Утилизация пенополистирола усугубляет существующую проблему загрязнения окружающей среды. Для решения этого вопроса существуют различные методы утилизации. Однако большинство из этих вариантов являются дорогостоящими и экологически вредными.
Здесь сообщается об альтернативном, экологически чистом и более дешевом способе утилизации вспененного полистирола при комнатной температуре на основе промышленных эфирных масел, используемых без дальнейшей очистки.
Полное растворение полистирола было достигнуто с максимальным соотношением 1:1 по массе. Время растворения по крайней мере в четыре раза быстрее, чем при использовании лимонена. Чистый пенополистирол (WEP) был рекуперирован метанолом и окончательно высушен. Все эфирные масла были восстановлены и снова использованы. Сырье: WEP, эфирные масла и регенерированный WEP были исследованы с помощью инфракрасной спектроскопии, рентгеновской порошковой дифракции и термического гравиметрического анализа.
Введение
Использование существующих и широко распространенных коммерческих полимеров стало проблемой утилизации из-за времени, необходимого для естественного разложения, и воздействия, которое они оказывают на окружающую среду в процессе деградации. Несколько методологий и мер были приняты в следующих областях. Предлагается решить эту проблему, начиная с разработки следующих мер перехода от биоразлагаемых материалов к более устойчивым методам утилизации.
Некоторые из методов, используемых для утилизации пластмассовых отходов, включают: захоронение, сжигание, химическую переработку и механические процессы. Недостатком захоронения отходов является неразлагаемость или медленная скорость разложения пластмасс. При сжигании образуются токсичные выбросы в виде диоксинов, фуранов, ртути и полихлорированного дифенила. Механическая переработка позволяет повторно использовать твердые пластиковые отходы для получения нового продукта с теми же свойствами. С другой стороны, методы, включающие процессы растворения, являются одними из наиболее экологичных и рентабельных.
По данным Общества пластмассовой промышленности (SPI), это полимер типа 6. Благодаря своим механическим свойствам, химической устойчивости, теплоизоляционным свойствам, простоте изготовления и низкой стоимости, он является одним из самых распространенных полимеров в мире. В основном производится из стирола, полученного из нефти. Полистирол используется во многих областях, таких как одноразовая тара и упаковочные материалы, и вызывает серьезные экологические проблемы из-за его высокого потребления и низкой перерабатываемости. В 2015 году было произведено 6200 тыс. тонн пенополистирола, и лишь около 40% было использовано повторно. Одной из методик переработки полистирола является его растворение в органических растворителях, что позволяет решить проблему его низкой плотности за счет сокращения объема более чем в 100 раз. Однако это все еще дорогостоящий и не экологически чистый процесс. Большая часть растворителей обычно содержат токсичные вещества (толуол, ксилол, бензол, хлороформ, ацетон, циклогексан, бутилацетат, этилацетат и метилэтил. кетон). Натуральные масла состоят в основном из терпенов, сесквитерпенов и ароматических соединений.
Терпены состоят из изопреновых мономеров, из них около 30 000 различных по строению были найдены в корнях, стеблях, листьях, цветах, фруктах и семенах различных растений. К ним относятся хвойные породы дерева, бальзамовые деревья, цитрусовые фрукты, кориандр, эвкалипт, лимонная трава, гвоздика, тмин, виды мяты, розмарина, шалфея и тимьяна и другие. Терпены обладают хорошо известным приятным запахом, острый по вкусовым качествам и хорошим фармакологическим свойствам вышеупомянутых растений. Лимонен, главный компонент эфирных масел, содержащихся в лимонных фруктах, как утверждается, является наиболее исследованным компонентом эфирных масел. Лимонен растворяет те же объемы отходов полистирола (WEP) в качестве некоторого органического растворителя, но имеет следующие проблемы, такие как: низкая урожайность и высокая стоимость ресурса. Использование альтернативных натуральных масел является многообещающей и экологически безопасной альтернативой при вторичной переработке отходов. Это можно считать "природным" процессом, потому что выбросы CO2, по сравнению с другими методами, меньше, и этот процесс предлагает возможность повторно использовать материал, хотя это все еще развивающаяся область.
Материалы и методы
1. Материалы
Собранная WEP была использованной упаковкой. Эфирные масла (из аниса, эвкалипта, тимьяна и ромашки) были приобретены в местной аптеке и использованы без дальнейшей очистки. Выбор масел осуществлялся в соответствии с их ценой и доступностью. Цель состояла в том, чтобы найти доступный метод восстановления и переработки WEP, который был бы дешевле и быстрее и позволил бы избежать использования органических растворителей.
2. Растворение пенополистирола
Для каждого эксперимента в пробирку помещали по 1 г эфирного масла, добавляли различные количества пенополистирола (10-100% массы) и отмечали время полного растворения. Все эксперименты проводились при комнатной температуре.
3. Восстановление полистирола
Для восстановления растворенного полистирола в смесь добавляют 1 мл метанола и размешивают в течение 2 мин. После этого осаждался липкий белый осадок, фильтровался, а затем помещался в 1 мл свежего метанола. Затем его трижды промывался изопропанолом в количестве 1 мл.
Наконец, белое вещество выдавливалось между слоями фильтровальной бумаги и сохла при комнатной температуре.
4. Восстановление эфирного масла
Фильтрат помещали в ротационный испаритель при 65 °C для удаления спиртов. Оставшийся остаток представлял собой эфирное масло, которое было извлечено для дальнейшего использования.
Заключение
В этом исследовании мы успешно доказали, что WEP может быть растворена промышленными эфирными маслами, что является более дешевым процессом, чем при использовании лимонена, без дальнейшей очистки или дорогостоящих и сложных экстракций. Наиболее быстро растворяли полистирол анисовым маслом, за которым следовало эвкалиптовое масло. WEP была успешно извлечена из всех протестированных природных масел. WEP восстановленный из эвкалипта был самым чистым. Этот метод также облегчает работу с WEP и его транспортировку. Данное исследование представляет собой более устойчивую и экологически безопасную процедуру переработки WEP, являющуюся альтернативой для обращения с отходами полистирола.
