Abstract
本文之目的是利用連續噴灑式氣體反溶劑法(Continuous Spraying Gas Antisolvent Precipitation Method)自甲苯溶液中回收聚苯乙烯( Polystyrene, PS),以期獲得高PS析出率.氣體反溶劑法(Gas Antisolvent Method)是將高壓氣體大量溶入含有溶質的溶劑中,溶液因吸收氣體而膨 脹,造成溶質與溶劑間的溶解親和力下降,使固體溶質產生過飽和現象而析 出. 本研究使用的溶劑是甲苯(Toluene),以冷媒HFC-134a為氣體反溶劑. 使用HFC-134a為氣體反溶劑的操作壓力較使用二氧化碳低出許多,因此 HFC-134a為一有效之氣體反溶劑.操作係以連續噴灑方式進行,藉由操作變 數的調控,可改變PS析出率及其結構(Morphology).實驗中的操作變數包括 系統的溫度.壓力.溶液濃度.溶液進料流量及反溶劑流量等. 研究中發現 當HFC-134a為氣相時,因其無法大量與Toluene互溶形成很高的過飽和度, 另在噴灑過程中溫度亦會上升,因而降低溶液膨脹度,這均使得PS析出率不 高.當HFC-134a為氣液兩相共存或液相時,PS析出率可達90 %以上.此外,研 究中也發現氣液兩相共存的HFC-134a最易析出微顆粒的PS.當HFC-134a流 量較大時,造成HFC-134a與Toluene間的質傳效果較好,使得PS微顆粒粒徑 較小,實驗結果顯示當HFC-134a流量為5000 mL/min時, 5 wt.%的PS溶液所 析出的PS微顆粒粒徑為0.5-3 um; 而當HFC-134a流量為2000 mL/min時5 wt.%的PS溶液所析出的PS微顆粒粒徑為3-6 um.當PS溶液進料流量大於60 mL/min時, 5 wt.%的PS溶液所析出的PS在微觀上為微顆粒且其粒徑 為0.5-3 um.當系統溫度及壓力為20C及84 psi, HFC-134a為氣液兩相共存 時,PS溶液濃度分別為1. 3. 5 wt.%時,所析出的PS為糾纏的微顆粒,且其 粒徑及糾纏程度都隨PS溶液濃度降低而變小.增加PS溶液濃度至8及10 wt.%, PS析出物為纖維狀及不規則條狀.當系統溫度及壓力為20C及113 psi, HFC-134a為液相時, PS溶液濃度為1及3 wt.%時, PS析出物在微觀上 為不規則粉末狀,增加PS溶液濃度 至5 wt.%以上時,所析出的PS為糾結的 纖維狀及不規則條狀. 當PS大量析出時,其分子量分佈與原始PS差異不 大,因此所回收之PS可再利用於與回收前類似之用途,所以連續噴灑式氣體 反溶劑法確為一有效回收廢棄聚苯乙烯之方法.