PET-in təkrar emalı üçün ultrasonik köməyi ilə alkalin hidroliz
Alkalin hidroliz tullantı polietilen tereftalatın (PET) depolimerizasiyası üçün effektiv üsuldur. Bu proses PET-i tereftalat duzlarına çevirir, bu duzlar turşulaşdırılaraq yüksək təmizlikli tereftal turşusu (TPA) əldə etmək üçün yeni PET və digər poliester materiallarının istehsalında istifadə olunur. Güc ultrasəsi və ya sonikasiya qarışdırma və kütlə ötürülməsini artırır və PET hidrolizini əhəmiyyətli dərəcədə sürətləndirə bilər. Sonikasiyanın PET təkrar emalını necə daha sürətli və səmərəli edə biləcəyini öyrənin.
Ultrasəs enerjisi ilə polietilen tereftalatın depolimerizasiyasına davamlı və səmərəli yanaşma
Hidrolizdə PET turşu, neytral və ya qəbaşi şəraitdə su ilə reaksiya verərək tereftal turşusu (TPA) və etilen qlikol (EG) əmələ gətirir. Ənənəvi hidroliz yüksək temperatur, yüksək təzyiq, konsentratlaşdırılmış reagentlər və ya uzun müddət qalma müddəti tələb edə bilər, çünki reaksiya nisbətən davamlı bərk polimer ilə maye faza arasındakı interfeysdə baş verir. Sonikasiya əsaslı qarışdırma bu interfeys reaksiyasını sürətləndirə, faza ötürmə katalizini yaxşılaşdıra və daha yumşaq reaksiya şəraitində daha yaxşı çevrilmə əldə edə bilər.
PET xammalınız və reaksiya şəraitiniz haqqında danışın. Sonikasiya mütəxəssislərimiz təkrar emal prosesiniz üçün optimal sonikator və reaktor konfiqurasiyasını tövsiyə edəcəklər.
Sənaye sonikatoru UIP1600hdT Polietilen tereftalatın (PET) deşərtləşməsini yaxşılaşdırılmış təkrar emal üçün gücləndirir
Elmi Nəticələr: Sonikasiya PET Təkrar Emalını yaxşılaşdırır
Sonikasiya Aşağı Temperaturda Su olmayan Mühitdə Saf Monomerin Bərpasını Sürətləndirir
Bhogle və Pandit tərəfindən 2017-ci ildə nəşr edilmiş tədqiqat göstərir ki, 20 kHz ultrasəsin tətbiqi xüsusilə qeyri-sulu metanolik mühitlərdə tullantı PET-in qələvi hidrolizini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Tədqiqatçılar ultrasəsin 50 ° C-də 60 dəqiqə ərzində 69% PET çevrilməsinə nail olduğunu, sonikasiya olmadan yalnız 46% nisbətində olduğunu aşkar etdilər. Bu proses daha yumşaq şəraitdə təmiz tereftalik turşunun (TA) bərpasına imkan verir və istehlakdan sonrakı PET tullantılarının təmizlənməsi üçün yeni, həlledicisiz strategiya təklif edir. Tədqiqat vurğulayır ki, ultrasəs mikro-qarışdırma PET və qələvi molekulları arasında toqquşma tezliyini artırır, bununla da reaksiya sürətini gücləndirir və depolimerləşmə prosesini daha böyük miqyaslı təkrar emal tətbiqləri üçün daha iqtisadi cəhətdən əlverişli edir.
Sonication Reaksiya vaxtlarını və emal xərclərini kəskin şəkildə azaldır
Paliwal və Mungray tərəfindən 2013-cü ildə nəşr olunmuş tədqiqat göstərir ki, ultrasəs yardımı bir faza transfer katalizatorunun iştirakı ilə PET-in qələvi hidrolizi üçün tələb olunan reaksiya vaxtını kəskin şəkildə azaldır. Ənənəvi metod PET-in tereftalik turşuya 100% çevrilməsinə nail olmaq üçün 65 dəqiqədən çox vaxt tələb etdiyi halda, ultrasəs köməyi ilə aparılan proses reaksiyanı cəmi 45 dəqiqə ərzində tamamladı. Tədqiqat təsdiqləyir ki, ultrasəs daxili reaksiya mexanizmini dəyişdirmir, lakin artan kavitasiya və kütlə ötürülməsi yolu ilə reaksiya sürətini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Bu səmərəlilik artımı təkrar emal sənayesi üçün çox aktualdır, çünki o, emal xərclərini və enerji tələblərini azaldır, kimyəvi təkrar emalını bakirə material istehsalı ilə daha rəqabətli edir.
Sonikasiyanın Səthi Dəyişdirmə Üzərindən Enzimatik Əlçatanlığı Artırması
Pellis və həmkarları tərəfindən 2016-cı ildə dərc edilmiş tədqiqat, ultrasəsin enzimatik hidroliz üzərindəki sinergetik təsirini araşdırır və göstərir ki, sonikasiyanın tətbiqi PET-in səth sahəsini mikro-qırışlar və qüsurlar yaradaraq artırır. Bu fiziki dəyişiklik enzimlərin polimer zəncirlərə əlçatanlığını artırır və enzimatik depolimerizasiyanın səmərəliliyini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır. Kimyəvi və bioloji təkrar emal üsulları arasındakı boşluğu dolduraraq, bu yanaşma ənənəvi alkalin hidrolizdən daha yumşaq şəraitdə işləyən daha ekoloji alternativ təklif edir, enerjiyə qənaət etmə potensialını artırır və dövri iqtisadiyyat üçün yüksək monomer bərpa dərəcələrini qoruyur.
PET tullantılarının təkrar emalında ultrasəs tətbiqi ilə enzim kütinazın sinergetik tətbiqi haqqında daha çox oxuyun!
Xətti miqyasda artırma və birbaşa zavod inteqrasiyası
Hielscher inline sonikatorları müəyyən parametrləri saxlayaraq xətti miqyasda artırmaq üçün hazırlanmışdır – məsələn, amplituda, enerji girişi, təzyiq, temperatur, axın sürəti və qalma müddəti – ultrasəs gücünü artırarkən və ya birdən çox cihazı paralel işlədərkən. Kompakt axın-hüceyrə reaktorları PET-şlam ötürmə xətti və ya dövriyyə dövrəsində quraşdırıla bilər, bu da sonikasiyanı mövcud təkrar emal zavoduna əsas de-polimerizasiya çənini və ya aşağı axın ayırma avadanlığını dəyişdirmədən nisbətən sadə şəkildə inteqrasiya etməyə imkan verir.
Sənaye Ultrasəsləndiricisi UIP6000hdT Axın hüceyrəsi ilə inline depolimerizasiya üçün
Sənaye Proses Konfiqurasiyası
Ultrasəs köməyi ilə PET təkrar emal xətti adətən çeşidləmə, yuma və ölçü kiçildilməsi ilə başlayır. PET parçaları seçilmiş reaksiya mühiti ilə qarışdırılır və ultrasəs axın reaktorundan bir dəfə, ya da təkrar-təkrar dövriyyə dövrəsində pompalanır. Müalicə olunmuş süspansiya sonra əsas depolimerizasiya reaktoruna daxil olur və ya oraya qayıdır.
Hidroliz üçün aşağı axın trenajına reaksiyaya girməmiş qatıların çıxarılması, tereftalat duzlarının turşulanması, TPA-nın kristallaşması, yuyulması və EG-nin bərpası daxil ola bilər. Qlikoliz üçün BHET və oligomerlərin ayrılması və təmizlənməsi tələb olunur, bioenzim prossesləri isə fermentin idarə olunması və həll olunan hidroliz məhsullarının bərpasını tələb edir. Xətti alətlər temperaturu, təzyiqi, axını və ötürülən ultrasəs enerjisini izləyə bilər, bu da PET üçün müalicəni vahid kütləyə düşən təkrar istehsal edilə bilən enerji dozası kimi ifadə etməyə imkan verir.
PET-in inline depolimerizasiyası üçün sənaye ultrasəs reaktoru
Ultrasonik PET depolimerizasiyası haqqında tez-tez verilən suallar
PET-in ultrasonik depolimerizasiyası nədir?
Ultrasonik PET depolimerizasiyası, polietilen tereftalatı monomer və ya daha qısa kimyəvi intermediatlara ayırmağa kömək edən ultrasəs dəstəkli təkrar emal prosesidir. Yüksək güclü ultrasəs hidroli, glikoliz, metanoliz və ya ferment reaksiyalarını qarışdırma, kütləvi ötürmə və PET hissəcikləri ilə reaksiya mühiti arasında təmasının yaxşılaşdırılması ilə intensivləşdirir.
Ultrasəs PET təkrar emalını necə yaxşılaşdırır?
Ultrasəs mayelərdə akustik kavitasiya yaradır. Mikroskopik baloncukların dağılması kəsici qüvvələr, mikrojetlər, şok dalğaları və intensiv yerli qarışdırma yaradır. Bu təsirlər PET səthini yeniləyir, hissəcikləri və katalizatorları dağıtır, diffuziya maneələrini azaldır və əlçatan reaksiya sahəsini artırır, depolimerləşməni potensial olaraq sürətləndirir və monomerin bərpasını yaxşılaşdırır.
Ultrasəs kimyəvi maddələr və fermentlər olmadan PET-i depolimerləşdirə bilərmi?
Ultrasəs uyğun şəraitdə hissəcikləri parçalaya və məhdud polimer zəncirinin kəsilməsinə səbəb ola bilər, lakin o, adətən öz-özünə seçici və tam PET depolimerizasiyasını təmin etmir. Onun əsas sənaye rolu müəyyən edilmiş kimyəvi və ya enzimatik təkrar emal reaksiyasını gücləndirməkdir.
Hansı PET təkrar emal proseslərinə ultrasonikasiya kömək edə bilər?
Ultrasonikasiya alkalin, turşulu və ya neytral hidroliz; etilenqlikollu qlikoliz; metanoliz; katalitik solvoliz və fermentativ PET hidrolizini dəstəkləyə bilər. Uyğun ultrason intensivliyi, temperatur, təzyiq və qalma müddəti seçilmiş reaksiya və istənilən məhsullardan asılıdır.
Ultrasonik PET təkrar emalından hansı məhsullar əldə edilə bilər?
Hidroliz tereftalik turşusu və etilenqlikol əldə etməyə imkan verir, qlikoliz isə adətən qısa oligomerlərlə birlikdə BHET olaraq bilinən bis(2-hidroksietil) tereftalat əmələ gətirir. Metanoliz dimetil tereftalat və etilenqlikol istehsal edir. Təmizləmədən sonra bu maddələr yeni polimerlərin və digər kimyəvi məhsulların istehsalında istifadə edilə bilər.
Ultrasəs PET-in depolimerləşmə vaxtını və ya temperaturunu azalda bilərmi?
Ultrasəs interfeys reaksiyalarını sürətləndirə bilər və daha qısa qalma vaxtlarına və ya daha yüngül emal şəraitinə imkan verə bilər. Faktiki təkmilləşdirmə PET hissəcik ölçüsündən, kristalllığından, bərk maddələrin konsentrasiyasından, həlledicidən, katalizatordan və reaktor konfiqurasiyasından asılıdır. Pilot testlər sonikasiya üçün tələb olunan əlavə elektrik enerjisini azaldılmış vaxt və ya temperaturun kompensasiya edib-etmədiyini müəyyən etmək üçün vacibdir.
Ultrasəs depolimerizasiyası istehlakçıdan sonrakı PET üçün uyğundurmu?
Bəli, ultrasəs köməyi ilə təkrar emal yuyulmuş və ölçüsü kiçildilmiş istehlakçı sonrası PET-ləri, o cümlədən butulkaları, qablaşdırmanı və potensial poliesterlə zəngin tekstil tullantılarını emal edə bilər. Xammal çeşidlənməsi və əvvəlcədən emalı vacibdir, çünki boyalar, çoxqatlı materiallar, digər polimerlər, əlavələr və torpaq reaksiya performansına və aşağı axın monomer təmizliyinə təsir edə bilər.
Hielscher inline sonikatorları böyüdülə və mövcud PET təkrar emal zavodlarına uyğunlaşdırıla bilərmi?
Hielscher inline sonikatorları amplituda, enerji girişi, təzyiq, temperatur, axın sürəti və qalma vaxtı kimi müəyyən parametrləri pilot sınaqlardan daha böyük prosessorlara və ya paralel sonikator klasterlərinə ötürməklə xətti miqyaslanmanı dəstəkləyir. Onların kompakt axın hüceyrəsi reaktorları mövcud PET-şlam ötürmə xəttinə və ya təkrar dövriyyə dövrəsinə inteqrasiya oluna bilər, bu da stansiyanın əsas depolimerizasiya reaktorunu əvəz etmədən nisbətən sadə təmirləməyə imkan verir.
Ultrasəs PET depolimerizasiyası fasiləsiz işləyə bilərmi?
Bəli. PET ləyənciyi ultrasonik axın hüceyrəsi reaktorundan bir dəfəlik keçidlə və ya hədəf enerji dozasına və ya çevrilməsinə çatana qədər təkrar-təkrar dövr edə bilər. Davamlı xətt boyu sonikasiya nəzarət olunan qalma müddəti, təkrarlana bilən müalicə və sənaye nasosları, istilik mübadiləsi aparatları, reaksiyon qabları və ayrılma avadanlığı ilə daha asan inteqrasiya təmin edir.
Hansı parametrlər ultrasonik PET depolimerizasiyasını idarə edir?
Vacib əməliyyat dəyişənlərinə ultrasəs amplitudası, spesifik enerji girişi, təzyiq, temperatur, axın sürəti, qalma vaxtı, impuls rejimi, PET hissəcik ölçüsü, bərk cisimlərin yüklənməsi, kristallıq və reaktor geometriyası daxildir. Kimyəvi dəyişənlər – həlledici tərkibi, katalizator konsentrasiyası, pH və PET-reagent nisbəti – ultrasəs şəraiti ilə birlikdə optimallaşdırılmalıdır.
Ultrasəs fermentativ PET-in təkrar emalını yaxşılaşdıra bilərmi?
Qısa, nəzarətli sonikasiya ferment dispersiyasını, ferment-substrat təmasını, PET səthinə çıxışı və həll olunan parçalanma məhsullarının buraxılmasını yaxşılaşdıra bilər. Həddindən artıq ultrasəs intensivliyi və ya uzunmüddətli məruz qalma fermenti deaktiv edə bilər, buna görə impulslu sonikasiya və ya qısa aktivləşmə fazası davamlı müalicədən daha üstündür. Daha çox oxuyun!
Ultrasəs ilə PET təkrar emalı ekoloji baxımdan davamlıdırmı?
Ultrasəs emalı, reaksiyaların daha sürətli olması, aşağı temperatur, katalizator istehlakının azaldılması, daha yüksək monomer məhsuldarlığı və ya kiçik reaktorların istifadə olunması səsverici tərəfindən istifadə olunan elektrik enerjisindən daha üstün olduqda davamlılığı yaxşılaşdıra bilər. Tam qiymətləndirməyə həmçinin xammalın əvvəlcədən emalı, həll edici və reaktivlərin bərpası, məhsulun təmizlənməsi, tullantı suların əmələ gəlməsi və elektrik təchizatının karbon intensivliyi daxil edilməlidir.
Ultrasəs kimyəvi təkrar emal mexaniki PET təkrar emalından necə fərqlənir?
Mexaniki təkrar emal PET-i yuyub, əridir və yenidən formalaşdırır, eyni zamanda polimer zəncirlərini əsasən qoruyur. Ultrasəs kimyəvi təkrar emalı həmin zəncirləri monomerlərə və ya aralıq maddələrə ayırmağa kömək edir ki, bunlar təmizlənə və yenidən polimerləşdirilə bilsin. Buna görə də, rəng, çirklənmə, deqradasiya və ya məhsul keyfiyyəti tələbləri səbəbindən mexaniki olaraq təkrar emal edilməsi çətin olan PET axınları üçün faydalı ola bilər.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Nutan Rajesh Paliwal, Arvind Kumar Mungray (2013): Ultrasound assisted alkaline hydrolysis of poly(ethylene terephthalate) in presence of phase transfer catalyst. Polymer Degradation and Stability, Volume 98, Issue 10, 2013. 2094-2101.
- Bhogle, C. S.; and Pandit, A. B. (2018): Ultrasound-Assisted Alkaline Hydrolysis of Waste Poly(Ethylene Terephthalate) in Aqueous and Non-aqueous Media at Low Temperature. Indian Chemical Engineer, 60(2), 2018. 122–140.
- Alessandro Pellis, Caroline Gamerith, Gagik Ghazaryan, Andreas Ortner, Enrique Herrero Acero, Georg M. Guebitz (2016): Ultrasound-enhanced enzymatic hydrolysis of poly(ethylene terephthalate). Bioresource Technology, Volume 218, 2016. 1298-1302.
Hielscher Ultrasonics yüksək performanslı ultrasəs homogenizatorları istehsal edir laboratoriya üçün sənaye ölçüsü.