CC BY
49
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
БЕЗОПАСНАЯ УТИЛИЗАЦИЯ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА МЕТОДОМ СЖИГАНИЯ
12 3
Расмагин С.И. , Крыштоб В.И. , Расмагина В.В. Email: Rasmagin 17117@scientifictext.ru
1Расмагин Сергей Иосифович - кандидат физико-математических наук, научный сотрудник;
2Крыштоб Виталий Ильич - кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Институт общей физики Российской академии наук;
3Расмагина Валентина Владимировна - инженер, компания TechnoAlliance, г. Москва
Аннотация: с экологической точки зрения особое место в проблеме безопасной утилизации занимает поливинилхлорид как второй по распространению полимер в мире и в то же время наиболее опасный. Впервые в России был разработан и успешно опробован на практике способ получения поливинилхлоридных материалов, способных к безопасной утилизации методом обычного сжигания. В отличие от большинства существующих сегодня способов, предлагаемый нами способ чрезвычайно прост, доступен и эффективен во всех отношениях (экономическом, социальном, экологическом). Его повсеместное использование в России открывает возможности выхода российских полимерных материалов на зарубежные рынки. Ключевые слова: утилизация поливинилхлорида, сжигание поливинилхлорида, выделение вредных веществ.
SAFE UTILIZATION OF POLYVINYLCHLORIDE BY BURNING
1 2 3
Rasmagin S.I.1, Kryshtob V.I.2, Rasmagina V.V.3
1Rasmagin Sergei Iosifovich - PhD of Physico-Mathematical Science, Researcher;
2Kryshtob Vitaliy Ilyich - PhD in Chemistry, Senior Researcher, GENERAL PHYSICS INSTITUTE OF RAS;
3Rasmagina Valentina Vladimirovna - Еngineer, LLC TECHNOALLIANCE, MOSCOW
Abstract: from an ecological point of view, a special place in the problem of safe utilization is polyvinyl chloride, as the second most widely spread polymer in the world and at the same time the most dangerous. For the first time in Russia, a method has been developed and successfully tested in practice for the production of polyvinyl chloride materials that are capable of safe disposal by the conventional burning method. Unlike most of today's methods, the method we offer is extremely simple, accessible and effective in all respects (economic, social, environmental, etc.). Its widespread use in Russia opens up opportunities of Russian polymeric materials to enter foreign markets.
Keywords: utilization of polyvinylchloride, burning of polyvinylchloride, release of toxic substances.
УДК 54
DOI: 10.20861/2304-2338-2017-117-001
Введение
С ростом производства полимерных материалов по всему миру параллельно возрастает роль безопасной и безвредной их утилизации. Существует несколько способов утилизации полимерных отходов. Первый способ (самый простой и
дешевый) - сжигание на мусорных свалках вместе с бытовыми отходами. Второй способ (простой, но более дорогой) - прессование и складирование на полигонах, закапывание в землю. Третий способ (сложный и дорогой) - сжигание на мусоросжигательных заводах, требует строительства и эксплуатации самих заводов, а также транспортных затрат. Четвертый способ (сложный и дорогой) - переработка отходов в полимерное сырье и повторное использование. В настоящее время по данным госкорпорации «Ростехнология» в России накопилось более 31109 тонн неутилизированных отходов. Так как на начало 2017 года население составляло около 147106 человек, то на каждого жителя приходится 210 тонн неутилизированных отходов. С каждым годом эта цифра будет расти и дальше. Количество же полимерных отходов в России составляет 6106 тонн в год. В настоящее время в России функционируют 243 мусороперерабатывающих завода, 50 мусоросортировочных комплекса и 10 мусоросжигательных заводов. Так как мощность всех 10 мусоросжигательных заводов составляет порядка 2.5106 тонн в год, то понятно, что утилизация на данных заводах незначительна. Способ складирования отходов на полигонах очень хорош, но в последнее время натыкается на отсутствии свободных мест для захоронения: особенно вокруг крупных городов. Способ же переработки отходов составляет всего 7% от общего количества неутилизированных отходов и ближайшие годы вряд ли увеличить свою долю в утилизации. Итак, из вышесказанного видим, что по -прежнему основным способом утилизации отходов (в частности полимерных) является сжигание на мусорных свалках. Все очень просто и дешево. Однако при сжигании полимерных материалов в атмосферу выделяются огромное количество токсичных веществ, в том числе и диоксинов [1, 2]. Больше же всех вредных веществ выделяют галогенсодержащие полимеры [3]. Самым же распространенным из этой группы является поливинилхлорид. Поливинилхлорид имеет большое практическое применение в различных областях и в частности, хорошие перспективы как органический полупроводник [4, 5]. Из галогенсодержащих полимеров поливинилхлорид вносит основной вклад при выделении токсичных веществ [6]. Поиск путей решения проблемы экологии (по обеспечению безопасного использования полимерных материалов при изготовлении, эксплуатации и особенно утилизации) в последние десятилетия зашел в тупик, что угрожает в ближайшее время обернуться мировой экологической катастрофой. Поэтому был предложен альтернативный путь решения. Суть этого решения заключается в том, что в отличие от большинства предыдущих разработок (направленных не на устранение самой причины проблемы, а на нивелирование ее негативных последствий) авторы в основу своего подхода положили принцип превентивности [7]. В итоге был разработан новый способ, направленный на устранение самой причины проблемы. Целью данной статьи является рассмотрение эффективного и простого способа утилизации поливинилхлорида методом сжигания, существенно сокращающим выделение токсичных веществ и диоксинов.
Методы и материалы
Суть предлагаемого способа кратко состоит в следующем.
Во-первых, взамен используемых в ПВХ-материалах весьма опасных и токсичных ингредиентов - добавок традиционного типа (пластификаторов, стабилизаторов, антипиренов и т.д.) были разработаны и использованы новые отечественные добавки (модификаторы), представляющие собой теперь уже класс малоопасных и нетоксичных веществ [8], что сразу же позволило снять всю остроту проблемы на стадиях изготовления и эксплуатации изделий пластифицированного ПВХ.
Во-вторых, в отличие от традиционно используемых добавок (неспособных обеспечить необходимый уровень пожаробезопасных, экологических и санитарно -химических свойств) целенаправленно были разработаны модификаторы, которые одновременно способны были выполнять роль и активных «нейтрализаторов»,
выделяющихся при обычном горении (t=500-8000C) из полимерных изделий различных высокоопасных и токсичных веществ (диоксинов, полиароматических соединений, бенз(а)пиренов), что принципиально открывало путь для утилизации полимерных изделий методами обычного сжигания.
Были проведены испытания на утилизацию методом обычного сжигания ПВХ-материалов (в камере сжигания) при использовании модификаторов типа А (вместо использования добавок традиционного типа: диалкилфталатов, фосфатов и т.д.) и количественно измерены следующие показатели:
1.Суммарный выброс диоксинов уменьшился в 40 раз.
2.Выброс полиароматических углеводородов (ПАУ) уменьшился в 600 раз.
3.Выброс бен(а)пиренов уменьшился в 5000 раз.
При этом токсичность продуктов горения (по ГОСТ 12.1.044 -89) соответствовала показателюТ1, т.е. соответствовала ее самому минимальному уровню. А санитарно-химические и гигиенические свойства ПВХ-материалов, полученных на основе модификаторов соответствовали (по ГОСТ 12.1.007.76) 4 классу малоопасных и нетоксичных веществ (т.е. допускались к контакту с пищевыми продуктами) [9]. Все модификаторы с целью упрощения технологического процесса вводились в полимерное изделие сразу же на начальной стадии его изготовления. При этом отпадает необходимость дальнейших забот и контроля за материалом на последующих этапах его (включая и стадию утилизации). Заключение
В связи с вышеизложенным к основным достоинствам предлагаемого способа можно отнести следующее:
1. Всеобъемлющий характер решения проблемы.
2. Высокую эффективность в сочетании с простотой и доступностью предлагаемого способа.
3. Минимальный уровень материальных затрат при его внедрении и использовании в производстве.
4. Уникальность в мировом масштабе.
Список литературы /References
1. Мельникова К.С., Бесшапошникова К.М., Белякова В.С. Воздействие изделий из поливинилхлорида на здоровье человека в быту и способы минимизации вредных факторов // Образование и наука в современном мире. Инновации, 2016. № 6-1. С. 173-179.
2. Клюев Н.А., Сойфер В.С., Короткое М.Г., Бродский Е.С., Готлиб Е.М., Юфит С.С. Оценка содержания диоксинов и ПАУ, выделяющихся при горении линолеума на основе поливинилхлорида. Тезисы докладов III Всероссийской конференции с международным участием, «Экоаналитика-98». Краснодар, 1998. С. 283-284.
3. Kryshtob V.I., Rasmagin S.I. Halogen-containing polymers and the biosphere: the ways of overcoming the crisis // Modern Science, 2017. № 3. С. 8-11.
4. Новиков И.К., Крыштоб В.И., Расмагин С.И. Изменение электрических и оптических свойств поливинилхлорида в результате термообработки // Прикладная физика, 2017. № 5. С. 70-74.
5. Крыштоб В.И., Расмагин С.И. Анализ свойств дегидрохлорированных пленок поливинилхлорида // Журнал технической физики, 2017. Том 87. Выпуск 11. С. 1687-1689.
6. Rasmagina V.V., Kryshtob V.I., Rasmagin S.I. Means of preventing the creation of dioxins in the recycling of polyvinyl chloride // Modern Science, 2017. № 6-1. С. 11-13.
7. Крыштоб В.И., Расмагин С.И. Альтернативные решения проблем безопасности утилизации полимерных материалов методом сжигания // Проблемы современной науки и образования, 2017. № 10 (92). С. 19-21.
8. Модификаторы типа А. ТУ2494-001-45907714-98.
9. [Электронный ресурс]: Пожаробезопасный, антистатический, износостойкий линолеум. Режим доступа: http://www.specstrol.ru/linoleumhtml.html/ (дата обращения: 20.10.2017).
