[发明专利]用废旧聚苯乙烯磺化制备聚苯乙烯磺酸钠的方法及其在水煤浆中的应用

说明书

本发明公开了一种用废旧聚苯乙烯磺化制备聚苯乙烯磺酸钠及其在水煤浆中应用，包括以下步骤：步骤1，将废旧聚苯乙烯泡沫清洗并干燥；步骤2，将步骤1干燥后的废旧聚苯乙烯泡沫和有机溶剂加入容器中，机械搅拌使其完全溶解；步骤3，在步骤2得到的溶液中加入磺化剂，待磺化剂降解后，升温，进行磺化反应；步骤4，磺化反应结束后，利用旋蒸仪回收有机溶剂，在反应产物中加入氢氧化钠水溶液，制得聚苯乙烯磺酸钠溶液。本发明提供了一种利用废旧聚苯乙烯制备聚苯乙烯磺酸钠可以作为水煤浆添加剂实现煤的资源清洁化利用，实现了变废为宝，社会效益和生态效益显著。本发明的制备方法具有操作简单，流程短，工业应用价值强等优点。

技术领域

本发明涉及一种利用废旧聚苯乙烯泡沫制备聚苯乙烯磺酸钠及其在水煤浆中应用的方法，属于废物加工利用领域。

背景技术

水煤浆是将具有一定粒径分布的煤粉分散于水中制成的高浓度煤/水分散体系，是一种经济洁净的液体燃料。高效的水煤浆添加剂能够使煤浆有良好的流动性和同等粘度下更高的成浆浓度。水煤浆添加剂种类众多，主要有萘系、木质素、磺化聚苯乙烯等。其中磺化聚苯乙烯能显著提高成浆浓度，浆体稳定性和减少添加剂用量。但磺化聚苯乙烯成本较高，严重制约了其产业化。

近年来，废旧(PS)使用量越来越大,废弃物日益增多,给环境造成严重污染。利用其作为原料制备聚苯乙烯磺酸钠不但治理了污染,保护了环境,而且降低了制备聚苯乙烯磺酸钠的成本，更可以作为水煤浆添加剂实现煤的资源化利用。

现有的废旧聚苯乙烯磺化技术采用大量浓硫酸，但浓硫酸会在磺化过程中浓度降低并产生大量水分，造成磺化度降低。但作为水煤浆添加剂的聚苯乙烯磺酸钠，其磺化度在百分之60左右时，具有显著的空间位阻和静电效应，使得其对水煤浆的成浆性稳定性最好。

利用废旧泡沫聚苯乙烯在浓硫酸存在下进行磺化反应制备絮凝剂和在高温下进行碳化制备活性炭的研究已有报道(C.Grossi,et.al,Fuel,2010,89:257-259；王喜超，姜日善，化学研究与应用，2010，22(6)：770-773)。但以少量的浓硫酸对废旧聚苯乙烯泡沫进行降解磺化，制备一种部分溶于水、两亲性的的水煤浆添加剂的研究还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种用废旧聚苯乙烯磺化制备聚苯乙烯磺酸钠的方法及其在水煤浆中的应用，制备的聚苯乙烯磺酸钠可以作为水煤浆添加剂，以实现煤的资源清洁化利用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用废旧聚苯乙烯磺化制备聚苯乙烯磺酸钠的方法，包括以下步骤：

步骤1，将废旧聚苯乙烯泡沫清洗并干燥；

步骤2，将步骤1干燥后的废旧聚苯乙烯泡沫和有机溶剂加入容器中，机械搅拌使其完全溶解；

步骤3，在步骤2得到的溶液中加入磺化剂，待磺化剂降解后，升温，进行磺化反应；

步骤4，磺化反应结束后，利用旋蒸仪回收有机溶剂，在反应产物中加入氢氧化钠水溶液，制得聚苯乙烯磺酸钠溶液。

所述步骤1中，将废旧聚苯乙烯泡沫放在烘箱内以105℃干燥2h。

所述步骤2中，废旧聚苯乙烯泡沫和有机溶剂加入容器中后升温至70℃。

所述步骤2中，有机溶剂为1,2-二氯乙烷、1,1,,2-三氯乙烷、环己烷的一种。

所述步骤3中，磺化剂为浓硫酸、发烟酸、氯磺酸的一种。

所述步骤3中，磺化剂与废旧聚苯乙烯泡沫的摩尔比为1/2-1/2.5，磺化剂分两次加入，第一次加入一半的磺化剂，5min后加入剩下的磺化剂。

所述步骤3中，溶液温度控制在70℃持续30-50min使磺化剂降解，然后升温至75-85℃进行磺化反应1-4，优选为2-3h。