摘要：为了解决化工固体废物处理不当对环境造成污染以及资源浪费的问题，以三聚氰胺废渣为例对固体废弃物开展资源化利用研究：结合三聚氰胺废渣的特点制定了预处理方案和流程；对三聚氰胺制备三聚氰酸的实验方案进行设计；通过控制变量原则分别对反应温度、反应时间以及硫酸氢钠添加量对三聚氰酸产率的影响开展实验研究。研究成果可指导三聚氰胺化工固体废弃物的资源化利用。

　　关键词：三聚氰胺；反应温度；反应时间；硫酸氢钠；三聚氰酸

　　0引言

　　三聚氰胺作为一种非常重要的化工产品，其主要用于在树脂和塑料等产品生产的中间体。在实际生产过程中会产生大量的化工固体废弃物，主要为有机固体废弃物。据统计表明，我国受固体废弃物污染非常严重，若对生产中的固体废弃物处理不当还会加剧环境的污染。针对化工固体废弃物的处理，实现其资源化利用不仅能够减少其直接对环境造成的污染，而且还能够提高资源的利用率[1-2]。本文将对三聚氰胺为代表的化工固体废弃物的资源化利用展开研究。具体阐述如下。

　　1三聚氰胺废渣的预处理

　　三聚氰胺作为化工固体废弃物其主要成分除了三聚氰胺外，还包括有三聚氰酸-酰胺、三聚氰酸二酰胺和三聚氰酸。本文所研究的三聚氰胺废渣主要包括有三聚氰胺（48%）、OAT（40%）和硅藻土（12%）。根据实验需求配置高压反应釜、分析天平、真空泵、马弗炉、坩埚等设备；涉及到的实验实际包括有98%的浓硫酸、酚酞指示剂、硫酸氢钠、氢氧化钠等。

　　鉴于本实验所提供的三聚氰胺废渣中含有硅藻土，为保证后续实验结果的准确性和可借鉴性，需要对三聚氰胺废渣进行预处理，去除其中的硅藻土；去除原理为：硅藻土与其余有机组分在水中的沉降速度存在一定的差异。具体预处理过程如下。

　　根据后续实验需求，称取100 g的三聚氰胺废渣将其置于200 mL的烧杯中，并在烧杯中加入1 500 mL的蒸馏水；采用电炉对烧杯进行加热至70～80℃后快速搅拌1 min，使得三聚氰胺废渣分散成小颗粒后静置[3]。将静置后上层的悬浊液取出在真空环境中浓缩后放置在120℃的环境下干燥，最后将干燥物置于800℃的马弗炉中进行煅烧，最终得到的料用于后续实验。

　　2三聚氰胺制备三聚氰酸的工艺研究

　　本章将通过实验研究形式对三聚氰胺制备三聚氰酸的工艺条件展开研究，为后续三聚氰胺固体废弃物的资源化利用的实际应用奠定基础。

　　2.1制备三聚氰酸实验方案设计

　　将预处理后的原料称取15 g放置于高压釜中，在其中加入800 mL体积分数为8%的硫酸溶液和100 g的硫酸氢钠溶液进行反应；在反应过程中对反应液设置200 r/min的转速进行搅拌，设定反应温度为160℃,反应结束后通过冷却水进行快速降温，将反应物在室温条件下存储24 h后用300 mL的蒸馏水洗涤三次，过滤后放置于120℃的环境下干燥4 h，得到三聚氰酸。

　　2.2实验研究

　　从理论上讲，基于三聚氰胺废渣制备三聚氰酸的工艺路线中，反应温度、反应时间以及硫酸氢钠添加量是影响三聚氰酸最终产率和纯度的关键因素[4-5]。本章将通过实验的形式得出最佳的工艺条件。具体研究如下。

　　2.2.1硫酸氢钠添加量对反应的影响

　　设定基础反应条件如下：所添加硫酸的浓度为8%，用量为800 mL；三聚氰胺原料为15 g；反应温度为120℃,反应时间为2 h；在上述条件下分别对硫酸氢钠添加量为20、40、60、80、100和120 g六种情况下对应的三聚氰酸的产率进行对比，实验结果如表1所示。

　　由表1可知，随着硫酸氢钠用量的增加对应三聚氰酸的产率不断增加；区别在于，当硫酸氢钠用量超过80 g后所得三聚氰酸的产率增加幅度减缓。因此，综合考虑三聚氰酸产率和硫酸氢钠用量增加所导致的成本问题，最终确定当原料为15 g时对应的最佳硫酸氢钠的添加量范围为80～100 g之间。

　　2.2.2反应温度对反应的影响

　　在硫酸氢钠添加量为80 g其余反应条件不变的基础上，分别对反应温度为100、110、120、130、140、150、160、170℃八种情况对应的三聚氰酸的产率进行对比，实验结果如表2所示。

　　由表2可知，随着反应温度的增加对应所得三聚氰酸产品的产率不断增加；但是，当温度超过140℃以后产率的增长速度减缓。实际上，当反应温度过高时会直接导致能耗增加，而且还会使反应过程中的部分有机物分解。因此，综合考虑三聚氰酸产率、能耗等因素，将其反应温度确定在140～160℃之间。

　　2.2.3反应时间对反应的影响

　　在硫酸氢钠添加量为80 g，反应温度为160℃等其余条件不变的基础上，对反应时间分别为1、2、3、4、5、6 h六种情况下对应所得三聚氰酸的产率进行对比，对比实验结果如表3所示。

　　由表3可知，随着反应时间的增加对应三聚氰酸的产率增加，主要在于反应时间越长其中的活化分子碰撞越多，从而所得三聚氰酸的产率越大。区别在于，当反应时间大于3 h后，三聚氰酸的产率增加减缓；同时，反应时间过长能耗也增大。因此，综合考虑三聚氰酸产率和能耗，最终确定将反应时间确定在3～5 h之间。

　　3结语

　　化工固体废弃物是当前污染环境的主要污染源，对化工固体废弃物处理不但不仅会造成严重的环境污染，尤其是对下水和耕地的污染，而且还会造成资源的浪费。三聚氰胺属于典型的化工固体废弃物，本文对其资源化利用展开研究。具体为将三聚氰胺制备成三聚氰酸，重点对其最佳工艺条件进行分析，得出如下结论：

　　1）随着硫酸氢钠用量的增加对应三聚氰酸的产率不断增加；区别在于，当硫酸氢钠用量超过80 g后所得三聚氰酸的产率增加幅度减缓。最终确定当原料为15 g时对应的最佳硫酸氢钠的添加量范围为80~100 g之间。

　　2）随着反应温度的增加对应所得三聚氰酸产品的产率不断增加；但是，当温度超过140℃以后产率的增长速度减缓。将其反应温度确定在140～160℃之间。

　　3）随着反应时间的增加对应三聚氰酸的产率增加；综合考虑三聚氰酸产率和能耗，最终确定将反应时间确定在3～5 h之间。

　　参考文献

　　[1]林炜，穆畅道，张铭让.皮革固体废弃物资源化(Ⅲ)铬革废弃物在皮革化工中的应用[J].中国皮革，2002，31（13）：5.

　　[2]方书起，崔俊乐，史兆臣，等.医疗固体废弃物热解及其产物特性分析[J].化工进展，2019，38（12）：5587-5593.

　　[3]黄艳利，王文峰，卞正富.新疆煤基固体废弃物处置与资源化利用研究[J].煤炭科学技术，2021，49（1）：319-330.

　　[4]黄国锋，吴启堂，孟庆强，等.有机固体废弃物在持续农业中的资源化利用[J].生态环境学报，2001，10（3）：246-249.

　　[5]张颖，张小丹.固体废物的资源化和综合利用技术[J].环境科学研究，1998，11（3）：49-52.