|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ |
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технологический университет» МИТХТ
|
Кафедра Химии и технологии переработки
пластмасс и полимерных композитов
18.04.01. «Химическая технология»
Магистерская программа Химическая технология переработки пластических масс и композиционных материалов |
РЕФЕРАТ
Автоматизированные системы разделения смешанных полимерных отходов на индивидуальные полимеры. Сравнение их эффективности и затратности. |
Выполнил, магистрант гр. ХЕМО-11-16 ________________/ Колбешин А.С./
Приняла, к.т.н., доц. каф. ХТПП и ПК ___________/ Ушакова О.Б./
Москва 2017
Содержание
Введение ------------------------------------------------------------------------3
Цели и задачи -----------------------------------------------------------------4
Разделение полимерных бытовых отходов ---------------------------5
Сортировка полимеров по плотности ----------------------------------5
Селективное растворение полимеров ----------------------------------6
Сортировка полимеров с помощью электростатики --------------7
Сортировка полимеров на основе спектроскопических св-в ---7
Сортировка полимеров методом глубокого охлаждения ---------8
Сортировка на основе магнитных свойств ---------------------------8
Автоматическая сортировка отходов пластмасс SORTPLAST -9
Сравнительная таблица вышеуказанных методов ---------------11
Выводы ------------------------------------------------------------------------12
Введение
В настоящее время, куда бы мы ни посмотрели, что бы мы не делали, мы везде встречаем полимеры. Когда употребляем пищу, берем в руки телефон, оплачиваем покупки в магазине, учимся и так далее.
Большая часть этих полимеров подлежит утилизации в день их приобретения. Это в первую очередь упаковка. Она же занимает лидирующие позиции в сфере производства и потребления – 40% от всего рынка.
Рис. 1. Производство изделий из разных марок полимеров в %.
На графике видно, что в современной промышленности, в крупных масштабах используются минимум 11 различных полимеров!
Цели и задачи
На сегодняшний день, главной целью является защита и сохранение окружающей среды от отходов полимерной промышленности. В настоящее время человечество активно предпринимает меры по уменьшению образования количества бытовых отходов на планете. Одним из шагов к сохранению окружающей среды является установка разделительных урн в торговых центрах и на улицах города, а так же открытие пунктов приема пластмассы. Как правило, все собранные бытовые отходы представляют собой смесь, которую необходимо разделить. И если с полимерами, собранными в пунктах приема и в торговых центрах все более- менее ясно (эти полмеры, как правило, не сильно загрязнены и на них даже остается маркировка), это упрощает дальнейшую переработку, то как же поступать с теми изделиями из пластмассы, которые уже не один год хранятся на полигонах?
Возникает главный вопрос, при достижении поставленной цели: «Как дешево и в то же время правильно рассортировать полимерные отходы для получения чистого вторичного материала?» Например как получить чистый ПЭТФ без примесей ПП?
Разделение полимерных бытовых отходов
На сегодняшний день в мире известно 7 способов разделения полимерных отходов:
Сортировка по плотности
Селективное растворение
Сортировка с помощью электростатики
Сортировка на основе спектроскопических свойств
Сортировка методом глубокого охлаждения
Сортировка на основе магнитных свойств
И еще один новый метод, разработанный компанией Тригла (ныне Атлас Маш) Автоматическая сортировка отходов пластмасс SORTPLAST.
Рассмотрим каждый из них более подробно.
Сортировка полимеров по плотности
Сортировка по плотности в настоящее время наиболее распространена и чаще всего применяется с использованием сепарирующей среды. Примером такого метода может быть флотационная сепарация с использованием силы тяжести. Сепарирующей средой, как правило, являются водно – солевые растворы разной плотности. Сепарация позволяет тяжелым частицам лечь на дно, а легким всплыть на поверхность и двигаться с помощью лопаток или лопастей к выходным валкам. Тяжелые компоненты периодически удаляются со дна резервуара. В качестве примера на Рис. 2. приведен процесс флотационной сепарации смеси ПВХ, ПС и ПЭ. С помощью двух ванн с различной плотностью сепарирующей среды компоненты делятся с достаточно высокой степенью чистоты.
Рис.2. Процесс флотационной сепарации смеси ПВХ, ПС и ПЭ.
Принцип флотационной сепарации используется также в аппаратах с центробежным полем: гидроциклонах и сепарирующих центрифугах. Гидроциклон имеет вертикальное расположение (Рис. 3.). Среда (вода, солевой раствор и т.п.), наполненная частицами пластмасс, вводится в него под давлением. Центробежные силы втягивают загруженный материал в круговое движение с центробежным ускорением, превышающим в 250 раз ускорение свободного падения. Ускорение заставляет тяжелые частицы уходить наружу, а частицы с плотностью меньшей, чем плотность среды, собираться в центре циклона. Трубка, вводимая сверху в центральную часть циклона, отсасывает плавающий материал. Изменение плотности жидкости влияет на параметры сепарации. Чтобы гидроциклон работал как сепаратор, необходимо, чтобы частицы были одинакового размера.
Рис. 3. Гидроциклон.
При разделении измельченных материалов с помощью центрифуги пластмассы, предназначенные для сепарирования, сначала подвергаются дополнительному измельчению во влажных мельницах до частиц с размером не более 12 – 16 мм. Затем они освобождаются от прилипших примесей во фрикционных моющих машинах и направляются во взбалтывающие резервуары. Отсюда взбаламученная гидросмесь перекачивается в конический цилиндрический сосуд, снабженный еще одним конусом со спиральным ходом, прикрепленным к внутренней конструкции Сосуд и спираль с большими, но различными скоростями в одном и том же направлении, приводят гидросмесь в движение. Смесь из твердых частиц и жидкости прокачивается через питающую трубку и проходит через подающие порты в спирали во вращающийся сосуд. Частицы ускоряются. Центробежная сила в жестком корпусе центрифуги прижимает к стенке частицы с плотностью, превышающей плотность жидкости. Спираль отводит их до конечного отстойника, откуда они удаляются через выходные отверстия. Легкая фракция всплывает и уносится жидкостью на другой конец центрифуги. Эффективность сепарации составляет приблизительно 99,8%.