CC BY
13
ОТХОДОВ.
Ключевые слова: полимерные отходы, технология переработки, плазмохимическая переработка.
S.A. Garelina, K.P. Latyshenko
ТО THE QUESTION OF CHOICE OF METHOD OF PROCESSING PLASTIC WASTE
The work is devoted to the choice of the most effective method of processing of polymer
waste.
Keywords: polymer waste, processing technology, plasma chemical processing.
Массовое производство полимеров привело к образованию огромного количества полимер-содержащих отходов. Сейчас в мире ежегодно образуется более 300 млн т полимерных отходов [1]. Полимеры оказывают негативное влияние на окружающую среду [2]: они не биодеградируют и могут накапливаться веками в природной среде. В большинстве стран мира до сих пор свалки или сжигание являются наиболее распространёнными способами ликвидации полимерных отходов [3]. По данным [4], только 9 % полимерных отходов идут на переработку, 12 % - сжигаются, а 79 % отходов отправляются на полигоны и свалки или остаются в природной среде. Использование территорий под свалки представляет угрозу экологии и в конечном итоге будет прекращено из-за нехватки места и постоянно увеличивающейся стоимости [5]. Основным фактором, сдерживающим широкое применение сжигания, является образование выбросов токсичных паров и летучей золы [6].
Несмотря на развитие самых разных физических и химических методов переработки полимерных отходов [7], до сих пор перевод отходов в готовую для применения продукцию и изделия является большим вызовом для учёных, технологов и материаловедов. Более того, в работе [2] показано, что повторное использование полимерных отходов не самый эффективный метод решения проблемы их удаления из окружающей среды, наиболее рационально их утилизировать на основе недорогостоящих способов.
Технологии плазмохимической переработки отходов стали реализовываться сравнительно недавно. Они имеют много преимуществ для переработки различных полимерных отходов и других опасных хлор содержащих органических соединений. На основе анализа литературы [8] выявлены основные преимущества использования плазматических технологий для переработки полимерных отходов. Прежде всего, плазмохимические методы обеспечивают высокие температуры и большие плотности энергий совместно с ионизацией среды, и с этой точки зрения они особенно интересны для переработки полимерных отходов. Высокие возможности селективного направления потока энергии для активации нужных компонентов химически реагирующей системы путем выбора соответствующих внешних ее параметров обеспечат получение нужной продукции, в том числе, переработку полимерных отходов с получением водорода. Плазменные технологии обеспечивают экологически чистую переработку сырья без образования смол, диоксинов, аэрозолей и пр., а также полное извлечение всего углерода из материала отходов. Степень переработки составляет более 99,7 % [8]. Помимо производства водорода, переработка полимерных отходов может сопровождаться получением другой ликвидной продукции, например, карбидов, хлоридов.
Несмотря на выгодные стороны, в настоящее время производство по переработке полимерных отходов плазмохимическим способом не отлажено и требует создания реакторов, для которых необходимо накопление новых экспериментальных и теоретических данных о протекающих в них плазмохимических процессах для оптимизации работы реактора и прогнозирования его характеристик.
Авторы предлагают для переработки полимерных отходов использовать
неравновесную плазму, позволяющую использовать до 80 % всей вложенной в разряд энергии на осуществлении химических процессов [9]. К разрядам, используемым в неравновесной плазмохимии, относят высоковольтные импульсно-периодические разряды, в которых почти на полную диссоциацию химических соединений затрачивается 30 % энергии, вводимой в разряд [10].
Свойства высоковольтного импульсно-периодического разряда, используемого в лазерах на парах металлов: напряжение на электродах от нескольких до десятков кВ, плотность тока - от ста А до нескольких кА/см2, частота следования импульсов - от нескольких Гц до десятков кГц, длительность импульса - сотни не, давления инертного газа - от нескольких до десяток кПа.
Показана целесообразность применения для переработки полимерных отходов плазмохимических технологий, отвечающих основным критериям перспективности технологий, таким как экологичность и рациональность использования энергии. Имеется потенциальная перспектива использования высоковольтного импульсно-периодического разряда, широко применяющегося и хорошо изученного в лазерах на парах металлов, для диссоциации полимерных отходов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Plastic waste: ecological and human health impacts (2011) Science for Environment Policy. In-depth Reports. DG Environment Alert Survice, European Comission.
2. Oehlmann J,. Oehlmann, Schulte-Oehlmann U., Kloas W., Jagnytsch ()., Lutz I., Kusk K.O., Wollenberger /.., Santos E.M., Paull G.C., Van Look K.J.W., Tyler C.R (2009) A critical analysis of the biological impacts of plasticizers on wildlife. Philos. Trans. R. Soc. B. 364 2047 -2062.
3. Saleem J., RiazM.A., McKay G. (2018) Oil sorbents from plastic wastes and polymers: A review. J. Hazard. Mater. 341 424 - 437.
4. Geyer R., Jambeck J.R, Law K.L. (2017) There are 8.3 billion tons of plastic in the world. Sci. Adv. 3, 7 1700782.
5. Bazargan A., Hui C.W., McKay G. (2013) Porous carbons from plastic waste, in: Porous Carbons - Hyperbranched Polymers - Polymer Solvation. Long T, Voit B, Okay О (eds) Adv. Polym. Sci. 266. (Springer, Cham) p. 1 -25.
6. Siddique R, Khatib J., Kaur I. (2008) Use of recycled plastic in concrete: a review. Waste Manage. 28 p. 1835 - 1852.
7. Hamad K, Kaseem M., Deri F. (2013) Recycling of waste from polymer materials: An overview of the recent works, Polym. Degrad. Stabi. 98 2801-2812.
8. Петров, С.В. Плазменные технологии в воспроизводимых источниках энергии / С.В. Петров, С.Г. Бондаренко, Е.Г. Дидык, А.А. Дидык // Энергетика и электрификация, № 1, 2010.-С. 53 - 59.
9. Русанов, В.Д. Физика химически активной плазмы с неравновесным колебательным возбуждением молекул / В.Д. Русанов, А.Л. Фридман, Г.В. Шолин // Успехи физических наук. - 1981. - 134. - С. 185 - 235.
10. Батенин, В.М. Лазеры на самоограниченных атомов металлов / В.М. Батенин, В.В. Бучанов, М.А. Казарян, И.И. Климовский и др. - М.: РФФИ, 1998. - 544 с.
УДК 543.555
С. А. Гарелина, С.К. Давлатшоев, М.М. Сафаров ФГБВОУ ВО АГЗ МЧС России,
Институт водных проблем, гидроэнергетики и экологии АН Республики Таджикистан, Филиал МГУ им. М.В. Ломоносова в г. Душанбе
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТРАНСФОРМАТОРНОГО КОНДУКТОМЕТРА ПРИ
132
