[发明专利]从油污染的塑料分离并回收油和塑料的改进的方法

说明书

政府资助开发项目

依照与美国能源部的合同号DE-ACO4-01 AL66850的合同，美国政府享有本发明的权益。

发明领域

本发明涉及从合成树脂(特别是塑料)材料除去污染物的改进方法和系统。更具体地，本发明涉及从合成树脂材料除去污染物的两部分方法，该方法包括上游溶剂清洗系统和下游二氧化碳清洁系统。

现有技术的说明

循环由合成树脂材料制成的容器是对填埋这类容器的很合乎需要的替代方案。然而，这些容器常包含它们曾含有的材料的残余物。这些残余物如果不除去，则可能降低这种容器材料的价值，使之只适合制造低品级产品。传统上，要除去这些残余物或污染物既困难又费钱，而且这些残余物或污染物易于产生附加的废副产品。

发动机油容器的循环利用就是这种问题的例子。发动机油容器通常是高密度聚乙烯(HDPE)，如果充分清洁，其很适合于循环利用。然而，涂在“空的”发动机油容器内表面上的残油构成了污染物，妨碍容器用于高品级的塑料。根据对用过的发动机油容器样品的测定，这种残油涂层似乎平均是用过的合成树脂材料容器的4.6重量％，并且可多达容器重量的20％。目前，绝大多数这类容器采用填埋法处置，使油渗入土壤和地下水中，并占用大量填埋体积。然而，如果发动机油能容易地从容器上分离，就有可能避免大量的这种填埋体积以及土壤和地下水的污染。

目前对于填埋合成树脂废容器可供选择的方案包括：(a)对容器进行粉碎，并以非常有限的(稀释的)量用于其它再循环方法；(b)采用水处理从合成树脂材料替换下污染物；(c)使用卤化溶剂来溶解/稀释污染物；或(d)使用易燃或可燃的溶剂从合成树脂材料上溶解/稀释污染油。

这些方案存在以下问题：

a.美国现有的循环物可在回收利用产品中掺合了有限量的污染的合成树脂材料。由于污染物对回收利用的合成树脂材料性质的不利影响，因此不能掺合大量的污染的合成树脂材料。例子包括“塑料拼条(plastic lumber)”和低品级的塑料产品。

b.可以采用水处理从合成树脂材料上替换下污染物。但是，需要洗涤剂和/或表面活性剂来帮助替换污染物。采用这种方法将产生有用的无污染物的合成树脂材料流；但是，替换下的污染物还需要另外的处理，将它们从水溶液或水分散液分离。水溶液或水分散液本身也会是二次废物流，在作为废水循环或排放之前需要进行处理。

c.使用卤化溶剂从合成树脂材料溶解/稀释污染物。而且，如果溶剂不从合成树脂材料提取主要组分，这种方法能够获得有用的合成树脂材料。卤化溶剂溶液需要进行蒸馏来回收污染物并再循环溶剂。一般而言，很难从蒸馏物完全收回有用的污染物(如油)。此外，许多卤化溶剂是耗臭氧的化合物，对人类健康造成潜在危险，因此，它们的使用和对环境排放是根据联邦政府和州政府制订的条例并受到上述政府的密切监查。

d.使用易燃或可燃的溶剂从合成树脂材料溶解和/或替换污染物。如果溶剂不从合成树脂材料提取主要组分，可用的合成树脂材料可以通过这种方法产生。易燃或可燃溶剂的溶液需要进行蒸馏来回收污染物并再循环溶剂。只有适用于易燃或可燃溶剂的蒸馏设备才能使用，即使这种情况下，防火安全事项也会是重要的。使用卤化溶剂的情况，污染物不能从蒸馏物完全回收。

上述的现有方法能够从油污染的容器提供某些可用的合成树脂材料。但是，这些方法只能以二次废物流为代价来回收有用的油，而二次废物流本身也需要处理和附加的费用。如果使用常规的有机溶剂或含水溶剂来分离合成树脂材料和油，则从“空的”油容器再循环合成树脂材料和油存在严重的环境和废物流处置问题。将这些容器丢弃为填埋废物也存在环境问题，因为残余的油最终可能渗漏到土壤和地下水中。

美国专利No.5,711,820描述了一种使用液态或超临界二氧化碳从被油污染的塑料分离油的方法。但是，二氧化碳对油的溶解能力较低。为达到有效溶解，二氧化碳必须处于很高压力之下。结果，不仅要将系统设备设计为能进行高压操作，而且提供高压二氧化碳的公用工程费用也很高。

因此，需要一种能从合成树脂材料容器除去污染物的改进系统和方法。更具体地，需要能以环境安全和经济的方式生产基本不含污染物的合成树脂材料的系统和方法。

发明概述

本发明解决了上述问题，并在从合成树脂材料除去污染物的领域中取得明显的进步。本文中所用术语“合成树脂材料”包括但不限于，塑料材料。更具体地，本发明提供了一种从合成树脂材料除去污染物的方法，该方法包括使含至少一种污染物的合成树脂材料的颗粒与包含至少一个碳原子和至少一个氢原子且比重至少约为0.76的有机溶剂接触。