Описание технологии и оборудования переработки отходов полимерных материалов по непрерывной схеме на вальцах

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………….....2

1. Анализ состояния вторичной  переработки и утилизации полимерных  материалов....3

    1.1. Анализ состояния вторичной переработки полимерных материалов…………….3

    1.2. Утилизация отходов тары и упаковки из  полиолефинов…………………………..8

    1.3. Вторичная переработка поливинилхлорида………………………………………...8

    1.4. Утилизация отходов полистирольных пластиков………………………………….9

    1.5. Переработка отходов полиамидов………………………………………………….11

    1.6. Вторичная переработка отходов полиэтилентерефталата………………………..12

2. Описание технологии  и оборудования переработки отходов  полимерных материалов по непрерывной  схеме на вальцах……………………………………………………………..13

3. Утилизация полимерной  упаковки в европе……………………………………………14

4. Маркировка пластиков……………………………………………………………………15

5. Проблемы утилизации  полимерных материалов………………………………………17

Вывод…………………………………………………………………………………………19

Список литературы………………………………………………………………………….20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

     «Твердые отходы -  это сырье, которое мы не используем 
исключительно в силу нашей глупости»

Артур Кларк

   В мире отмечается  стремительный рост потребления  упаковки. В России его темпы  составляют 5–6% в год, что делает  все более актуальной проблему  ее утилизации. Особенно это касается  полимерной упаковки. Она обладает  рядом преимуществ перед традиционной (бумажной, стеклянной и т. д.), и ее доля быстро увеличивается - сегодня более 60% упаковки в Европе состоит из полимерных материалов.

   Роль полимерной  тары на рынке промышленной  упаковки сложно переоценить.  Все больше и больше компаний  отказываются от металлической  тары и переходят на пластик.  Это происходит в силу множества  причин: от высокой подверженности  коррозии металлической тары  до нестабильности внутренней  чистоты.

   Немаловажную роль  среди причин отказа от металлической  тары занимает утилизация. Способы  утилизации для металлической  и пластиковой тары во многом  схожи, но экономический аспект склоняет чашу весов в пользу полиэтиленовой упаковки. Кроме того в пользу пластиковой упаковки говорит и экологическая составляющая. В условиях ограниченности природных ресурсов долговечность, многооборотность и возможность вторичной переработки тары становятся одними из решающих факторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ  ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ И УТИЛИЗАЦИИ  ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ  ВТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ  ПОЛИМЕРНЫХ  МАТЕРИАЛОВ

     Из всех  выпускаемых пластиков 41% используется  в упаковке, из этого количества 47%  расходуется на упаковку  пищевых продуктов. Удобство и  безопасность,  низкая цена и  высокая эстетика являются определяющими  условиями ускоренного роста  использования пластических масс  при изготовлении упаковки.  Упаковка  из синтетических полимеров,  составляющая 40%  бытового мусора,практически "вечна" – она не подвергается разложению.  Поэтому использование пластмассовой упаковки сопряжено с образованием отходов в размере 40 ... 50 кг/год в расчёте на одного человека.В России предположительно к 2010  г.  полимерные отходы составят больше 1 млн. т, а процент их использования до сих пор мал[2]. Учитывая специфические свойства полимерных материалов – они не подвергаются гниению,  коррозии,  проблема их утилизации носит, прежде всего,  экологический характер.  Общий объём захоронения твёрдых бытовых отходов только в Москве составляет около 4 млн. т в год. От общего уровня отходов перерабатываются только 5 ... 7%  их массы. По данным на 1998 г. в усреднённом составе твёрдых бытовых отходов, поставляемых на захоронение, 8% составляет пластмасса, т.е. 320 тыс. т в год. Однако в настоящее время проблема переработки отходов полимерных материалов обретает актуальное значение не только с позиций охраны окружающей среды,  но и связана с тем,  что в условиях дефицита полимерного сырья пластмассовые отходы становятся мощным сырьевым и энергетическим ресурсом. Вместе с тем решение вопросов,  связанных с охраной окружающей среды,  требует значительных капитальных вложений.

   Стоимость обработки  и уничтожения отходов пластмасс  примерно в 8 раз превышает  расходы на обработку большинства  промышленных и почти в три  раза – на уничтожение бытовых  отходов. Это связано со специфическими  особенностями пластмасс,  значительно  затрудняющими или делающими  непригодными известные методы  уничтожения твёрдых отходов.  Использование отходов полимеров  позволяет существенно экономить  первичное сырьё (прежде всего  нефть)  и электроэнергию [3]. Проблем,  связанных с утилизацией полимерных  отходов,достаточно много. Они имеют свою специфику, но их нельзя считать неразрешимыми. Однако решение невозможно без организации сбора, сортировки и первичной обработки амортизованных материалов и изделий;  без разработки системы цен на вторичное сырьё, стимулирующих предприятия к их переработке;  без создания эффективных способов переработки вторичного полимерного сырья, а также методов его модификации с целью повышения качества;  без создания специального оборудования для его переработки;  без разработки номенклатуры изделий,  выпускаемых из вторичного полимерного сырья. Отходы пластических масс можно разделить на 3 группы:

а)   технологические  отходы производства,  которые возникают  при синтезе и переработке  термопластов.  Они делятся на неустранимые и устранимые технологические  отходы.  Неустранимые – это кромки, высечки, обрезки, литники, облой, грат и т.д. В отраслях промышленности,  занимающихся производством и переработкой пластмасс,  таких отходов образуется от 5  до 35%.  Неустранимыеотходы,  по существу представляющие собой высококачественное сырьё,  по свойствам не отличаются от исходного первичного полимера.  Переработка его в изделия не требует специального оборудования и производится на том же предприятии.  Устранимые технологические отходы производства образуются при несоблюдении технологических режимов в процессе синтеза и переработки, т.е. это – технологический брак, который может быть сведён до минимума или совсем устранён.  Технологические отходы производства перерабатываются в различные изделия,  используются в качестве добавки к исходному сырью и т.д.;

б)  отходы производственного  потребления –  накапливаются  в результате выхода из строя изделий  из полимерных материалов, используемых в различных отраслях народного  хозяйства (амортизованные шины,  тара и упаковка,  детали машин,  отходы сельскохозяйственной плёнки,  мешки из-под удобрений и т.д.).  Эти отходы являются наиболее однородными,  малозагрязнёнными и поэтому представляют наибольший интерес с точки зрения их повторной переработки;

в)  отходы общественного  потребления, которые накапливаются  у нас дома,  на предприятиях общественного  питания и т.д.,  а затем попадают на городские свалки;  в конечном итоге они переходят в новую  категорию отходов – смешанные  отходы.Наибольшие трудности связаны с переработкой и использованием смешанных отходов. Причина этого в несовместимости термопластов,входящих в состав бытового мусора,  что требует их постадийноговыделения.  Кроме того,  сбор изношенных изделий из полимеров у населения является чрезвычайно сложным мероприятием с организационной точки зрения и пока ещё у нас в стране не налажен.

   Основное количество  отходов уничтожают –  захоронением  в почву или сжиганием.  Однако  уничтожение отходов экономически  невыгодно и технически сложно. Кроме того, захоронение, затопление  и сжигание полимерных отходов  ведёт к загрязнению окружающей  среды, к сокращению земельных  угодий (организация свалок) и т.д.  Однако захоронение,  и сжигание  продолжают оставаться довольно  широко распространёнными способами  уничтожения отходов пластмасс.  Чаще всего тепло,  выделяющееся  при сжигании, используют для  получения пара и электроэнергии.  Но калорийность сжигаемого сырья  невелика,  поэтому установки  для сжигания,  как правило, являются экономически малоэффективными. Кроме того, при сжигании происходит образование сажи от неполного сгорания полимерных продуктов, выделение токсичных газов и, следовательно, повторное загрязнение воздушного и водного бассейнов,  быстрый износ печей за счёт сильной коррозии.

   В начале 1970-х гг.  интенсивно начали развиваться  работы по созданию био-,  фото-  и водоразрушаемых полимеров. Создание фото-  и биоразрушаемых пластмасс основано на введении в цепь полимера фото-  и биоактивирующих добавок, которые должны содержать функциональные группы,  способные разлагаться под действием ультрафиолетовых лучей или анаэробных бактерий. Трудность заключается в том, что добавки вводят в полимер на стадии синтеза или переработки,  а разрушение его должно протекать после использования, но не во время переработки. Поэтому проблема заключается в создании активаторов разрушения,обеспечивающих определённый срок службы пластмассовых изделий без ухудшения их качества.  Активаторы должны быть также нетоксичными и не повышать стоимость материала.

   Существуют три  основных направления развития  поисковых работ по освоению  биодеградируемых пластмасс:  полиэфиры гидроксикарбоновых кислот;  пластические массы на основе воспроизводимых природных полимеров;  придание биоразлагаемости промышленным высокомолекулярным синтетическим материалам. Одним из самых перспективных биодеградируемых пластиков для применения в упаковке в настоящее время является полилактид – продукт конденсации молочной кислоты.

    Полилактид в компосте биоразлагается в течение одного месяца, усваивается он и микробами морской воды. Наиболее широко из ряда природных соединений в биоразлагаемых упаковочных материалах используется крахмал.

   С целью снижения  себестоимости биоразлагаемых материалов бытового назначения (упаковка,  плёнка для мульчирования в агротехнике,  пакеты для мусора)  рекомендуется использовать неочищенный крахмал,  смешанный с поливиниловым спиртом и тальком. Биоразлагаемые пластические массы на основе крахмала обладают высокой экологичностью и способностью разлагаться в компосте при 30°С в течение двух месяцев с образованием благоприятных для растений продуктов распада.

    Природные белки  или протеины также привлекают  разработчиков биоразлагаемых пластмасс.  Для завёртывания влажной пищи и изготовления коробок для пищевых продуктов создана плёнка на основе цеина – гидрофобного протеина.  Направление по использованию природных полимеров (полисахарид,  белки для изготовления   биоразлагаемых пластиков),  прежде всего интересно тем, что ресурсы исходного сырья постоянно возобновляемы и, можно сказать,  неограничены.  Основная задача – это разработка композиционных биодеградируемых материалов,  обеспечивающих необходимые свойства,  приближающиеся к синтетическим многотоннажным полимерам.

    Важное место  занимает проблема придания свойств  биоразложения хорошо освоенным промышленным полимерам:полиэтилену (ПЭ),  полипропилену (ПП),  поливинилхлориду (ПВХ), полистиролу (ПС)  и полиэтилентерефталату (ПЭТ).  Так как перечисленные полимеры и изделия из них при захоронении могут храниться "вечно", то вопрос придания им способности биоразлагаться стоит особенно остро.

    В настоящее  время активно разрабатываются  три направления: 

–   введение в структуру  биоразлагаемых полимеров молекул, содержащих в своем составе функциональные группы, способствующие ускоренному фоторазложению полимера;

–   получение композиций многотоннажных полимеров с биоразлагаемыми природными добавками,  способными в определённой степени инициировать распад основного полимера;

–   направленный синтез биодеградирующих пластических масс на основе промышленно освоенных синтетических продуктов.

     К фоторазлагаемым полимерам относятся сополимеры этилена с оксидом углерода. Фотоинициаторами разложения базового полимера ПЭ или ПС являются винилкетоновые мономеры.  Введение их в количестве 2 ... 5%  в качестве сополимера к этилену и стиролу позволяет получать пластики со свойствами, близкими к ПЭ или ПС, но способными к фотодеградации при действии ультрафиолетового излучения в пределах 290 ... 320 нм.

  Ещё одним подходом  к решению проблемы уничтожения  пластмассовых отходов является  выведение особых мутаций микроорганизмов,  способных разрушать синтетические  полимеры. Рассмотрим влияние строения  и свойств полимеров на биоразложение. Установлено,  что с уменьшением молекулярной массы макромолекул способность к биоразложению возрастает.  Другой характеристикой полимеров,  влияющей на способность к биоразложению,  является их кристалличность.  Установлено,  что аморфные полимеры биоразлагаются лучше,  чем кристаллические:  с увеличением степени кристалличности способность к биоразложению уменьшается. Кристаллическая структура более высокомолекулярных полимеров по сравнению с низкомолекулярными биоразрушается хуже.  Появление разветвлений в макромолекулах повышает их биоразлагаемость. Введение различных модифицирующих добавок в полимеры может заметно увеличить или уменьшить их способность к биоразложению.  Так,  сложноэфирные пластификаторы,  как правило,повышают биоразлагаемость ПВХ.  Однако плохая диффузия хорошо биоразлагаемого пластификатора (дибутилфталата)  к поверхности полимера приводит в конечном счёте к плохой биоразрушимости ПВХ.