Ανακύκλωση PET από μίγματα πολυμερών με την τεχνική της επίπλευσης και αξιοποίησή του μέσω βαφής
Creators: name: Μπίκα, Σαββούλα Απόστολου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Μίγμα πλαστικών
Επίπλευση
Βαφή
Mixture of plastics
Flotation
Dyeing

description: Η παραγωγή πλαστικών έχει αυξηθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια με ετήσιο ρυθμό αύξησης της τάξεως του 10%.Καθώς λοιπόν τα πλαστικά αποτελούν ένα δημοφιλές υλικό για τη βιομηχανία, είναι επιτακτική η ανάγκη της ανακύκλωσης ενός μεγάλου όγκου αυτών τόσο για οικονομικούς όσο και για περιβαλλοντικούς λόγους. Η ανακύκλωση των πλαστικών προυποθέτει το διαχωρισμό τους στα επιμέρους είδη. Έχει αναπτυχθεί ένας μεγάλος αριθμός διαχωριστικών τεχνικών, όπως είναι ο ηλεκτροστατικός διαχωρισμός, ο διαχωρισμός με υδροκυκλώνες, ο διαχωρισμός που βασίζεται στη διαφορά πυκνότητας των πλαστικών, η ανάλυση υπερύθρου και η επίπλευση αφρού. Η τελευταία παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα, όπως είναι η βέλτιστη ικανότητα διαχωρισμού. Η αρχή της τεχνολογίας της επίπλευσης,είναι να ωθήσει, εκλεκτικά, υδρόφοβες επιφάνειες στερεών που βρίσκονται σε υδατικό αιώρημα να έρθουν σε επαφή με φυσαλίδες αέρα, σχηματίζοντας έτσι ένα συσσωμάτωμα σωματιδίου-φυσαλίδας, που μεταφέρεται στη φάση του αφρού, από όπου και απομακρύνονται. Τα υδρόφιλα σωματίδια που παραμένουν στο αιώρημα, απομακρύνονται με κατακάθιση. Τα περισσότερα πλαστικά ειναι από τη φύση τους υδρόφοβα, οπότε ο διαχωρισμός τους προϋποθέτει την εκλεκτική διαβροχή αυτών. Η διαβροχή των πλαστικών από το νερό μπορεί να επιτευχθεί με την προσθήκη στον πολφό κατάλληλων αντιδραστηρίων (διαβρέκτες). Τα πλαστικά που χρησιμοποιούνται περισσότερο στη βιομηχανία συσκευασίας είναι τα θερμοπλαστικά, στα οποία περιλαμβάνονται το πολυπροπυλένιο (PP), το πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (HDPE), το πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC), ο πολυτερεφθαλικός αιθυλενεστέρας (PET) και το πολυστυρένιο (PS). Ο πολυτερεφθαλικός αιθυλενεστέρας (PET), διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη βιομηχανία συσκευασίας καθώς και σε πολλές άλλες εφαρμογές. Η ετήσια κατανάλωση του PET για μπουκάλια αναψυκτικών ξεπερνάει τα 10 εκατομμύρια παγκοσμίως, ενώ η παραγωγή και κατανάλωσή του αυξάνεται κατά 10%-19% κάθε χρόνο. Ωστόσο, λόγω της δυσκολίας αποικοδόμησής του, έχει δημιουργήσει σημαντικά περιβαλλοντικά και οικονομικά προβλήματα. Η διαχείρηση λοιπόν των αποβλήτων που δημιουργεί χρήζει ιδιαίτερης προσοχής (H. Wang et al., 2014). Στόχος λοιπόν της συγκεκριμένης μελέτης ήταν ο διαχωρισμός του PET με την τεχνική της επίπλευσης, αρχικά από δυαδικά μίγματα πολυμερών και στη συνέχεια από το σύνθετο μίγμα των πέντε πολυμερών PP, HDPE, PVC, PET, PS. Ακολούθησε η βαφή του ανακυκλωμένου PET με τρεις χρωστικές διασποράς. Ο διαχωρισμός των πλαστικών πραγματοποιήθηκε σε στήλη επίπλευσης διεσπαρμένου αέρα κατασκευασμένης από plexi-glass. Για την εκλεκτική διαβροχή των πλαστικών χρησιμοποιήθηκε ο επιφανειοδραστικός παράγοντας Kahatex TE μη ιονικής προέλευσης. Οι παράμετροι που μελετήθηκαν ήταν το pH, η συγκέντρωση της επιφανειοδραστικής ουσίας και ο χρόνος επεξεργασίας αυτής με τα μίγματα των πλαστικών. Η βαφή του ανακυκλωμένου PET έγινε με τις χρωστικές διασποράς Disperse Blue 56, Disperse Red 13 και Disperse Yellow 3, σε θερμοκρασίες βαφής 90 οC, 110 oC, 130 οC και pH=4.6. Τα αποτελέσματα που λήφθησαν έδειξαν ικανοποιητικό διαχωρισμό του PET, τόσο από τα δυαδικά μίγματα όσο και από το μίγμα των πέντε πολυμερών, με ποσοστό ανάκτησης που έφτασε μέχρι και 95%. Σημαντική αποδείχθηκε η επίδραση του pH και της συγκέντρωσης του επιφανειοδραστικού παράγοντα, ενώ η επίδραση του χρόνου επεξεργασίας κρίθηκε αμελητέα. Τέλος, το ανακυκλωμένο PET, έδειξε πολύ καλές ιδιότητες βαφής και με τις τρεις χρωστικές διασποράς, με το ποσοστό εξάντλησης του χρώματος να αγγίζει περίπου το 95% για τη θερμοκρασία βαφής των 130 οC.
description: The production of plastics has grown significantly in the last several years with an annual growth rate of about 10%.Since plastics are a popular material for industry, there is an urgent need to recycle a large volume of them for both economic and environmental reasons. The recycling of plastics implies their separation into individual species. A large number of separating techniques have been developed, such as electrostatic separation, hydrocyclones, separation based on plastics density difference, infrared analysis and foam flotation. The latter has significant advantages, such as optimal separation capacity, and is an economic method that has been the focus of many researches. The principle of flotation technology is to selectively push hydrophobic surfaces of solids in an aqueous suspension into contact with air bubbles, thus forming a particle-bubble aggregate, which is transferred to the foam phase from where it is removed. The hydrophilic particles remaining in the pulp are removed by settlement. Most plastics are hydrophobic by nature, so separating them requires their selective wetting. The wetting of plastics with water can be achieved by adding a suitable reagent (wetting agents) into the pulp. Suitable reagents for this purpose consist of molecules that are capable of adsorbing on the surface of plastics as well as by groups which can make them hydrophilic. The plastics most used in the packaging industry are thermoplastics, including polypropylene (PP), high density polyethylene (HDPE), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET) and polystyrene (PS) . Polyethylene terephthalate (PET) plays an important role in the packaging industry as well as in many other applications. The annual consumption of PET for soft drink bottles exceeds 10 million worldwide, and its production and consumption increases by 10% -19% each year. However due to the difficulty of degradation, it has created significant environmental and economic problems. Therefore the management of the waste it generates deserves particular attention. The aim of this study was to separate PET by floation technique, initially from binary polymer blends and then from the composite mixture of the five polymers PP, HDPE, PVC, PET, PS. The dyeing of recycled PET with three disperse dyes followed. . The separation of plastics was performed on a plexi-glass disperse air floatation column. The Kahatex TE surfactant of non-ionic origin was used to selectively wet the plastics. The parameters studied were pH, surfactant concentration and treatment time with the plastics mixtures. The dyeing of the recycled PET was performed with Disperse Blue 56, Disperse Red 13 and Disperse Yellow 3 disperse dyes at 90 °C, 110 °C, 130 °C and pH = 4.6. The results obtained showed a good separation of PET from both the binary mixtures and the mixture of the five polymers with a recovery rate of up to 95%. The influence of pH and concentration of surfactant was significantly demonstrated, while the effect of the treatment time was considered negligible. Finally, recycled PET showed very good dyeing properties with all three disperse dyes, with the color exhaustion rate reaching about 95% for the dyeing temperature of 130 ° C.