ПЕРЕРОБКА ТА УТИЛІЗАЦІЯ ВІДХОДІВ ПЛАСТМАС

21.09.2015

екології

ПЕРЕРОБКА І УТИЛІЗАЦІЯ ВІДХОДІВ ПЛАСТМАС

Пластмаси – це матеріали на основі природних або синтетичних полімерів. які під впливом нагрівання або тиску здатні формуватися у вироби складної конфігурації і потім стійко зберігати отриману ними форму. Починаючи з 60-х років 20 століття, виробництво полімерів подвоюється кожні 5 років, причому 39% світового виробництва полімерів становить пакувальний матеріал. Полімерні матеріали є синтетичними продуктами, раніше не існували на Землі. Вони володіють винятковою стійкістю в природних умовах, розкладаються надзвичайно повільно (50 – 100 років і більше), не схильні до корозії, у зв’язку з чим призводять до суттєвого забруднення 323b18cd постановою навколишнього середовища.

Відходи пластмас класифікують за кількома ознаками.

В залежності від технологічного процесу виробництва пластмаси можуть бути:

— композиційними (зокрема, шаруватими), з хімічно різнорідних компонентів з чіткою межею поділу між ними;

— литими.

По природі застосованого наповнювача (смоли) пластмаси поділяють на термопластичні і термореактивні.

Термопластичні (термопласти) легко переробляються в основну або допоміжну продукцію тиском або теплотою. Вироби, одержані з відходів термопластів, за фізико-механічними властивостями порівнянні з виробами з первинних пластмас.

Термореактивні (реактопласти) – пластмаси, переробка яких на вироби супроводжується необоротною хімічною реакцією, що приводить до утворення неплавкого і нерозчинного матеріалу. Відходи реактопластів переробляють тільки там, де вони утворюються, як правило, дробленням, і використовують як добавки до основної сировини та в інші композиції, а також в якості будівельних матеріалів.

Відходи термопластів. у свою чергу, діляться на три види .

1) Технологічні відходи виробництва. які утворюються при синтезі та переробки пластмас і складають 5 – 35% по масі від загальної кількості відходів. Зазвичай це браковані вироби, обрізки і т.п. За властивостями вони не відрізняються від вихідної сировини, не забруднені сторонніми домішками та переробляються на власному виробництві в суміші з вихідним матеріалом.

2) Відходи виробничого споживання накопичуються в результаті виходу з ладу виробів з полімерних матеріалів. Зазвичай це відслужили вироби – деталі машин, тара, упаковка, плівка та ін. Вони досить однорідні і можуть бути повторно перероблені у вироби.

Однак для економічно ефективної переробки на підприємстві-виробнику повинен бути накопичений певний обсяг відходів. Рентабельним є таке виробництво, потужності якого розраховані на переробку 3 – 5 тис. полімерних відходів в рік.

3) Відходи суспільного споживання накопичуються на звалищах в результаті фізичного або морального зносу. Зазвичай це посуд, деталі побутової техніки та ін. Їх частка в загальній масі пластмасових відходів становить близько 50%. Хоча вони і являють собою цінну вторинну сировину, однак внаслідок перемішування з іншими видами відходів, їх переробка, знешкодження і використання ускладнені. Їх використовують для виготовлення невідповідальних виробів. змішуючи з основною сировиною в кількості 5 – 10 % по масі.

До основних напрямів утилізації і ліквідації відходів пластмас відносяться наступні.

1) Традиційне поховання на звалищах і полігонах недоцільно (може розглядатися лише як тимчасова міра ліквідації) з наступних причин:

— відходи практично не розкладаються природним шляхом;

— при спалюванні (горінні на звалищах) є одними з основних джерел токсичних викидів, в тому числі діоксинів;

— відходи погано компактируются при похованні;

— відходи являють собою цінну вторинну сировину.

2) Переробка відходів в полімерна сировина заводської технології для виготовлення виробів. Відходи можуть перероблятися на спеціалізованих підприємствах або на підприємствах-виробниках первинної продукції. Собівартість вторинних полімерних матеріалів у кілька разів нижче, ніж первинних.

3) Використання в металургійному виробництві в якості джерела енергії. Найважливішою характеристикою відходів пластмас є їхня енергетична цінність. За хімічним складом і теплоті згоряння пластмаси подібні основним викопних палив (природного газу, нафти, вугілля). Однак пряме спалювання відходів неможливо із-за присутності в них домішок, що призводять до утворення токсичних сполук. Тому розроблені спеціальні технології утилізації пластмасових відходів у доменних печах (зокрема, в Московському інституті стали і сплавів), що виключають викиди діоксинів, фуранів і оксидів азоту в атмосферу з доменними газами.

4) Піроліз пластмасових відходів здійснюється при температурі 425 С і тиску 20 МПа. В результаті отримують паливо, на 95% складається з рідких вуглеводнів і на 5% з горючого газу. Застосування цієї технології економічно вигідно. Установка може окупитися за 3 роки.

5) Створення полімерів з регульованим терміном служби (фото — і биоразрушаемых).

Переробка пластмасових відходів заводської технології включає наступні операції .

1) Попередня очистка і сортування включає відділення непластмасових компонентів (ганчір’я, картону, залишків упаковки) та сортування відходів за зовнішнім виглядом.

2) Подрібнення відходів (іноді в кілька стадій) до розмірів, достатніх для подальшої переробки. Великогабаритні відходи попередньо нарізаються на циркуляційних пилах або стрічково-пильних верстатах, потім здійснюється дроблення відходів.

3) Відмивка і сепарація. Подрібнений матеріал відмивається від мінеральних і органічних забруднень різними розчинами, миючими засобами і водою. Потім виробляється відділення відходів від різних сторонніх домішок в сепараторах.

4) Класифікація за видами – процес розділення сумішей відходів полімерів. Змішані відходи термопластів зазвичай містять компоненти, що розрізняються по фізичним та хімічним властивостям. Поділ сумішей здійснюють методами:

— грохочення;

— повітряної сепарації (сухий спосіб поділу, заснований на відмінності в швидкостях осадження частинок різних розмірів і щільності);

— флотації в сольовому розчині з щільністю, проміжної між густинами поділюваних полімерів (мокрий спосіб поділу).

З допомогою цих методів відходи поділяють на 5 -6 видів матеріалів. На цій стадії також здійснюється ідентифікація пластмас, тобто визначення природи матеріалу. Ідентифікація може здійснюватися з допомогою спеціального обладнання, або простими, але досить точними способами, які використовуються на практиці (на підставі аналізу здатності матеріалу до розплавлення, характеру полум’я. запаху при горінні і т. д.).

5) Сушка. Вона може передувати класифікації за видами (при використанні сухих методів поділу) або слідувати за нею (при використанні мокрого способу).

6) Конфекціювання і гранулювання. Конфекционированием називається процес змішування висушених подрібнених відходів з різними добавками: стабілізаторами, що гальмують старіння, барвниками, наповнювачами та ін інгредієнтами. Іноді на цій стадії відходи змішують з товарним продуктом, при цьому вміст відходів в суміші не повинна перевищувати 20%, інакше погіршується глянець виробів, з’являється шорсткість.

Для гранулювання використовують ріжучі гранулятори, при цьому задану величину зерен визначає сито, розмір частинок грануляту становить 2 – 15 мм.

Для підготовки до переробки об’ємних відходів, наприклад, плівки, застосовують агломераторы, при цьому відбувається усереднення відходів і їх ущільнення, що полегшує їх подальшу переробку. В процесі агломерації можливо введення в композицію добавок (наповнювачів, барвників).

7) Переробка грануляту у вироби є заключним етапом процесу.

Проте повна реалізація такого процесу трудомістка і дорога. Промислові відходи зазвичай не вимагають виконання всіх стадій технологічного процесу. Побутові полімерні відходи, навпаки, потребують ретельної підготовки.

Відходи термопластів утилізуються в наступних напрямках .

1) Переробка у вироби різного призначення.

2) Використання відходів для очищення стічних вод, особливо мийних і зливових, що містять нафтопродукти. Відходи синтетичних волокон і нетканих матеріалів (поліпропілен, лавсан, капрон) володіють хорошою сорбційною здатністю.

3) Використання в будівництві для виготовлення звукоізоляційних плит і панелей, а також герметиків, використовуваних при зведенні будівель і ГТС.

4) Використання пластмасових відходів в композиції з бітумом в дорожньому будівництві дозволяє поліпшити властивості покриття, підвищити його міцність і водостійкість.

Створення полімерів з регульованим терміном служби

Відходи полімерів, як зазначено вище, надзвичайно повільно розкладаються в природних умовах, будучи серйозним джерелом забруднення навколишнього середовища. Їх гідність – біостійкість – перетворюється в серйозний недолік при розгляді з позицій охорони навколишнього середовища. Особливу небезпеку, у зв’язку з великими обсягами утворення, представляють пластмасова тара разового використання, плівка, пакувальні матеріали.

Для скорочення часу утилізації в останні роки створено спеціальні типи полімерів з регульованим терміном служби (фото — і биоразрушаемые). Вони під впливом сонячного світла, тепла, вологи, повітря і мікроорганізмів, що містяться в грунті, розкладаються до низькомолекулярних продуктів (вуглекислого газу, води і ін) і асимілюються в ґрунті, включаючись в замкнутий біологічний цикл.

Їх відмінною особливістю є здатність зберігати споживчі властивості протягом всього періоду експлуатації. Лише після закінчення цього строку вони можуть піддаватися руйнуванню. Природно, що такі полімери відразу привернули увагу виробників упаковки. В даний час В розвинених країнах велика частина одноразових упаковок (посуд, стаканчики, мішки для сміття, упаковка продуктів харчування та ін) виробляються з таких полімерних матеріалів.

1) Фоторазрушаемые полімери завдяки присутності в них світлочутливих компонентів здатні розкладатися в природних умовах під впливом ультрафіолетового випромінювання до низькомолекулярних продуктів, які в подальшому поглинаються мікроорганізмами атмосфери і ґрунту. Швидкість фотодеструкції пропорційна концентрації світлочутливого компонента в пластмасі. Таким чином, час руйнування полімеру можна направлено регулювати в інтервалі від 3 до 200 діб. Слід зауважити, що такі полімери стабільні усередині приміщень, так як віконне скло затримує ультрафіолетове випромінювання, здатне викликати деструкцію. Стійкість матеріалу до дії сонячного світла за склом товщиною 7 мм в 10 разів вище, ніж на відкритому повітрі.

Для практичного застосування такі полімери повинні задовольняти наступним вимогам :

— в результаті модифікації полімеру не повинні суттєво змінюватися його експлуатаційні характеристики;

— добавки, що вводяться в полімер, не повинні бути токсичними;

— продукти розкладання полімеру не повинні бути токсичними;

— час від виготовлення полімеру до його руйнування має бути відомо;

— вироби з таких полімерів повинні експлуатуватися тривалий час при відсутності прямих ультрафіолетових променів;

— полімери повинні перероблятися звичайними методами, не піддаючись при цьому руйнування.

2) Биоразрушаемые полімери були створені за кордоном на основі наукових і практичних досягнень в області хімії і біотехнології.

Процес біологічного розкладання полімерів відбувається на звалищах, у компостних ямах протягом 6 – 24 міс. під дією мікроорганізмів грунту і води. Оскільки природною середовищем проживання мікроорганізмів є вода, то процес біоруйнування починається з поверхні і реалізується після проникнення рідкої середовища в поверхневі шари пластику. Мікроорганізми використовують полімери в якості джерела вуглецю, розкладаючи їх до вуглекислоти і води.

Біорозкладані полімери отримують наступними способами .

а) В полімерну матрицю додають речовини, які легко руйнуються і засвоюються мікроорганізмами (крохмаль, лігніни, казеїн, дріжджі, сечовину та інші речовини рослинного походження).

б) Здійснюють модифікацію природних полімерів, які за показниками міцності часто наближаються до пластмасам. В Японії застосовують щеплені полімери крохмалю і метилакрилату, плівки яких використовують у сільському господарстві. Вони певний час володіють високими фізико-механічними показниками, але у природних умовах швидко піддаються деструкції.

в) Використовують спеціальні штами мікроорганізмів, які здатні руйнувати полімери. Японськими вченими виведені з грунту бактерії, що виробляють фермент, що розщеплює полівініловий спирт. Причому після розкладання фрагменти полімеру повністю засвоюються бактеріями.

Короткий опис статті: переробка пластмас ПЕРЕРОБКА І УТИЛІЗАЦІЯ ВІДХОДІВ ПЛАСТМАС — екології, документ в Інтернеті, стаття афіша, наукова стаття ПЕРЕРОБКА І УТИЛІЗАЦІЯ ВІДХОДІВ ПЛАСТМАС, електронний документ, замітки та статті Безкоштовні

Джерело: ПЕРЕРОБКА І УТИЛІЗАЦІЯ ВІДХОДІВ ПЛАСТМАС

Також ви можете прочитати