Polietilen terefhthalate: qayta ishlashning yangi yo'nalishlari. Polietilen tereftalatning umumiy xususiyatlari

POLIETILEN TEREFHTHALATE: QAYTA ISHLASHNING YANGI YO'NALISHLARI.
1. Polietilen tereftalatning umumiy xususiyatlari
Dunyo plastmassa ishlab chiqarish 5 oshadi – 6% har yili va, shunga ko'ra 2010 yilga kelib 250 million tonnaga yetishi prognoz qilinmoqda. [1]. Bundan tashqari, eng tez bugungi kunda polietilen terefhthalate (PET) bozori rivojlanmoqda. Polietilen terefhthalate O'zbekistonda haqiqiy inqilobni amalga oshirdi qadoqlash, bunda jahon bozoridagi vaziyatni tubdan o'zgartirish ishlab chiqarish sohasi. So'nggi 10 yil ichida jahon ishlab chiqaruvchilari soni PET ikki baravar ko'paydi. XX asrning 90-yillari boshlaridan hozirgi jahonda PET ishlab chiqarish jadal rivojlanmoqda. 1990-1995-yilda PET ga bo'lgan global talab darajasi yiliga o'rtacha 15% ni tashkil etdi. 1995-2000 yillarda o'sish har yili o'rtacha 20% ni tashkil etdi. [2]. So'nggi bir necha yil davomida global PET bozorining o'sishi yiliga o'rtacha 10% ni tashkil etadi. PET materiallari 1940-yillarning boshlarida ishlab chiqilgan [3-5] va shundan beri qo'llanilishining turli sohalarda keng universalligini ko'rsatdi inson hayoti: yorug'likda, oziq-ovqat sanoatida, mashina asboblari yasashda, mashinasozlikda [6], tibbiyot va farmatsevtika sohasida. Polietilen terefhthalate ishlab chiqarish uchun mukammal turli filmlar [7], paketlar va konteynerlar. Yuqori iste'molchi Petdan tayyorlangan konteynerlarning xususiyatlari ushbu material bilan ta'minlangan ichimliklar va oziq-ovqat uchun qadoqlash ishlab chiqarishning tez sur'atlar bilan o'sishi mahsulotlari [6]. Hozirda PET konteynerlari faol ravishda bunday ko'chirmoqda shisha va karton kabi qadoqlash uchun an'anaviy xom ashyo. Polietilen terefhthalatning muhim xususiyati shundaki, asoslangan ikkilamchi materiallarni qayta ishlash juda oson. Bundan tashqari, ikkinchi darajali PET boshqalardan ko'ra osonroq bir hil bo'lishi muhimdir. ikkilamchi plastinkalar [8]. Ushbu imkoniyatlar ikkilamchi polietilen terefhthalate bugungi kunda eng ko'p bo'lishiga imkon berdi ko'p imkoniyatlarga ega bo'lgan dunyoda qayta ishlanadigan plastik foydalanish, qadoqlash uchun granulalar va filmlardan boshlab, kiyim-kechak buyumlari, gilamlar, bagaj va ofis mebellari, audio-video film [9]. Ko'pincha PET chiqindilari ishlab chiqarish uchun qayta qo'lanadi plastik idishlar, filmlar va tolalar [8]. Shunday qilib, masalan, AQShda Barcha poliester tolalarning deyarli yarmi ishlab chiqariladi [11]. Shunday qilib, o'tgan asr oxiridan boshlab dunyoda ikkilamchi polietilen teefotalatlar bozorini shakllantirish, u tor ham atrof-muhit, ham iqtisodiy jihatlar bilan bog'liqdir. Bugungi kunda qayta ishlangan PET-ni qayta ishlashning global hajmi 1 millionga yetadi. yillik tonna [8]. 2. PET chiqindilarini ishlab chiqadigan manbalar PET ga bo'lgan talab o'sib borishi bilan tabiiy ravishda ortadi. chiqindilar miqdori. Bugungi kunda PET chiqindilari barchaning 30% dan ko'prog'ini tashkil plastik chiqindilar, ularning 80% hozirda qayta ishlanadi [11]. PET chiqindilari xom ashyoni qayta ishlash jarayonining barcha bosqichlarida hosil bo'ladi mahsulotlarda (ekstruziya, kasting, presslash, vakuum shakllantirish, zarba berish blankalar) va ega bo'ladi, shuning uchun turli xil shakllar va o'lchamlar – dan kichik parchalar katta ixcham bo'laklarga yoki turli sprues va oblosning konfiguratsiyalari [12]. Misol uchun, vakuum hosil qilish varaq materiallari jarayoni ekstruderning umumiy hajmining 15-35% miqdorida PET chiqindilarining shakllanishi bilan birga keladi. Bundan tashqari, chiqindilarni ishlab chiqarishga oid aniq ko'rsatkichlar in'ektsiya qolipli mahsulotlar hajmini kamaytirish. PET chiqindilarining hajmi preformalar ishlab chiqarish 0,6-0,9% ni tashkil etadi. xom ashyoga bog'liq va qo'llaniladigan texnologiyalar, preformalardan idishlar ishlab chiqarishda esa o'rtacha 0,3% polietilen terefhthalate chiqindilari hosil bo'ladi [13]. Biroq, PET chiqindilarining tarkibiga asosiy hissa plastik tomonidan amalga oshiriladi ichimlik idishlari [8]. Bu ayniqsa Rossiya uchun to'g'ri keladi, unda ko'proq PET granulasining 90% PET preformalarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi shundan soʻngra idishlar puflanadi. Bugungi kunda Rossiya Federatsiyasida yarim milliondan ortiq kishi PET botqoqliklariga ishlov berilgan tonna PET va shunga ko'ra, bir xil miqdordagi chiqindilar hosil bo'ladi keng ko'lamli ilovalar yuqori sifatli polimer [15]. Va Birgina Moskvaning o'zi har yili qariyb 60 ming tonnani tashkil etadi 1 milliard dona ichimlikka to'g'ri keladigan polietilen terefhthalat chiqindilari polietilen terefhthalat idishlarida [16; 17]. 3. Chiqindilarni qayta ishlash uchun yig'ish va tayyorlashni tashkil etish Polietilen tereftelat chiqindilarini to'plash va tayyorlashni tashkil etish Qayta ishlash asosiy iqtisodiy omillardan biri ikkilamchi PET bozorini shakllantirish. Gap shundaki, ifloslanganlar uchun va sifatida foydalanishga tayyorgarligi uchun aralash chiqindilar xarajatlari ikkilamchi xom ashyo birlamchi xom ashyo narxidan oshishi mumkin. Polietilen terefhthalat chiqindilarini yig'ish va qayta ishlash uchun xarajatlarning oshishi chiqindilarni to'plash va saralashda qo'l mehnatining yuqori qismiga hissa qo'shadi, ko'p hollarda qo'llanilishi import qilingan, ya'ni qimmatroq jihozlanishi, energiya sarfining oxirgi yillarda doimiy o'sishi, soliqqa tortishning yuqori darajasi [18]. Zamonaviy texnologiyalar imkon beradi qayta ishlangan PET yig'ish xarajatlarini xarajatlar narxining 50% gacha kamaytirish PET-ni qayta ishlashning oraliq mahsuloti ("flexes" deb ataladigan - 5-10 mm tozalik darajasi o'lchamiga ega bo'lgan gullar) [19]. Qisman ikkilamchi polietilen terefhthalat yig'iladi va sanoat korxonalarida yig'im-terimga qo'yiladi, ular tuzilgan joyda xom ashyoni mahsulotga ishlov berish jarayonida sanoat chiqindilari. Biroq to'plamning asosiy qismi ishlatilgan PET botlariga tushadi. PET-butilkalarni birlamchi saralash qabul punktlarida amalga oshiriladi va chiqindilarni saralash zavodlarida, shuningdek, yer maydonlarida, asosiy rang bo'yicha saralashga e'tibor qaratilmoqda. Bot identifikatsiyasi, emas qiyinchiliklarga sabab bo'ladi, chunki barcha ichimlik idishlari tayyorlanadi PET dan va PET-dan tayyorlangan boshqa suyuqliklar ostidan idishlarda, belgilash qo'llaniladi - "1" raqami bilan qayta ishlash belgisi [20]. To'plangan shishalar odatda balchiqlarga bosiladi va qayta ishlash uchun yuboriladi. 4. Qayta ishlangan PET-ni qayta ishlashning asosiy yo'nalishlari Qayta ishlashning bir nechta asosiy sohalari mavjud polietilen terefhthalat [21-32], uni shartli ravishda uchga bo'lish mumkin asosiy guruhlari: mexanik, kimyoviy va termik (1-jadval) 1-jadval Komponent bo'yicha resurs talablari Polietilen terefhthalatni qayta ishlashning asosiy usullari [33]:

PET chiqindilarini qayta ishlash usuli	Chiqindilarni ifloslanishning potensial darajasi	Qayta ishlashning umumiy hajmida qayta ishlash usulining ulushi chiqindilar, %	Qayta ishlash natijasida olingan moddalarni qo’llash sohalari

PET-ni qayta ishlash va qayta ishlash parametrlarini batafsilroq ko'rib chiqib, Quyidagi usullarni ajratib ko'rsatilishi mumkin: Dafn. Eng va'dasiz variant, chunki u qimmatlidir polimer xom ashyosi ko'miladi va juda katta maydonlar bo'lib qishloq xo'jaligi ehtiyojlari uchun yaroqsiz holga keltiriladi. Yondirish. Ushbu usul, masalan, AQShda va hosil bo'lgan energiya aholi ehtiyojlari uchun ishlatiladi [23]. Usul ekologik jihatdan xavfsizdir. Bundan tashqari, yondirish emas iqtisodiy jihatdan qulay [31]: Radio halokati. Usul kimyoviy yo'q qilish bilan bog'liq neytronlar yordamida polimerlarning makromolekulalari bog'lanishlari, gamma nurlanishlari, foto- va termo-oksidlovchi jarayonlari hissa beta zarralar, yo'q qilish, va mumkin bo'lgan kam molekulyar og'irlikdagi mahsulotlarning shakllanishi bisiklik jarayonlariga aloqador bo'ling. Rossiyada bu usul amalda ishlatilmagan [32]. Termik dekompozitsiya. Termik parchalanish – usul ikkilamchi polimer xom ashyosidan foydalanish, bunda u «parchalanadi» kam molekulyar og'irlik birikmalar haqida. Bularga quyidagilar kiradi: piroliz va katalitik termoliz. Shunday qilib, AQShda plastik idishlarni qayta ishlashda PET monomers olish - diyatil terefhthalate va etilen glikol, qaysi, ichida navbatida, ular yana PET [23,31] ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kimyoviy qayta ishlash PET - solvolysis. PET solvoliz bilan kimyoviy moddalar bilan o'zaro aloqada bo'lganda depolimerizatsiyadan o'tadi metanol kabi moddalar (monomer hosil qilish uchun metanoliz dimotil terefhthalate); etilen glikol (monomer hosil qilish uchun glikoliz bishydroethyl terefhthalate); kislota (terefhthal kislota olish uchun gidroliz kislotalar) yoki alkil (saponifikatsiya) [34]. Solvoliz usullari etarli energiya sarflaydigan, yuqori texnologik uskunalarni talab qiladi va shuning uchun juda qimmat. Biroq, bu usullar xom ashyoni ishlatish imkonini beradi. past sifatli, chunki kimyoviy jarayonlar imkon beradi qo'shimcha tozalash ishlarini amalga oshirish. Bu yo'nalish, masalan, jarayonning o'tkazilishi bilan bog'liq pet chiqindilarini neytral gidroliz orqali terefhthalic ga depolimerizatsiya qilish kislota va etilen glikol, yana PET sinteziga ketadi. Jarayon Uzluksiz. Bu eng keng tarqalgan, iqtisodiy va xavfsiz muhit uchun, PET chiqindilariga ishlov berish usuli [12]. Kimyoviy chiqindilarni qayta ishlashning juda keng tarqalgan usuli polietilen terefhthalat – glikoliz va polikondensat ikkilamchi To'yinmagan polibaz kislotalar yoki ularning qo'shilishi bilan PET nisbatan arzon to'yinmagan holda olish maqsadida anhidridlar poliester rezina. Depolimerizatsiya jarayoni ancha qimmat yo'l ahamiyatga ega bo'lgani uchun ikkilamchi PET-larni qayta ishlash energiya sarflari yoki qimmat kimyoviy mahsulotlardan foydalanish. Eskirgan chiqindilardan PET yo'q qilish mahsulotlari keng qo'llaniladi uchun plastikleştiriler, lak, materiallar ishlab chiqarish uchun PET sintezida yana qoplamalar va boshqalar. Granulyatsiya. Maydalagichlar PET chiqindilarini qayta ishlash uchun ishlatiladi, tegirmonlar, granulatorlar. Mexanik va issiqlik ta'siri ostida chiqindilar targa o'xshash holatga o'tadi. Chiqishda Eatem erituvchi granulyatori kalibrlash teshiklari orqali itariladi va granulalarga kesiladi, so'ng sovitiladi [35]. Ba'zan bu jarayon turli stabilizatorlar, modifikatorlar yordamida amalga oshirilgan bo'lib, granulaning sifatini yaxshilaydigan bo'yoqlar va boshqa qo'shimchalar. Ikkilamchi polietilen terefhthalate sifatida ishlatilishi mumkin fizik-mexanik yoki elektromexanik yaxshilash uchun qo'shimchalar boshqa polimerning xususiyatlari [12]. Aglomeratsiya. Kino chiqindilarini yuklashning bir xilligi yuvishdan keyin ishlov berish uskunalari taqdim etiladi aglomeratsiya. Aglomeratsiyada filmdan granslar olinadi (ixcham donalar) etarlicha yuqori hajmli o'zboshimchalik bilan shakl zichligi va yaxshi oqishi [36]. Aglomeratsiya kamroq energiya tehnovchi, ko'ra samaraliroq granulyatsiya va shuning uchun materialni tayyorlash xarajatlarini kamaytirishga imkon beradi yanada qayta ishlash. Bundan tashqari, aglomeratsiya o'zgarishsiz davom etadi. aglomeratsiya jarayonida bu holda materialning molekulyar og'irligi mumkin polimerga bo'yoqlar, stabilizatorlar, plomplarni kiritish [36]. Eng samarali uzluksiz disk aglomeratorlari, PET chiqindilari, 5-10 mm o'lchamdagi qopqoqlarga ezilganda, doimiy ravishda aglomeratsiya zonasiga to'yintiriladi. [12]. Ekstruziya. Ezilgan ishlov berishning umumiy usuli polietilen terefhthalate chiqindilarni ham bir, ham ekiz-vida ekstruders. PET barcha turdagi in'ektsiya kalıplagichlari bilan ishlov beradi termoplastikaga ishlov berish uchun mo'ljallangan mashinalar [12, 13]. [8] dan aralashmalarning birga ishlatilishi qayd etilgan Qayta ishlangan ikkilamchi va birlamchi PET reologik yaxshilanadi ikkilamchi polimerning xossalari va uni zarb qilish uchun ko'proq moslashtiradi. PET kasting uchun bir variant mumkin qadar yuqori bosimli polietilen va modifikatorlar bilan aralashtiring litiy lavsaniga o'xshash kompozitsiyani olish eritish harorati - 250-260 °C [13]. Butunlay amorf tuzilish 50 ° C shaklidagi haroratda olinadi. Amorf mahsulotlar bor shok yuklamalariga nisbatan yaxshiroq qarshilik, lekin past harorat operatsiya [12, 35]. Shishadan-shishaga qayta ishlash. Ushbu usul qayta yoqish mumkin bo'lgan mahsulotni olishning barcha usullarini birlashtiradi oziq-ovqat qadoqlash va ichimlik idishlarini ishlab chiqarish uchun foydalanish. Yevropa mamlakatlarida qayta ishlash "botqoqlik" ekanligiga qaramay nisbatan yaqin vaqtlarda ishlab chiqiladi (ikkilamchidan tayyorlangan paketlar xom ashyo, Evropa Ittifoqi qonunchiligiga muvofiq, aloqa o'rnatishga ruxsat berilmagan 2004 yilda allaqachon ishlatilgan PET shishalarini qayta ishlash 500 ming tonnaga yetdi, bu esa ulardan foydalanishni 20 foizga oshirdi [37]. AQShda bu turdagi qayta ishlash ko'p yillardan beri rivojlanmoqda va Undan ham ko'proq rivojlangan Evropaga qaraganda. [12, 13]. Shishadan shishaga ishlov berishda "ko'p qirrali texnologiya" ikkinchi darajali qo'llanganda polietilen terefhthalat ikki qatlamli birlamchi o'rtasidagi Polimer. Ko'p qirrali idishlarda 50% gacha qayta ishlangan bo'lishi mumkin PET va individual konteynerlar ko'p miqdorda o'z ichiga olishi mumkin ikkilamchi material. Ushbu texnologiya bugungi kunda ko'pchilikda qo'llaniladigan mamlakatlar, masalan Shveytsariya, Shvetsiya va AQSh [13]. Polietilen terefhthalatni qayta ishlash usullari kengaymoqda va takomillashtirish. PET qayta ishlash yo'nalishlari qiziqarli bilan nanokompozit materiallar uning asosida yaratish tomonidan foydalanish turli nanofillerlar (organomodified aluminosilikatlar, nanoparchalari, fullerenlar va boshqalar) yoki usul bo'yicha uchun ikkilamchi PET di- va trietilen glikol transesterifikasyon kam eriydigan kopolyesterlar ishlab chiqarish [38, 39]. Ikkilamchi qayta ishlashda katta e'tibor polietilen terefhthalat PET chiqindilarini tozalash va yuvish uchun to'lanadi, chunki bu siz ulardan olinganlarning sifatini sezilarli darajada yaxshilashga imkon beradi. Mahsulotlar. Shuning uchun bu jarayonlarning texnologiyalari doimo takomillashib bormoqda. Tozalashning eng oddiy va eng testisodiy usuli xisoblanadi apparatlarda suvli va suvsiz muhitda PET chiqindilarini yuvish uzluksiz yoki davriy harakat. Odatda, PET chiqindilarni tozalash ikki-uch bosqichda hosil bo'ladi, so'ngra tozalangan material eziladi va 0,5% qoldiq namlikka quritiladi [13]. Yaqin-yaqingacha bu jarayonda suv qancha ko'p ishlatilsa, deb ishonilgan. Ikkilamchi PET-ni tozalash orqali yaxshi material yuviladi. Shuning uchun keng «nam» ezgichlar keng tarqaldi (material suvga kiradi allaqachon oldindan ezish bosqichida), vintlarni o'stirish (transport materiallari suvda oldindan namlangan), davriy amalning ko'p bosqichli yuvish komplekslari. Pastki chiziq materialning kerakli pokligiga misli ko'rilmagan darajada katta erishildi suv iste'moli va shu sababli eng murakkab foydalanish suvni tozalash tizimlari. Yaqinda taklif qilingan B+B Anlagenbau GmbH PET chiqindilarini tozalashning dastlabki "quruq" texnologiyasi ishlab chiqilgan. Qurilma quruq bosqichda allaqachon 96% bilan materialni tozalaydi qayta ishlash, bu suv sarfini kamida uch vaqtlar (natijada suvni tozalash xarajatlari ham kamayadi). Yuqori daraja tozalash oshdi ishqalanish foydalanish orqali erishiladi oldindan parchalangan PET chiqindilari (gullar), natijada qulab tushishi va yuza massasining asosiy qismini yanada chiqarish ifloslantiruvchi moddalar (qum, chang, qog'oz, yopishtiruvchi qism va boshqalar) [40] . Shunday qilib, ishlatilgan plastik mahsulotlar mumkin qaytadan ishlatilishi kerak. Ko'pgina davlatlar dasturlarni qabul qilmoqdalar PET-ni qayta ishlash bilan bog'liq muammolarni hal qilishga qaratilgan. Shunday qilib, O'zbekistondagi milliy qayta ishlash dasturi mavjud polietilen terefhthalate idishlar. G'arbiy Yevropada har uchinchi PET boti qayta ishlangan materiallardan tayyorlanadi [24, 26-31, 41].