فلوتاسیون PET حاصل از بسته بندی پلاستیکی

دسته: مقالات منتشر شده در 20 ارديبهشت 1401
نوشته شده توسط Admin بازدید: 36

تکنیک فلوتاسیون PET جدا شده از ضایعات بسته بندی پلاستیکی

فلوتاسیون بعنوان یک فرایند کارآمد برای جداسازی ضایعات پلاستیکی، روشی مؤثر در بهبود بازیافت ضایعات بسته بندی است. پلی اتیلن ترفتالات (PET) کاربرد گسترده ای در صنعت بسته بندی دارد و دارای ارزش بازیافتی بالایی نیز هست. برای جداسازی PET از ضایعات بسته بندی پلاستیکی، از یک ستون شناور طراحی شده در آزمایشگاه به منظور بررسی اثرات پارامترهایی مانند انواع ترشوندگی و غلظت آنها بر روی رفتار فلوتاسیون استفاده می شود. نتایج به دست آمده از فرایند فلوتاسیون اولیۀ PET/PVC/PC/PS، PS را بعنوان ماده شناور و مادۀ غرق شده و همچنین، PET/PC/PVC را با 70 میلیگرم/ لیتر سدیم دودسیل سولفات بعنوان عامل ترشوندگی را نشان داد. در صورت استفاده از 3 مول/لیتر هیدروکسید سدیم برای اصلاح پلاستیک های مخلوط و 8 میلی مول/لیتر دی بوتیل سباکات (DBS) بعنوان عامل ترشوندگی، جداسازی PET/PC/PVC در فلوتاسیون ثانویه نرخ شناور شدن PET را 3.56 درصد؛ PC/PVC را به ترتیب 97.45 و 92.91 درصد نشان داد. پس از دو مرحله غربالگری فلوتاسیون، PET بازیافتی در نهایت به 90.91 درصد رسید که نشان می دهد این فرایند توسعه یافته می تواند به طور اثربخشی PET را از چهار نوع پلاستیک مخلوط متمایز کند.

 

پلاستیک به دلیل عملکرد عالی که نزدیک به 30 درصد از کل مواد را تشکیل می دهد، کاربرد گسترده ای در صنعت بسته بندی دارد. بسته بندی های پلاستیکی معمولآ از ترموپلاستیک هایی من جمله پلی اتیلن (PE)، پلی وینیل کلراید (PVC)، پلی پروپیلن (PP)، پلی استر، پلی اتیلن ترفتالات (PET)، پلی استایرن (PS)، پلی کربنات (PC) و غیره تهیه می شوند. از آنجایی که 80 درصد از ظروف پلاستیکی در طول سال دور ریخته می شوند، صنعت بسته بندی منبع اصلی تولید پلاستیک های بازیافتی محسوب می شود. پلی استر نقش مهمی در این صنعت ایفا می کند. مصرف سالانۀ پلی استر برای تولید بطری های نوشیدنی در سراسر جهان بیش از 104×1000 تن است و تولید و مصرف آن نیز همچنان هر ساله 10 تا 19 درصد افزایش می یابد. پلی استر بعنوان یک نوع ماده برای بسته بندی، به راحتی بازیافت می شود. محل دفن زباله ها منبع اصلی آلودگی پلاستیکی است. در صورتی که زباله های پلاستیکی کاملآ و مؤثر بازیافت شوند، میزان زباله های جامد شهری به نصف کاهش می یابد. فرایند بازیافت زباله های پلاستیکی شامل جداسازی، پیش تصفیه، اسملتینگ، دانه بندی، قالب گیری و غیره می شود. جداسازی یک روش کلیدی در این فرایند است. فلوتاسیون نیز یک فرایند جداسازی با توجه به نرخ شناورپذیری مختلف ذرات پلاستیک است که می تواند خواص سطحی پلاستیک را به روش های فیزیکی و شیمیایی تنظیم کرده و یا تغییر دهد و پلاستیک های محلوط با تفاوت اندک در بار و چگالی از هم جدا کند. با توجه به تفاوت های فلوتاسیون پلاستیک، فلوتاسیون می تواند پلاستیک های مخلوط را تفاوت کمتری در بار و چگالی دارند از هم تفکیک کند. همچنین، فلوتاسیون به دلیل هزینه کم، دقت و کارایی بالا در زمینه جداسازی زباله های پلاستیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. شیباتا جی و همکارانش 12 مخلوط جدا شده از PVC، PC و POM را از طریق فرایند فلوتاسیون با لیگنین سولفات، اسپان و امولسفایر مورد بررسی قرار دادند که نرخ بازیابی هر سه نوع پلاستیک به ترتیب 90.17، 83.16 و 99.12 درصد بود. درلیچ و همکارانش نیز مخلوط PVC و PET را با کمک NaOH پیش پردازش کردند و جداسازی آنها را نیز با فلوتاسیون سورفکتانت های غیریونی انجام دادند؛ در حالی که نرخ بازیابی PVC و PET در به 95 درصد رسید. در این مقاله، تکنیک فلوتاسیون PET از زباله های بسته بندی مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج حاصل از آن در بهبود نرخ بازیابی PET بسار مهم است.

 

فلوتاسیون اولیه و عوامل مؤثر بر PET/PVC/PC/PS

در آزمایشات فلوتاسیون، فشار مخزن هوای محلول در مواد شناور 0.20 مگاپاسکال بود تا حباب ها به خوبی شناور شوند. سه نوع عامل ترشوندگی (SDS، SCMC، NP-7) در غلظت های مختلف برای تصفیه مخلوط پلاستیکی به مدت 15 دقیقه مورد استفاده قرار گرفتند تا پلاستیک ها را آبدوست تر کرده و راحت تر غرق شوند. با توجه به شکل های زیر که نشان دهندۀ اثرات فلوتاسیون مخلوط پلاستیک هستند، نرخ شناورپذیری PC و PVC با افزایش غلظت SDS کاهش یافت و نرخ شناورپذیری PC و PVC صفر بود؛ PET حدودآ صفر بود؛ اما PS، 100 درصد باقی ماند.

 

شکل 1:

 Effects of SDS at different concentrations on PET PVC PC PS

شکل 2:

Effects of SCMC at different concentrations on PET PVC PC PS 

شکل 3:

 Effects of NP-7 at different concentrations on PET PVC PC PS

 

تأثیر ترشوندگی SCMC روی PC و PVC بعنوان SDS خوب نبود و نرخ شناورپذیری آنها هم به ترتیب بیشتر از 20 و 10 درصد باقی ماند که نشان دهندۀ عملکرد ضعیف فرایند جداسازی بود. همچنین، عامل ترشوندگی NP-7 نیز اثر اصلاح کنندۀ بالایی روی هر چهار پلاستیک داشت و زمانی که غلظت NP-7 بیش از 15 میلی گرم در لیتر بود، نرخ شناورپذیری PS به طور قابل توجهی کاهش یافت و جداسازی PS را دشوار کرد. بنابراین، در صورت استفاده از 70 میلی گرم در لیتر SDS بعنوان عامل ترشوندگی، مخلوط PET/PVC/PC/PS به فلوتاسیون بهینه می رسد؛ به زوری که نرخ شناورپذیری و غرق شدن آنها همگی نزدیک به 100 درصد است.

 

فلوتاسیون ثانویه و عوامل مؤثر بر PET/PVC/PC/PS

در فلوتاسیون ثانویه، DOP و DBS ترکیبات بسیار آبگریزی هستند که به راحتی روی سطح پلاستیک جذب می شوند. پلاستیک های مخلوط به مدت 15 دقیقه در غلظت های مختلف DOP و DBS پیش پردازش می شوند تا آبگریزی و شناورپذیری پلاستیک ها افزایش یابد. غلظت های مختلف DOP نرخ شناورپذیری را تحت تأثیر قرار می دهند. DOP ویسکوزیته مشخصی دارد که جذب بیش از حد آن باعث می شود تا پلاستیک ها به یکدیگر بچسبند و در نتیجه، نرخ شناورسازی کاملآ نامنظمی دارند.

 

این مقاله، به بررسی تکنیک فلوتاسیون PET و اثرات پارامترها بر اساس ستون فلوتاسیون طراحی شده در آزمایشگاه پرداخته است. نوع و میزان غلظت عوامل ترشوندگی تأثیر زیادی بر جداسازی پلاستیک های مخلوط دارند. دو مرحله غربالگری فلوتاسیون با استفاده از 70 میلی گرم در لیتر سدیم دودسیل سولفات و 8 میلی گرم در لیتر دی بوتیل سباکات بعنوان عامل ترشوندگی با اثرات بهینه در اینجا ثبت شد. با توجه به فرایند فلوتاسیون آزمایش شده، 90.91 درصد PET خالص را می توان به طور اثربخشی از مخلوط PET/PVC/PC/PS جدا کرد.