廢舊塑料在一定熱分解條件下炭化,并經相應處理即可制得活性炭或離子交換樹脂等吸附劑,將PVC先進行熱分解使其炭化,并采取適當措施使炭化物形成具有牢固鍵能的立體結構,即得高性能活性炭。在所采取的措施中,要注意調節升溫速度、引入交聯結構和使用添加劑等。其具體過程是將PVC在350℃脫氯化氫后的生成物以每分鐘10~30℃的速度升溫,加熱到600?700℃獲得炭化物,然后在轉爐中用水蒸氣于900^活化,即得到比表面積為400m2/g、亞甲基藍脫色能力為120mL/g左右的活性炭。工藝調控十分重要,升溫速度過快,將降低炭化物的機械強度,而炭化過程溫度超過750℃,將阻礙孔隙結構的更好形成。如果活化時的蒸汽溫度低于800℃,活化反應緩慢,活化效率低;而高于900℃時,則活性炭微孔不再發展,表面積不會增大。在活化過程中,除用水蒸氣等氣體活化外,還可用脫水性物質(氯化鋅和氯化鈣等)或氧化性物質(如重鉻酸鉀和高錳酸鉀等)與廢舊PVC—起加熱,使炭化和活化同時進行,活化溫度一般比用水蒸氣低。在加速形成交聯結構的研究中,通過在空氣中脫除氯化氫,或在氨水中加壓加熱,以促進交聯作用,對提高活性炭的活性取得了良好的效果。
回收的PVC廢棄物中,因含有各種不同的助劑,所以制得的活性炭的收率和活性都不盡相同。廢舊PVC中的增塑劑(鄰苯二甲酸酯類)、堿式硫酸鉛鹽穩定劑和碳酸鈣添加劑等對炭化均有一定影響。廢舊PVC來源不同,所產活性炭的質量也有較大差異。
混合PVC廢棄物炭化的工藝條件為:脫氯溫度350℃,炭化溫度700℃,用水蒸氣于800?900℃在轉爐內炭化,即可得到比表面積400 m2/g、收率為7.5%的活性炭;用作電纜護套的PVC回收料可制得比表面積為650m2/g、收率為14%的活化炭;用回收的硬質PVC管材,炭化溫度為600℃,用水蒸氣于750?1000℃活化,可得到比表面積為550m2/g、收率為16%的活性炭。以廢舊通用塑料制取活性炭時,綜合考慮產量和排放量等問題,廢舊PVC則是最主要的回收利用對象。在一般氣氛中熱分解PE和PS等熱塑性樹脂時,低分子化以后得不到其炭化物;而在氯氣中使之炭化,則可以制得較好收率的活性炭。這說明在炭化過程中,氯對高分子碳鏈反復進行加成和脫氯化氫反應,從機理上解釋了氯可促進縮合和環化反應的發生,因而有利于形成牢固的碳骨架結構。廢舊PVC還可用以制備離子交換體。其過程是先炭化后用硫酸進行磺化反應,或者直接在濃硫酸中先磺化、后脫氯化氫即得。具體做法是將廢舊PVC投入到約10倍質量計的濃硫酸中,緩緩提高溫度,最后在180℃完成脫氯化氫的反應,即可制得活性炭狀的離子交換體,其離子交換容量為4.2mmol/g。另外,具有一定規模的廢舊PVC熱分解裝置中,將含有穩定劑的PVC進行炭化,再用20%的硫酸(發煙品級)在70℃經20h進行磺化,結果表明,含錫類穩定劑2%的PVC可制得最大離子交換容量的離子交換體。
炭化溫度對所制得的離子交換體的性能有較大影響。如在275?325℃下進行炭化,所得炭化物的磺化及羧基化反應率均較低;達到350℃之上時,則炭化物易形成多孔質,提高了磺化率,從而使離子交換體的交換容量增大。