Polikarbonatın ısıl ve katalitik pirolizi ve piroliz kinetiğinin incelenmesi
Thermal and catalytic pyrolysis of polycarbonate and investigation of pyrolyse kinetics
Yazar: YUNES MOHAMMED NASSER AL-HAKAMI
Danışman: PROF. DR. FUNDA ATEŞ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, polikarbonat plastiklerin ve çay atığının değerli ürünlere geri 
dönüşümü hızlı piroliz prosesi ile gerçekleştirilmiştir. Polikarbonat ve çay atığının 
pirolizi sabit yataklı reaktörde dört farklı sıcaklıkta 450, 550, 650, 750 ℃'de
gerçekleştirilmiştir. Biyokütle ve plastik arasındaki etkileşimin anlaşılması için 
polikarbonat ve çay atığı kütlece 1:1 oranında karıştırılarak yukarıdaki sıcaklıklarda 
piroliz reaksiyonu gerçekleştirilmiştir. Katalizörün ürün verimliliği ve ürün kalitesindeki 
etkinliği gözlemlemek için iki farklı katalizör y-zeolit ve Mordenit kullanılmıştır. Piroliz 
sonucunda en yüksek sıvı ürün verimi polikarbonat (PC)'ta 650 °C'de gözlemlenmiştir. 
Y-zeolite ve mordenite katalizörleri sıvı ürün verimini negatif yönde etkilemiştir. Kinetik 
ve termodinamik parametreleri değerlendirmek için Flynn-Wall-Ozawa (FWO), 
Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) ve Starink yöntemleri gibi izo dönüşümlü model 
içermeyen yöntemler kullanılmıştır. Y-zeolit ve mordenit ile katalitik, katalizörsüz piroliz 
ile hesaplanan ortalama Ea (aktivasyon enerjisi) değerlerinin sırasıyla 182,83-193,36-
192,27-203,71-235,36-245,81 kJ/mol aralığında olduğu belirlenmiştir. Her iki 
katalizörün (Mordenit ve y-Zeolit) kullanıldığında PC'nin aktivasyon enerjisinin düştüğü 
gözlenmiştir. Y-Zeolit katalizörü kullanıldığında Mordenit katalizöre göre her üç 
yöntemde aktivasyon enerjisini daha fazla düşürdüğünü gözlemlenmiştir. Sıvı ürünlerin 
içermiş olduğu bileşenler GC/MS ile incelenmiş, PC 'nin pirolizi sonrası elde edilen sıvı 
ürünlerde fenolik bileşenlerin baskın olduğu görülmüştür. Y-zeolite ve mordenite 
katalizörleri ile yapılan deneylerde elde edilen sıvı ürün içerisindeki fenolik bileşenlerin 
katalizörsüz ortamda elde edilenlere göre azaldığı saptanmıştır. Ayrıca elde edilen sıvı ürünün viskoziteleri incelenmiş, kayma hızı ve sıcaklığın artması ile viskozitenin azaldığı 
gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, fast pyrolysis process was chosen as the recycling method of 
polycarbonate and tea waste into valuable products. Pyrolysis of polycarbonate and tea 
waste was carried out on a fixed bed reactor at four different temperatures 450, 550, 650, 
750 ℃. In order to understand the interaction between Biomass and Plastic, the pyrolysis 
reaction was carried out at the above temperatures by mixing polycarbonate and tea waste 
1:1 massively. Two different catalysts y-zeolite and Mordenite were used to observe the 
efficiency of catalyst in product efficiency and product quality. As a result of pyrolysis, 
the highest liquid product yield was observed in PC at 650 °C. The catalyst negatively 
affected the liquid product yield. In order to evaluate the kinetic and thermodynamic 
parameters, methods without iso-conversion model such as Flynn-Wall-Ozawa (FWO), 
Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) and Starink methods were used. It was observed that 
the activation energy of PC decreased when two catalysts (Mordenite and y-Zeolite) were 
used. It was determined that the calculated average Ea (activation energy) values of non-
catalytic and catalytic pyrolysis with Y-zeolite and mordanite were in the range of 182.83-
193.36, 192.27-203.71-235.36-245.81 kJ/mol, respectively. It was observed that when Y-
zeolite catalyst is used, it lowers the activation energy more in all three methods compared 
to Mordenite catalyst. The components of the liquid products were examined by GC/MS, 
and it was seen that phenolic components were dominant in the liquid products obtained 
after the pyrolysis of PC. The phenolic components in the liquid product obtained in the 
experiments with Y-zeolite and mordenite catalysts decreased compared to the phenolic 
components in the liquid product obtained in the catalyst-free environment. In addition, 
the viscosities of the liquid product obtained were investigated, and it was observed that 
the viscosity decreased with the increase in shear rate and temperature.