CC BY
48
УДК 577.4 + 546.224.335
И.В. ФЕДОСЕЕВ, М.М. ЕМЕЛЬЯНОВ, А.Ю. ЛОГИНОВА, Н.В. СОЛОВЬЕВ, Н.С. ГЕРАСИМОВА
Калужский филиал Московского государственного технического университета
им. Н.Э.Баумана
ДЕСТРУКЦИЯ РЕЗИНОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ
Проведены термодинамические расчеты реакций деструкции углеводородов и их производных под действием концентрированной серной кислоты. Эксперименты показали возможность деструкции резины с образованием углеродного материала и сернистого газа, который используется для получения серной кислоты. Предложена технологическая схема утилизации резины.
The article presents thermodynamic calculations of the decomposition reactions of carbogy-drates and their derivatives under the action of concentrated sulphuric acid. The experiments conducted showed the possibility of rubber decomposition with the formation of coaly substance and sulfur dioxide which is used for producing sulfuric acid. The process flowsheet of rubber utilization is offered.
Утилизация большинства техногенных отходов производится в незначительных объемах, либо вообще не осуществляется. Это относится, в частности к старым автомобильным шинам и другим резинотехническим изделиям (транспортерные ленты, приводные ремни и др.)
Эта проблема особенно остро стоит в высокоразвитых странах, в том числе и в
Концентрированная
Вариант принципиальной технологическая схемы безотходной утилизации резинотехнических изделий
России. Поэтому проблема переработки изношенных автомобильных шин является не только экологической, но и экономической.
Однако в настоящее время соответствую-~ *
щей технологии не предложено.
Нами были проведены термодинамические расчеты для реакций взаимодействия предельных и ароматических углеводородов с концентрированной серной кислотой с образованием углерода, сернистого газа и воды. Во всех случаях была показана термодинамическая вероятность реакций, что позволило нам предложить и апробировать в лабораторном масштабе принципиально новую экологически чистую технологию утилизации резинотехнических изделий (см. рисунок), которая включает следующие операции:
• получение резиновой крошки (одним из известных способов);
• деструкцию резины под действием концентрированной H2SO4 при 100 °С с получением углеродного материала и SO2;
• переработка SO2 в H2SO4 по известному способу, что позволяет полноценно
* Другое Ю.С. Экологическая аналитическая химия. М., 2000.
ISSN 0135-3500. Записки Горного института. Т.166
регенерировать серную кислоту и получать дополнительное количество ее за счет серы, содержащейся в резине.
На смонтированной лабораторной установке были проведены кинетические и технологические эксперименты, в процессе которых контролировались следующие параметры: изменение массы и химического состава образцов, ИК-спектры образцов и расход серной кислоты.
Полная деструкция резины должна приводить к образованию углерода и значительному снижению массы образца. Однако эксперименты показали, что первоначально имеет место увеличение массы образца, что связано с образованием промежуточных продуктов. Известно, что углеводороды при взаимодействии с концентрированной серной кислотой могут образовывать следующие производные: сульфокислоты R - SO3H; эфи-ры R - О - SO2 - О - ^ сульфоны R - SO2 - R; сульфоксиды R - SO - R. Образование указанных веществ подтверждают ИК-спектры образцов. Поэтому начальная стадия деструкции резины сопровождается увеличением массы образцов.
Получение серной кислоты из сернистого газа является каталитическим про-
цессом, где в качестве катализатора обычно используют модифицированную пяти-окись ванадия. Для лабораторной проверки возможности регенерации серной кислоты при деструкции резины серной кислотой была использована установка, включающая реактор окисления SO2 на стандартном ванадиевом катализаторе.
Проведенные эксперименты показали высокую степень (около 92 %) прямого превращения выделяющегося при деструкции резины SO2 в серную кислоту.
Выводы
1. Разработана и апробирована в лабораторном масштабе безотходная технология утилизации резинотехнических изделий, в частности автомобильных шин.
2. Исследован механизм процесса химической деструкции резины под действием концентрированной серной кислоты.
3. Показана перспективная возможность использования углеродного продукта, полученного в результате деструкции резины, как адсорбента при очистке сточных вод от тяжелых цветных металлов.
- 81
Санкт-Петербург. 2005
