Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: Uporaba plastike v vsakdanjem življenju drastično raste. Z večanjem količine plastičnih izdelkov se sorazmerno povečuje tudi število plastičnih odpadkov, kar predstavlja velik problem z vidika varovanja okolja. Razgradnja plastike v naravnem okolju je zelo počasen proces, zato raziskovalci iščejo metode za razgradnjo plastičnih mas, z namenom pridobitve dragocenih surovin, ki so primerne za nadaljnjo uporabo. Ena izmed pogosteje uporabljenih plastik je tudi polikarbonat (PC), ki se uporablja za proizvodnjo raznih izdelkov. Namen in cilj diplomskega dela je bil raziskati razgradnjo plastike iz PC v podkritični vodi in ugotoviti, katere uporabne produkte lahko pridobimo iz nje. Za proces razgradnje PC smo uporabili visokotlačni in visokotemperaturni šaržni reaktor. Eksperimente smo izvajali pri temperaturi 250 °C in reakcijskih časih 60 in 120 min, medtem ko smo pri temperaturah 300 in 350 °C reakcije izvajali pri 5, 15, 30, 60 in 120 min. Kot produkte hidrotermične razgradnje smo dobili oljno, plinsko, vodno in trdno fazo. Največji izkoristek oljne faze smo dosegli pri 350 °C po 15 min in je znašal 97,7 %. Pri 250 °C je najvišje izkoristke dosegla trdna faza, ki je predstavljala nerazgrajeno plastiko iz PC, zato se je izkazalo, da je temperatura 250 °C prenizka za uspešno razgradnjo. Analize oljne in plinske faze smo izvedli z metodo plinske kromatografije s plamensko ionizacijskim detektorjem (GC-FID), vodnim fazam smo določili totalni ogljik (TC) s TOC analizatorijem medtem ko smo trdne faze analizirali s Fourierjevo transformacijo z infrardečo spektroskopijo (FTIR). V oljni fazi smo določili tri glavne razgradne produkte: bisfenol A (BPA), 4-izopropilfenol in fenol. Maksimalni izkoristek BPA (40,9 %) smo dosegli pri 250 °C in 120 min, kar lahko pripišemo začetni razgradnji PC v glavni monomer BPA. S podaljševanjem reakcijskega časa in z naraščajočo temperaturo je izkoristek BPA upadal, zaradi pretvorbe v nadaljnje komponente (fenol in 4-izopropilfenol). V plinski fazi so bili poleg CO2 prisotni večinoma alkani in alkeni. Z naraščajočo temperaturo in podaljševanjem reakcijskega časa je naraščalo število prisotnih komponent v plinski mešanici, kot posledica razpada daljših ogljikovodikov na krajše. Ugotovili smo, da je hidrotermična razgradnja PC uspešna metoda in predstavlja alternativni pristop recikliranja plastike iz PC, s katerim lahko pridobimo vredne razgradne produkte, ki so primerni za nadaljnjo uporabo.
Ključne besede: hidrotermična razgradnja, polikarbonat, podkritična voda, kemijsko recikliranje, BPA
Objavljeno v DKUM: 18.09.2024; Ogledov: 0; Prenosov: 72
Celotno besedilo (2,70 MB)

Opis: Doktorska disertacija obravnava kemijsko razgradnjo najpogosteje uporabljenih plastičnih odpadkov z uporabo pod- in nadkritične vode v uporabne produkte. Doktorsko disertacijo smo razdelili na tri dele. V prvem delu doktorske disertacije smo izvedli hidrotermično razgradnjo brezbarvnih in barvnih odpadnih PET plastenk. Poskuse smo izvajali v visokotemperaturnem in visokotlačnem šaržnem reaktorju pri temperaturah od 250-400 °C in reakcijskem času od 1-30 minut. Pri hidrolizi PET odpadkov so nastali primarni in sekundarni produkti. Glavni produkt razgradnje je bila TPA, ki smo jo po reakciji prečistili in določili izkoristek reakcije. Ugotovili smo, da pri 300 °C in 30 min v podkritični vodi dobimo najvišje izkoristke TPA iz brezbarvnih (90,0 ± 0,4% ) kot tudi iz barvnih (85,0 ± 0,2%) PET odpadnih plastenk. Čistote nastalih TPA smo analizirali s pomočjo HPLC, FTIR in TGA/DSC metod in ugotovili, da so njihove čistote zelo visoke in znašajo med 93-98%. Tekom reakcije so nastajali sekundarni produkti, kot so benzojska kislina, 1,4-dioksan, acetaldehid, IPA in CO2. S pomočjo analiziranih komponent v vodni in plinski fazi smo predpostavili mehanizem razgradnje PET odpadkov. Ocenili smo ekonomski in okoljski vpliv hidrotermične razgradnje PET. Ugotovili smo, da če bi povečali laboratorijski proces na industrijsko merilo, bi na letni ravni dosegli dobiček od prodaje TPA in bi znašal okrog 81 000 €. Pri tem bi kemijsko degradirali skoraj 1400 ton PET odpadkov. Okoljsko analizo hidrotermične razgradnje PET smo izvedli s pomočjo programske opreme OpenLCA in bazo podatkov Ecoinvent 3.6. Ugotovili smo, da so k splošnemu obremenjevanju okolja največ prispevale kategorije morska ekotoksičnost, globalno segrevanje in toksičnost za ljudi. Prav tako smo tekom študije o razgradnji PET odpadkov v podkritični vodi predstavili tudi kinetiko razgradnje kot ireverzibilno zaporedno reakcijo, kjer smo določili, da so reakcije za vse razgradne produkte 1.reda. V drugem delu doktorske disertacije smo v nadkritični vodi degradirali poliolefine (PE in PP). Študirali smo razgradnjo PE in PP odpadne plastike ter za primerjavo degradirali še osnovni LDPE. Prav tako smo spremljali vpliv katalizatorja ocetne kisline na potek, razgradnjo in sestavo nastalih produktov. Eksperimente smo izvajali od 380 °C do 450 °C. Tekom razgradnje so v primeru PP in PE odpadkov nastale štiri faze oljna, plinska, vodna in trdna, med tem ko so v primeru osnovnega LDPE nastale le tri faze. Trdni preostanek pri PP in PE odpadkih smo pripisali razpadu aditivov. Metodo za določevanje lahkih ogljikovodikov in CO2 v plinski mešanici smo tudi razvili in validirali. Plinska faza je vsebovala lahke ogljikovodike (C1 do C6) in CO2, medtem ko oljno fazo po večini sestavljajo nasičeni in nenasičeni alifatski ogljikovodiki, aliciklični ogljikovodiki, aromatski ogljikovodiki in alkoholi. V primeru dodatka ocetne kisline smo ugotovili rahlo povišanje nastanka metana in CO2 v nastali plinski mešanici, zaradi razgradnje ocetne kisline v nadkritični vodi. Z višanjem reakcijskih pogojev je nastajalo manj oljne in več plinske faze. Na osnovi pridobljenih podatkov smo predstavili možen mehanizem razgradnje PP in PE v nadkritični vodi. V tretjem delu doktorske disertacije smo študirali razgradnjo PVC odpadkov v nadkritični vodi pri temperaturi od 400-425 °C in časih od 30-60 min. Ugotovili smo, da PVC odpadki razpadejo na oljno, plinsko, vodno in trdno fazo. Maso kloridnih ionov v vodni fazi smo določili s pomočjo titracijske metode. Pri 400 °C in 30 min smo dobili najvišji izkoristek. Kemijsko sestavo oljne in plinske faze smo določili s pomočjo GC/MS metode. Ugotovili smo, da oljna faza podobno kot pri PE ali PP v glavnem vsebuje nasičene in nenasičene alifatske ogljikovodike, aliciklične ogljikovodike, aromatske ogljikovodike in alkohole. V primeru PVC plastike, pa smo v oljni fazi zasledili še halogenirane ogljikovodike (kloroalkane). Plinska faza je vsebovala le lahke ogljikovodike in CO2.
Ključne besede: Pod- in nadkritična voda, odpadna plastika, kemijsko recikliranje, polietilen tereftalat, polietilen, polipropilen, polivinilklorid, kinetika, tereftalna kislina, benzojska kislina, acetaldehid, 1, 4- dioksan, izoftalna kislina, plini, ogljikovodiki, surovo olje, gorivo
Objavljeno v DKUM: 11.06.2021; Ogledov: 1515; Prenosov: 43
Celotno besedilo (4,64 MB)

Opis: Polietilen tereftalat (PET) sodi med najbolj razširjene termoplastične smole. Ima dobre mehanske, toplotne in kemijske lastnosti. Uporabljamo ga predvsem za izdelavo embalaže za pitno vodo in živila. PET je nerazgradljiva plastika, zato se ga vedno več nabira v naravi. Zaradi negativnih posledic kopičenja PET v naravi, dajemo dandanes vse večji pomen ločevanju in recikliranju odpadne PET embalaže. PET lahko recikliramo na več načinov. Eden izmed najučinkovitejših načinov je kemijsko recikliranje s hidrotermično degradacijo. Namen diplomskega dela je bil preučiti recikliranje odpadne PET embalaže s pod in nadkritično vodo. Pod- in nadkritična voda je odličen reakcijski medij za degradacijo odpadne PET embalaže. Odpadna PET embalaža namreč po degradaciji v pod in nadkritičnih vodi razpade na monomere. Glaven monomer, ki nastane je tereftalna kislina (TPA). TPA predstavlja glavno korist recikliranja, iz nje namreč lahko ponovno izdelamo PET. Eksperimentalni del hidrotermične degradacije odpadne PET embalaže smo izvajali v visokotlačnem in visokotemperaturnem šaržnem reaktorju v pod in nadkritični vodi. Reakcije smo izvajali pri štirih različnih temperaturah 250, 300, 350 in 400 °C in reakcijskem času 1, 10 in 30 minut. Nastale produkte hidrotermične degradacije smo analizirali s HPLC, FT-IR in GC-MS metodami. Analize produktov hidrotermične degradacije odpadne PET embalaže so pokazale, da dobimo najvišji izkoristek glavnega produkta TPA pri podkritičnih pogojih, in sicer pri temperaturi 300 °C in času 30 minut. Izkoristek TPA pri degradaciji odpadne barvne PET embalaže je znašal 85%. Za primerjavo izkoristkov smo izvedli še hidrotermično degradacijo brezbarvne odpadne PET embalaže pri enakih pogojih. Dobljen izkoristek je znašal 90%. Z višanjem temperature v nadkritično območje se je izkoristek TPA zniževal, zaradi nastajanja sekundarnih produktov.
Ključne besede: PET, kemijsko recikliranje, pod in nadkritična voda, hidrotermična degradacija, tereftalna kislina
Objavljeno v DKUM: 19.07.2019; Ogledov: 1771; Prenosov: 0

Opis: V zadnjih letih je zaradi vse višjega življenjskega standarda ter rasti prebivalstva, močno narasla količina proizvedenih in uporabljenih tekstilnih materialov. Povečala se je tudi količina odpadnega tekstila, lahko pa sklepamo, da se bo ta v prihodnje še povečala. Polietilen tereftalat je danes tretji najbolj razširjen polimer, za polietilenom in polipropilenom. V tekstilni industriji je najbolj uporabljen sintetični material za izdelavo vlaken. V raziskavi smo se ukvarjali s problematiko recikliranja PET vlaken. Predpostavljali smo, da bomo kot glavni produkt izolirali monomer tereftalne kisline. Metoda, ki smo jo uporabili je nevtralna hidroliza PET vlaken v visokotlačnem reaktorju, ki nam omogoča višjo čistost izhodnih snovi – tereftalne kisline in etilen glikola. Izvedli smo izolacijo in čiščenje nastalih produktov s pomočjo kislinsko bazne ekstrakcije in destilacije. Nastale produkte smo analizirali z infrardečo spektroskopijo. Cilj magistrskega dela je bil raziskati razgradne produkte po kemijskem recikliranju PET vlaken v visokotlačnem reaktorju pod različnimi pogoji. Spreminjali smo temperaturo, čas in razmerje med uporabljenim tekstilnim materialom in topilom in nato analizirali nastale razgradne produkte. Ugotovili smo, da so pride do popolne depolimerizacije PET vlaken do tereftalne kisline pri naslednjih pogojih: T = 250 °C in t = 10 min (vzorec D2).
Ključne besede: kemijsko recikliranje, razgradnja PET, tereftalna kislina, IR spektroskopija
Objavljeno v DKUM: 05.10.2017; Ogledov: 2725; Prenosov: 371
Celotno besedilo (2,65 MB)