توضیحات

 عنوان فارسی: بررسی فرآیند تجزیه گرمایی بر ضایعات پلاستیک و رویکردهای جدید جهت حذف پلاستیک های سنتی و جایگزینی آنها با پلاستیک سبز ( موافق محیط زیست) 

• فصل اول
• کلیات
•  مقدمه
•  تاریخچه بازیافت پلاستیک در ایران و جهان
•  روش­های بازیابی پلاستیک
•   مراحل بازیافت پلاستیك
•  تجزیه در اثر حرارت
•  انواع پلاستیک­ها
•  پلاستیک سبز
•   بیان ضرورت موضوع
•   ساختار تحقیق
• فصل دوم
• پیشینه تحقیق
•  مقدمه
•  مرور ادبیات
• فصل سوم
• بحث و تحلیل
•   عملیات گرمایی زباله پلاستیک
•  مدیریت زباله پلاستیک قبل و بعد از ارتقای سیستم
•   نتایج تست برای فرایند بازیابی زباله حرارتی
•  آنالیز حرارتی روی ترکیب پلاستیک و پسماند مواد غذایی
•  مواد و روش­ها
•  بحث
•  رفتار احتراقی
•  خواص گرمایی : TGFTIR در مخلوط EFFWP به TGFTIR
•  تجزیه حرارتی ضایعات پلاستیک شهری برای تولید هیدروکربن­ها
•  مواد اولیه
• فصل چهارم
• نتیجه­گیری و منابع
•   نتیجه­گیری
•  منابع

فصل اول

کلیات

1-1- مقدمه

به طور کلی طی سالیان اخیر، فرآیند بازیافت در کشورهای توسعه یافته به عنوان یک راه حل مناسب برای باارزش کردن ضایعات تولیدی پذیرفته شده می­باشد. دفع و بازیافت ضایعات، یكی از معضلات جهان امروز، خصوصاً كشورهای جهان سوم و در حال توسعه است. چرا که بسیاری از ضایعات تولیدشده قابل بازگشت به چرخه طبیعت هستند؛ اما برخی از آن‌ها مانند شیشه و پلاستیك تجزیه نمی‌شوند و بعضی دیگر هم مدت زیادی طول می‌كشد تا به چرخه طبیعت برگردند. پلاستیك­ها یكی از بزرگترین نوآوری­های قرن حاضر بوده­اند. وزن سبك، تجزیه­ نشدن و تخریب به طور طبیعی، هزینه­ی پایین و قابلیت استفاده مجدد، از دلایلی است كه پلاستیك محبوبیت زیادی را به دست آورده است. اما امروزه پلاستیك­ها به دلیل حجم بالا و عدم تجزیه شدنشان به یك تهدید تبدیل شده­اند و تا زمانی كه مدیریت كارآمدی برای پایان دادن عمر ضایعات­های پلاستیكی وجود نداشته باشد وجود پلاستیك­ها در زباله­ها به یك مشكل بسیار جدی تبدیل خواهد داشت ]1[.

همچنین لازم به ذکر است که تقاضا برای کالای پلاستیکی به دلیل رشد سریع جمعیت جهان افزایش یافته است. از 2012 تولید جهانی پلاستیکی به حدود 299 میلیون تن در سال 2013 با افزایش 44 درصدی رسیده است ]2[.

به منظور کاهش دفع پلاستیکی به محل­های دفن زباله، روش بازیافت به عنوان جایگزین دیگری برای مدیریت دور ریختنی­های پلاستیکی در نظر گرفته شده است .با برگشت به آمار ذکر شده در بالا، درصد بازیافت هنوز هم در کمترین میزان است. چرا که بازیافت پلاستیک دشوار بوده است و آن را می­توان به دلیل محدودیت در آلودگی آب و جدایی ناکافی قبل از بازیافت که کار آزمایشگاهی سختی است پرهزینه دانست. به دلیل ترکیبات مختلف پلاستیک شامل ساختار رزین، شفافیت و رنگ آن، جداسازی و تجزیه لازم است. به طور معمول، رنگدانه و یا پلاستیک رنگی دارای ارزش بازار پایین­تر است. همچنین پلاستیک­های شفاف نزد تولید کنندگان محبوب هستند از آنجایی که آن­ها را می­توان تبدیل به محصولات جدید کرد، در نتیجه انعطاف­پذیری بیشتری دارند. امروزه بازیافت پلاستیک کاملا به چالش کشیده شده زیرا نیاز دقیق به دریافت محصول با ارزش بالا، احساس می­شود ]3[.

کما این که در حال حاضر، حدود 30 درصد تولیدات پلاستیکی در غرب با استفاده از ضایعات پلاستیکی است و بازیافت پلاستیک به عنوان یک برنامه عمومی مورد اجرا گذاشته شده که مراحل عمومی بازیافت آن­ها عموما بستگی به نوع پلاستیک دارد.

بیش از 70 درصد پلاستیک­ها عبارتند از: پلی­اتیلن، پلی­پروپیلن، پلی­استایرن و پلی وینیل کلراید. اما بخش مهمی از ضایعات شهری و صنعتی از ترکیبات پلی­استایرن می­باشند. این امر بخوبی، نیاز به بازیافت پلی­استایرن را نشان می­دهد.چندین روش برای بازیافت پلی­استایرن بکار گرفته شده است، که از میان آن­ها می­توان به: بازیافت فیزیکی، بازیافت شیمیایی، تبدیل و تخریب گرمایی و همچنین تبدیل کاتالسیتی اشاره نمود. بازیافت پلی­استایرن از طریق تخریب حرارتی نقش مهمی در حل مشکلات ضایعات پلاستیکی ناشی از این ماده داشته و در این فرایند چندین محصول حائز اهمیت نظیر: بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و مونو استایرن و… تولید می­شود. این فرایند در دماهای بالا صورت می­پذیرد و ممکن است در حضور یا غیاب کاتالیست انجام شود.تجزیه پلی استایرن در دماهای بالا، منجر به تولید موادی نظیر مونو استایرن می شود، در حالی که اگر در دمای پایین، انجام شود، الیگومرهای پلی استایرن با وزن مولکولی کم تولید می شود. تجزیه حرارتی پلی استایرن در دمای بالا معمولاً با تولید کک همراه است، که منجر به افزایش ویسکوزیته و کاهش ضریب انتقال حرارت به میزان قابل توجهی می شود. در روش تجزیه با استفاده از کاتالیست بدلیل کاهش دمای فرایندی کک کمتری ایجاد شده و بدیهی است که انرژی کمتری مصرف می­شود. همچنین نوع محصولات حاصل از کراکینگ متاثر از نوع کاتالیست می­باشد.

2-1- تاریخچه بازیافت پلاستیک در ایران و جهان

قرن­ها پیش از میلاد مسیح بشر از پلیمرهای طبیعی نظیر قیر طبیعی[1] ، لاک و شلاک[2]  استفاده کرده است. برای نخستین بار در سال 1838 میلادی PVC به شکل آزمایشگاهی ساخته شد و در ابتدای قرن بیستم یک شیمیدان آلمانی توانست باکلیت را بسازد و از این طریق، اولین مولکول غول­پیکر انسان ساز ابداع شد. در ادامه به دلیل استحکام، دوام و سبک بودن  PVCدر سال 1912 به تولید انبوه رسید و با گذشت زمان پلیمرهای  LDPE،  DPE و PP جایگزین پلیمرهای طبیعی شد.

در سال 1976روند تولید و توزیع جهانی پلاستیک به علت افزایش قیمت نفت دچار افت و نوسان شدید شد. از سال 1990 تجارت بازیافت در برخی کشورها سه برابر رشد کرد، به گونه ای که کارخانه های تولید مواد پلاستیکی در کشورهای صنعتی موظف شدند 5 تا 15 درصد مواداولیه خود را از مواد بازیافتی خود تهیه کنند و چون جنس مواد تولید شده مهم است درباره بازیافت این مواد دقت و تلاش زیادی به عمل می­آید ]4[.

در ایران نیز در سال 1337مطالعات اولیه برای ایجاد کارخانه ای برای تولید PVC انجام گرفت و تعدادی ماشین آلات به این منظور از ایتالیا خریداری شد و در سال 1340نیز این ماشین­آلات در شهر صنعتی کرج به نام پولیکا نصب شد. بدین ترتیب و با گذشت زمان صنایع پلاستیک کشور توسعه یافته، اما متاسفانه هیچ گونه طرح جامعی برای تولید پلاستیک و بازیافت آن ارائه نشده است.

3-1- روش­های بازیابی پلاستیک

برای بازیابی پلاستیک­ها 3 روش امکان­پذیر است:

بازیابی حرارتی:

یکی از روش­های حرارتی، سوزاندن ضایعات در یک کارخانه برای استفاده از ارزش گرمایی آن­هاست. پلاستیک­ها از ارزش گرمایی زیادی برخوردار هستند، به نحوی که ارزش سوختی پلاستیک­ها در اکثر موارد در حد معادل و یا بیشتر از ذغال سنگ است.

بازیابی شیمیایی:

در بازیابی شیمیایی می­توان حجم زیادی از مخلوط پلاستیک­ها را که تا حدی کثیف شده­اند، مورد بازیابی قرار داد، اما این کار هنوز در مرحله آزمایش و محاسبات است و به نظر می­رسد هزینه مواد خام به دست آمده از این راه حدود 2 تا 3 برابر بیش از استحصال آن­ها از نفت است. ماده حاصل از بازیافت شیمیایی پلاستیک را می­توان همانند فرآورده­های نفتی استفاده کرد.

بازیابی مکانیکی:

در این روش پلاستیک­های مصرف شده را پس از جمع­آوری، از نظر جنس و رنگ نیز تفکیک می­کنند و آن­ها را مورد آسیاب قرار می­دهند. محصول به دست آمده از این فرایند که اصطلاحا چیپس نامیده می شود به عنوان خوراک دستگاه­های بازیافت پلاستیک مورد مصرف قرار می­گیرد. این روش در مقایسه با دیگر روش­ها مقرون به صرفه­تر است.

1-3-1-  مراحل بازیافت پلاستیك

فرآیند تولید پلاستیك از مواد بازیافتی بر حسب رنگ، نوع تولید و فرآیند به دو شكل تزریقی یا بادی و پرسی تقسیم بندی می­شود. سپس با طی مراحل زیر می­توان به محصولات جدید دست یافت:

1-  بازرسی: كارگران زباله­های پلاستیكی را برای جداسازی آلودگی­هایی مثل سنگ و شیشه و پلاستیك­های غیر قابل بازیافت بررسی می­كنند. در این مرحله كلیه مواد بازیافتی ابتدا به سه رنگ روشن، تیره و بی­رنگ  تقسیم می­شود.

 2-  خرد كردن و شستن: هر ماده بر اساس تقسیم بندی بر اساس رنگ جداگانه وارد آسیاب می­شود تا به پودر پلاستیك تبدیل گردد. پودرهای تولید شده در اغلب موارد بدون مواد ضدعفونی یا پاك كننده با آب ساده در وان یا بشكه­های معمولی شسته می­شود.

3-  مخزن شناور سازی: اگر پلاستیك­های بازیافتی با هم مخلوط شده باشند آن­ها را در مخزن شناور سازی مرتب می­كنند، جایی كه برخی از پلاستیك­­ها ته نشین و برخی دیگر شناور می­شوند.

 4-  خشك كردن: تكه های پلاستیك به روش های ابتدایی آب گیری و در خشك كن غلطان خشك می­شوند.

5-  حرارت كردن: پودر خشك شده وارد دستگاهی بنام اكسودر می­گردد و پس از حرارت 150 تا 200 درجه به شكل خمیر پلاستیك از دهانه مارپیچی دستگاه خارج می­شود. باید توجه داشت که انواع مختلف پلاستیك در دماهای مختلف ذوب می­شوند.

6-  صاف كردن: پلاستیك مذاب با نیروی زیاد به داخل پره­های توری ریز حركت می­كنند تا هر ماده آلوده كننده­ای را كه پس از فرآیند شستن باقی مانده خارج كنند. پلاستیك­های مذاب سپس به شكل رشته­هایی در می­آیند.

7-    ساچمه­ای شدن: رشته­های سرد شده در آب, در آسیاب خرد شده و به شكل گرانول آماده فروش یا بهره برداری می گردد. در بسیاری از موارد در مرحله اكسودر هنگام حرارت از گرانول های رنگی استفاده می­شود تا پلاستیك های غیر شفاف به رنگ تیره مورد نظر مبدل گردند.

2-3-1- تجزیه در اثر حرارت

تجزیه در اثر حرارت، یك روند تخریب حرارتی برای یك ماده در غیاب اكسیژن است. پلاستیك به طور مداوم در یك محفظه استوانه­ای و گازهای پیرولیتی متراكم در طراحی خاص یك سیستم كندانسور برای ارائه تقطیر هیدروكربن متشکل از aliphatics، راست و شاخه­های زنجیره­ای، حلقوی و هیدروكربن­های معطر پرداخت می­شود. مخلوط به دست آمده اساسا معادل تقطیر نفت خام است. پلاستیك در دمای 370-420 درجه سانتی­گراد و در اثر حرارت تجزیه می­شود و گازها با استفاده از تقطیر جزء به جزء برای تولید محصولات با سوخت مایع متراكم و به صورت مایع جدا می­شوند.

گام­های اساسی در تجزیه در اثر حرارت پلاستیك شامل:

–  به طور مساوی حرارت دادن پلاستیك در مقدار درجه حرارت ضعیف بدون تغییرات بیش از حد درجه حرارت؛

– پاكسازی اكسیژن از محفظه تجزیه در اثر حرارت؛

– مدیریت محصول جانبی كربنی قبل از اینكه به عنوان یك عایق حرارتی عمل كند و باعث كاهش انتقال حرارت به پلاستیك شود؛

–  تراكم دقیق و جزء به جزء تجزیه در اثر حرارت بخار برای تولید عصاره با كیفیت و سازگاری خوب.

4-1- انواع پلاستیک­ها

پلاستیک‌های تجزیه ‌شونده با نور

 ساختمان بسیاری پلاستیک­هایی که تحت تأثیر نور تجزیه می‌شوند، در اثر پرتوهای فرابنفش (پس از چند هفته یا ماه) از هم می‌پاشند و آن­ها را مستعد تجزیه میکروبی می‌سازد. عیب این نوع پلاستیک‌ها این است که بسیاری از مکان‌های دفن زباله نور کافی ندارند. از این رو، ساختمان این پلاستیک‌ها دست نخورده باقی می‌ماند و برای تجزیه میکروبی آماده نمی­شود.

 پلاستیک‌های نشاسته­دار

  در پلاستیک‌های نشاسته‌ای، ملکول‌های نشاسته قطعات کوتاهی از پلی­اتیلن را به هم متصل می‌سازند. وقتی این پلاستیک‌ها در مکان‌های دفن زباله دور ریخته می‌شوند، باکتری‌های خاک به مولکول‌های نشاسته حمله می‌کنند و قطعات پلی‌اتیلن را برای تجزیه میکروبی رها می‌سازند. کمبود اکسیژن در مکان‌های دفن زباله و اثر مهاری قطعات پلی‌اتیلن بر عملکرد باکتری‌ها، از جمله معایبی است که استفاده از این پلاستیک‌ها را محدود می‌سازد.

 پلاستیک‌ها با منشا میکروبی

دسته‌ی سوم پلاستیک‌هایی هستند که به‌وسیله‌ی میکروب‌ها یا به‌کمک آن­ها تولید می‌شوند. این پلاستیک‌ها که پلاستیک سبز نامیده شده‌اند، توجه زیادی را به خود معطوف داشته‌اند و به نظر می‌رسد که دوستان خوبی برای صنعت و طبیعت باشند.   در سال 1925 دانشمندان پی به باکتری‌هایی بردند که قادر به تولید پلیمری به نام پلی هیدروکسی بوتیرات  (PHB) و پلی­هیدروکسی آلکانات  (PHA) هستند و از آن جا بود که پلاستیک‌های زیستی کشف شد.

 توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش تحقیق

به منظور سفارش تحقیق مرتبط با رشته تخصصی خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش تحقیق