輪胎粉末;在反應(yīng)釜中，依次加入85g上述所得脫硫輪胎粉末，26mL二硫化二苯，72mL丁硫醇，啟動(dòng)攪拌器，以500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合1min后，靜置36h，隨后加熱升溫至186°C，并以580r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)14h;待反應(yīng)結(jié)束，啟動(dòng)反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為80%酒精洗滌濾渣3?5次，隨后將濾渣轉(zhuǎn)入72°C真空干燥箱中，干燥處理50min，得黑色粉末，加熱熔融后，壓制成條，即為再生膠。
[0015]本發(fā)明所得再生膠的拉伸強(qiáng)度為9.0MPa，較市售脫硫再生膠提高了80%，斷裂伸長(zhǎng)率為420%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種以廢輪胎制備再生膠的方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)依次稱取30?36g硫酸亞鐵，3?5g硫酸錢，0.5?0.7g磷酸氫二鉀，0.I?0.3g氯化鉀，0.6?0.8g七水合硫酸鎂，0.02?0.04g硝酸鈣和15?25g瓊脂，與800?100mL去離子水混合均勻后，用質(zhì)量濃度為3?5%鹽酸調(diào)節(jié)pH至2.2?2.5，再將其轉(zhuǎn)入壓力蒸汽滅菌器中，在0.09?0.1 IMPa條件下殺菌消毒20?30min，得培養(yǎng)基； (2)量取2?4mL煤礦坑污水，均勻涂覆于上述所得培養(yǎng)基表面，隨后將培養(yǎng)基轉(zhuǎn)入30?34°C恒溫培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)36?48h，用200?260mL去離子水淋洗培養(yǎng)基表面，得菌絲懸浮液； (3)取廢舊轎車車用輪胎I?3只，人工剝除鋼絲和簾布，隨后平鋪固定，再將輪胎轉(zhuǎn)至避光通風(fēng)處，通過噴壺向輪胎表面噴灑10?12mL上述所得菌絲懸浮液，靜置3?5天，每天噴灑2?4次，直至輪胎表面有黑色菌落產(chǎn)生為止，用600?SOOmL去離子水淋洗輪胎表面，得黑色菌絲懸浮液，備用； (4)將上述所得長(zhǎng)有黑色菌落的輪胎經(jīng)人工切割成長(zhǎng)3?5cm，寬I?2cm碎塊，再將碎塊用液氮冷凍處理3?5min，隨后迅速轉(zhuǎn)入萬能粉碎機(jī)中，粉碎后過篩，收集80?120目輪胎粉末； (5)在盛有180?200mL步驟(3)備用黑色菌絲懸浮液的發(fā)酵罐中，加入200?300g上述所得輪胎粉末，用消毒木棍攪拌10?15min，隨后加熱升溫至35?40°C，保溫發(fā)酵反應(yīng)6?8天，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為75?80%酒精洗滌濾渣3?5次，得脫硫輪胎粉末； (6)在反應(yīng)釜中，依次加入60?85g上述所得脫硫輪胎粉末，20?26mL二硫化二苯，60?72mL丁硫醇，啟動(dòng)攪拌器，以300?500r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合5?1min后，靜置24?36h，隨后加熱升溫至178?186°C，并以500?580r/min轉(zhuǎn)速攪拌反應(yīng)10?14h; (7)待反應(yīng)結(jié)束，啟動(dòng)反應(yīng)釜循環(huán)冷卻水，將反應(yīng)釜內(nèi)物料冷卻至室溫，過濾，除去濾液，用質(zhì)量濃度為75?80%酒精洗滌濾渣3?5次，隨后將濾渣轉(zhuǎn)入60?72°C真空干燥箱中，干燥處理30?50min，得黑色粉末，加熱熔融后，壓制成條，即為再生膠。
【文檔編號(hào)】C08L21/00GK105949483SQ201610468628
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月25日
【發(fā)明人】張靜, 許博偉
【申請(qǐng)人】張靜