CC BY
103
УДК 504.064.45
СОРБЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ИЗ ВТОРИЧНОГО ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА
Е.А. Татаринцева, доцент, к. т.н., А.В. Карпенко, аспирант, А.В. Ильина, магистр, Энгельсский технологический институт (филиал) ГОУ ВПО Саратовский государственный технический университет, г. Энгельс, Россия
Аннотация. Рассмотрена проблема переработки отходов из полиэтилентерефталата, возможность его вспенивания и создания сорбционного материала на его основе для очистки воды от органических соединений.
Ключевые слова: переработка отходов, полиэтилентерефталат, вспенивание полимеров, сорбенты, очистка сточных вод.
СОРБЦШНИЙ МАТЕРІАЛ ІЗ ВТОРИННОГО ПОЛШТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА
О. А. Татарінцева, доцент, к.т.н., А.В. Карпенко, аспірант, А.В. Ільїна, магістр, Енгельський технологічний інститут (філія) ДОУ ВПО Саратовський державний
технічний університет, м. Енгельс, Росія
Анотація. Розглянуто проблему переробки відходів з полiетилентерефталата, можливість його спінення і створення сорбцтного матеріалу на його основі для очищення води від органічних сполук.
Ключові слова: переробка відходів, полiетилентерефталат, спінення полімерів, сорбенти, очищення стічних вод.
SORBTION MATERIAL FROM SECONDARY POLYETHYLENETEREPHTALATE
E. Tatarintseva, Associate Professor, Candidate of Technical Science,
A. Karpenko, postgraduate, A. Ilyin, magister, Engels Technological Institute (branch) Saratov State Technical University, Engels, Russia
Abstract. The problem of processing of waste from polyethyleneterephtalate and the possibility of its foaming and creation a sorbtion material on its basis for water treatment from organic connections are considered.
Key words: waste processing, polyethyleneterephtalate, polymers foaming, sorbents, sewage treatment.
Введение
Количество пластиковых отходов растет из года в год, т.к. увеличиваются объемы потребления пластика в промышленности и быту. Второе место по производству изделий занимает полиэтилентерефталат, в основном используемый как тара для пищевых продуктов. Поэтому проблема утилизации отхо-
дов из пластмасс является необходимой и сложной задачей.
Анализ публикаций
Из литературных источников известна возможность использования вспененных и волокнистых материалов в качестве сорбентов для очистки воды и воздуха. Широко используются нетканые материалы для сорб-
ции нефтепродуктов, извлечения тяжелых металлов и ценных компонентов [1]. Использование отходов ПЭТ с целью создания сорбционного материала очень перспективно, т.к. материал доступен, легко перерабатывается, модифицируется наполнением и имеет хороший комплекс физико-механических свойств [2, 3].
Использование углеродных сорбентов как катализаторов и поглотителей для очистки питьевой и сточной воды известно давно. Широко применяются в промышленности активные угли, графеновый сорбент, фулле-рены, углеродные волокна - вискум, бусо-фит, перлит. Исследовалась также возможность применения терморасширенного графита (ТРГ) в качестве сорбента для очистки сточных вод (СВ). ТРГ является материалом нового поколения. Обладая всеми положительными качествами графита, такими как химическая инертность, гидрофобность, огромная удельная поверхность, устойчивость к агрессивным средам, дополнительно приобретает новое свойство - пластичность, позволяющее формовать изделия из него.
Резкое увеличение цен на полимерные материалы активизировало производителей продукции на поиски путей снижения затрат по этой статье. Оптимальным решением этой задачи является создание микроячеистой структуры полимерных материалов. Их используют в качестве облегченных конструкционных материалов, для звуко- и теплоизоляции. Вспенивание термопластов может осуществляться как при литье под давлением, так и при экструзии [4].
Важнейшим способом получения пористых материалов является вспенивание с помощью специальных химических добавок, вводимых в полимер, - порофоров. Порофор -это химические соединения, которые при нагревании разлагаются, выделяя газ СО2, вспенивающий полимер. Для изделий, у которых прочность не имеет решающего значения, пористая структура дает значительную экономию материала. Например, масса 1 м3 монолитного ПЭТФ 1455 кг, вспененного - 940 кг [4].
Цель и постановка задачи
Целью данной работы является поиск новых путей использования отходов пластмасс с
получением продукции и создание новых сорбционных материалов, обладающих высокой эффективностью и низкой стоимостью.
Выбор технологических параметров и состава сорбционного материала из ВПЭТ
В качестве объектов исследования были выбраны вторичный полиэтилентерефталат (ВПЭТ), вспенивающий агент (порофор) СБ 40Е, терморасширенный графит (ТРГ) - в качестве наполнителя.
Вспененная композиция готовилась простым механическим перемешиванием компонентов (табл. 1), с последующим литьем под давлением при различных температурах от 240 до 270 °С.
Таблица 1 Состав и физические свойства композиций
№ Состав композиции, г Соотношение компонентов, масс. ч Плот- ность, г/см3 Порис тость, %
1 ПЭТ 100 1,3 -
2 ВПЭТ 100 1,23 -
3 10 г ВПЭТ + 0,05 г СБ40Б 100:0,5 1,2 2,5
4 10 г ВПЭТ + 0,1 г СБ40Б 100:1,0 1,0 18,7
5 10 г ВПЭТ + 0,15 г СБ40Б 100:1,5 0,9 26,8
6 10 г ВПЭТ + 0,2 г СБ40Б 100:2,0 0,8 34,8
7 10 г ПЭТ + 0,2 г СБ40Б 100:2,0 0,9 31,0
Композиции при t = 240—250 °С получались неоднородными, т. к. ВПЭТ не переходил в текучее состояние. При t = 265-270 °С материал вытекал с большой скоростью из сопла, не успев сформировать структуру. При ґ=260 °С материал имел форму однородного жгутика, вытекал равномерно. Полученные образцы имеют пористую структуру, заметную невооруженным глазом, и более низкую плотность.
Установлена зависимость плотности и пористости композиций от количества введенного пенообразователя (рис. 1): с увеличением концентрации порофора плотность снижается, а пористость возрастает. На основании полученных данных для дальнейших исследований выбрана композиция № 6, имеющая наибольшую пористость.
Рис. 1. График зависимости плотности и пористости от количества пенообразователя
Композиционный материал для изготовления сорбента изготавливали при температуре 260 °С с различными концентрациями
ВПЭТ, ТРГ и пенообразователя (табл. 2).
Таблица 2 Состав и свойства сорбционного материала
№ Состав композиций, г Соотношение компонентов, масс. ч. По- рис- тость, %
1 0,2ТРГ+2,0ВПЭТ+ +0,04 СБ40Б 10:100:2 29,5
2 0,2ТРГ+2,5ВПЭТ+ +0,04 СБ40Б 8:100:1,6 26,5
3 0,2ТРГ+3,0ВПЭТ+ +0,04 СБ40Б 7:100:1,3 21,4
4 0,2ТРГ+3,5ВПЭТ+ +0,04 СБ40Б 6:100:1,1 15,4
Для дальнейших исследований была выбрана композиция следующего состава (масс.ч.): 0,2 ТРГ+2,0 ВПЭТ+0,04 СБ40Б,
обладающая большей пористостью. Полученные жгутики механически измельчались до размера зерен ~ 2 мм и засыпались в колонку для фильтрования исследуемой воды.
Эффективность очистки воды данным сорбентом оценивали на модельном растворе фенола концентрации 2,2 мг/л, которая составила 97 %.
Выводы
Таким образом, был получен вспененный материал из ВПЭТ, определены технологические параметры получения сорбционного композиционного материала (температура литья композиций 260 °С) и определен оптимальный состав композиции.
Литература
1. Вторичная переработка пластмасс / под
ред. Франческо Ла Мантии. - СПб. : Профессия, 2007. - 520 с.
2. Беданоков А.Ю. Основные направления
переработки использования вторичного полиэтилентерефталата / А.Ю. Беданоков // Пластические массы. - 2007. -№ 4.- С. 48-52.
3. Кукушкин В. Д. Эффективная утилизация
полиэтилентерефталата и других термопластов. Создание нового семейства композитов / В.Д. Кукушкин // Экология и промышленность России. - 2005. - № 9. - С. 12-15.
4. Клемпнер Д. Полимерные пены и техноло-
гии вспенивания : пер. с англ.; под ред. А.М. Чеботаря / Д. Клемпнер. - СПб. : Профессия, 2009. - 600 с.
Рецензент: В.А. Юрченко, профессор, д.т.н., ХНАДУ.
Статья поступила в редакцию 12 ноября 2010 г.
