PET रीसाइक्लिंग के लिए अल्ट्रासोनिक-सहायित क्षारीय हाइड्रोलाइसिस
क्षारीय हाइड्रोलिसिस अपशिष्ट पॉलीथीन टेरेफ्थेलेट (पीईटी) को डीपोलीमराइज़ करने के लिए एक प्रभावी तरीका है। यह प्रक्रिया पीईटी को टेरेफ्थेलेट लवण में परिवर्तित करती है, जिसे बाद में नए पीईटी और अन्य पॉलिएस्टर सामग्री के उत्पादन में उपयोग के लिए उच्च शुद्धता वाले टेरेफ्थेलिक एसिड (टीपीए) को पुनर्प्राप्त करने के लिए अम्लीकृत किया जा सकता है। पावर अल्ट्रासाउंड, या सोनिकेशन, मिश्रण और बड़े पैमाने पर हस्तांतरण को बढ़ाता है और पीईटी हाइड्रोलिसिस में काफी तेजी ला सकता है। जानें कि कैसे सोनिकेशन पीईटी रीसाइक्लिंग को तेजी से और अधिक कुशल बना सकता है।
अल्ट्रासाउंड ऊर्जा का उपयोग करके पॉलीथीन टेरेफ्थेलेट को डीपोलीमराइज़ करने के लिए एक टिकाऊ, कुशल दृष्टिकोण
हाइड्रोलिसिस में, पीईटी अम्लीय, तटस्थ या क्षारीय परिस्थितियों में पानी के साथ प्रतिक्रिया करके टेरेफ्थेलिक एसिड (टीपीए) और एथिलीन ग्लाइकॉल (ईजी) का उत्पादन करता है। पारंपरिक हाइड्रोलिसिस के लिए उच्च तापमान, ऊंचे दबाव, केंद्रित अभिकर्मकों या लंबे समय तक रहने की आवश्यकता हो सकती है क्योंकि प्रतिक्रिया तुलनात्मक रूप से प्रतिरोधी ठोस बहुलक और तरल चरण के बीच इंटरफेस पर होती है। सोनिकेशन-संचालित मिश्रण इस इंटरफेशियल प्रतिक्रिया को तेज कर सकता है, चरण स्थानांतरण कटैलिसीस में सुधार कर सकता है और हल्की प्रतिक्रिया स्थितियों के तहत बेहतर रूपांतरण प्राप्त कर सकता है।
हमें अपने पीईटी फीडस्टॉक और प्रतिक्रिया स्थितियों के बारे में बताएं। हमारे सोनिकेशन विशेषज्ञ आपकी रीसाइक्लिंग प्रक्रिया के लिए इष्टतम सोनिकेटर और रिएक्टर कॉन्फ़िगरेशन की अनुशंसा करेंगे।
औद्योगिक सोनिकेटर UIP1600hdT पॉलीइथाइलीन टेरेफ्थेलेट (PET) के पुनर्चक्रण में सुधार के लिए विघटन को तीव्र करता है
वैज्ञानिक परिणाम: सोनिकेशन PET पुनर्चक्रण में सुधार करता है
सोनिकेशन निम्न-तापमान गैर-जल माध्यम में शुद्ध मोनोमर पुनर्प्राप्ति को तेज करता है
भोगले और पंडित द्वारा 2017 में प्रकाशित अध्ययन दर्शाता है कि 20 किलोहर्ट्ज़ अल्ट्रासाउंड का अनुप्रयोग अपशिष्ट पीईटी के क्षारीय हाइड्रोलिसिस को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है, विशेष रूप से गैर-जलीय मेथनॉलिक मीडिया में। शोधकर्ताओं ने पाया कि अल्ट्रासाउंड ने 50 डिग्री सेल्सियस पर 60 मिनट में 69% का पीईटी रूपांतरण हासिल किया, जबकि बिना सोनिकेशन के यह केवल 46% था। यह प्रक्रिया हल्की परिस्थितियों में शुद्ध टेरेफ्थेलिक एसिड (टीए) की पुनर्प्राप्ति की अनुमति देती है, जो उपभोक्ता के बाद पीईटी कचरे के उपचार के लिए एक नवीन, विलायक-मुक्त रणनीति की पेशकश करती है। अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि अल्ट्रासोनिक सूक्ष्म-मिश्रण से पीईटी और क्षार अणुओं के बीच टकराव की आवृत्ति बढ़ जाती है, जिससे प्रतिक्रिया दर तेज हो जाती है और बड़े पैमाने पर रीसाइक्लिंग अनुप्रयोगों के लिए डीपोलीमराइजेशन प्रक्रिया अधिक आर्थिक रूप से व्यवहार्य हो जाती है।
सोनिकेशन प्रतिक्रिया समय और प्रसंस्करण लागत को काफी कम कर देता है
पालीवाल और मुंगरे द्वारा 2013 में प्रकाशित अध्ययन दर्शाता है कि अल्ट्रासोनिक सहायता चरण स्थानांतरण उत्प्रेरक की उपस्थिति में पीईटी के क्षारीय हाइड्रोलिसिस के लिए आवश्यक प्रतिक्रिया समय को काफी कम कर देती है। जबकि पारंपरिक विधि में पीईटी को टेरेफ्थेलिक एसिड में 100% रूपांतरण प्राप्त करने के लिए 65 मिनट से अधिक की आवश्यकता होती है, अल्ट्रासाउंड-सहायता वाली प्रक्रिया ने केवल 45 मिनट में प्रतिक्रिया पूरी कर ली। अध्ययन इस बात की पुष्टि करता है कि अल्ट्रासाउंड आंतरिक प्रतिक्रिया तंत्र में बदलाव नहीं करता है, लेकिन बढ़े हुए गुहिकायन और द्रव्यमान स्थानांतरण के माध्यम से प्रतिक्रिया दर को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है। यह दक्षता लाभ रीसाइक्लिंग उद्योग के लिए अत्यधिक प्रासंगिक है क्योंकि यह प्रसंस्करण लागत और ऊर्जा मांगों को कम करता है, जिससे रासायनिक रीसाइक्लिंग को कुंवारी सामग्री उत्पादन के साथ अधिक प्रतिस्पर्धी बना दिया जाता है।
सोनिकेशन सतह संशोधन के माध्यम से एंज़ाइम संबंधी पहुंच को बढ़ाता है
पेलिस और सहयोगियों द्वारा 2016 में प्रकाशित अध्ययन ने एंज़ाइमिक हाइड्रोलिसिस पर अल्ट्रासोनिक के सहकारी प्रभाव का पता लगाया, यह दिखाते हुए कि सोनिकेशन माइक्रो-खुरदरापन और दोष बनाकर PET की सतह क्षेत्र को बढ़ाता है। यह भौतिक संशोधन एंज़ाइमों के लिए पॉलिमर श्रृंखलाओं तक पहुंच को बढ़ाता है, जिससे एंज़ाइमिक डिपॉलीमराइजेशन की दक्षता में काफी सुधार होता है। रासायनिक और जैविक पुनर्चक्रण विधियों के बीच अंतर को पाटकर, यह दृष्टिकोण पारंपरिक क्षारीय हाइड्रोलिसिस की तुलना में नरम परिस्थितियों में कार्य करने वाला एक हरित विकल्प प्रदान करता है, जो ऊर्जा खपत को कम करते हुए सर्कुलर इकोनॉमी के लिए उच्च मोनोमर पुनर्प्राप्ति दर बनाए रखने की संभावना रखता है।
पीईटी रीसाइक्लिंग में अल्ट्रासोनिकेशन और एंजाइम क्यूटिनेज के सहक्रियात्मक अनुप्रयोग के बारे में और पढ़ें!
रैखिक स्केल-अप और सीधा संयंत्र एकीकरण
हिल्सचर इनलाइन सोनिकेटर परिभाषित मापदंडों को बनाए रखते हुए रैखिक स्केल-अप के लिए डिज़ाइन किए गए हैं – जैसे आयाम, ऊर्जा इनपुट, दबाव, तापमान, प्रवाह दर और निवास समय – अल्ट्रासोनिक शक्ति बढ़ाने या समानांतर में कई इकाइयों को संचालित करते समय। कॉम्पैक्ट फ्लो-सेल रिएक्टरों को पीईटी-स्लरी ट्रांसफर लाइन या रीसर्क्युलेशन लूप में स्थापित किया जा सकता है, जिससे इसके मुख्य डिपॉलीमराइजेशन पोत या डाउनस्ट्रीम सेपरेशन उपकरण को बदले बिना मौजूदा रीसाइक्लिंग प्लांट में रेट्रोफिट करना तुलनात्मक रूप से सरल हो जाता है।
औद्योगिक सोनिकेटर UIP6000hdT इनलाइन डिपॉलीमराइजेशन के लिए फ्लो सेल के साथ
औद्योगिक प्रक्रिया विन्यास
एक अल्ट्रासाउंड-सहायता वाली पीईटी रीसाइक्लिंग लाइन आमतौर पर छंटाई, धुलाई और आकार में कमी के साथ शुरू होगी। पीईटी फ्लेक्स को चयनित प्रतिक्रिया माध्यम के साथ मिलाया जाता है और एक अल्ट्रासोनिक प्रवाह रिएक्टर के माध्यम से एक बार या बार-बार रीसर्क्युलेशन लूप में पंप किया जाता है। उपचारित निलंबन फिर मुख्य डीपोलीमराइजेशन रिएक्टर में प्रवेश करता है या वापस लौट आता है।
हाइड्रोलिसिस के लिए, डाउनस्ट्रीम ट्रेन में अनप्रतिक्रियाशील ठोसों को हटाना, टेरेफ्थालेट लवणों का अमलीकृत करना, TPA का क्रिस्टलीकरण, धुलाई और EG की रिकवरी शामिल हो सकती है। ग्लाइकोलाइसिस में BHET और ओलिगोमर्स का पृथक्करण और शुद्धिकरण आवश्यक है, जबकि एंज़ाइम आधारित प्रक्रियाओं में एंज़ाइम प्रबंधन और घुलनशील हाइड्रोलिसिस उत्पादों की रिकवरी आवश्यक है। इनलाइन उपकरण तापमान, दबाव, प्रवाह, और दिया गया अल्ट्रासोनिक ऊर्जा की निगरानी कर सकते हैं, जिससे ट्रीटमेंट को PET के प्रति यूनिट द्रव्यमान के रूप में पुनरुत्पादक ऊर्जा खुराक के रूप में व्यक्त किया जा सकता है।
पीईटी के इनलाइन डीपोलीमराइजेशन के लिए औद्योगिक अल्ट्रासोनिक रिएक्टर
अल्ट्रासोनिक पीईटी डीपोलीमराइजेशन के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
पीईटी का अल्ट्रासोनिक डीपोलीमराइजेशन क्या है?
अल्ट्रासोनिक पीईटी डिपॉलीमराइजेशन एक अल्ट्रासाउंड-सहायता वाली रीसाइक्लिंग प्रक्रिया है जो पॉलीइथाइलीन टेरेफ्थेलेट को मोनोमर्स या छोटे रासायनिक मध्यवर्ती में तोड़ने में मदद करती है। उच्च-शक्ति अल्ट्रासाउंड पीईटी कणों और प्रतिक्रिया माध्यम के बीच मिश्रण, बड़े पैमाने पर स्थानांतरण और संपर्क में सुधार करके हाइड्रोलिसिस, ग्लाइकोलिसिस, मेथनॉलिसिस या एंजाइमैटिक प्रतिक्रियाओं को तेज करता है।
अल्ट्रासाउंड PET रीसाइक्लिंग को कैसे बेहतर बनाता है?
अल्ट्रासाउंड तरल पदार्थों में ध्वनिक कैविटेशन उत्पन्न करता है। सूक्ष्म बुलबुलों का ध्वस्त होना 剪मान बल, माइक्रो जेट्स, शॉक वेव्स और तीव्र स्थानीय मिश्रण उत्पन्न करता है। ये प्रभाव PET सतह को नवीनीकृत करते हैं, कणों और उत्प्रेरकों का विखंडन करते हैं, विसरण अवरोधों को कम करते हैं, और प्रतिकृति संभावित क्षेत्र को बढ़ाते हैं, जिससे संभावित रूप से डीपॉलिमराइजेशन त्वरित हो सकता है और मोनोमर की निकासी बेहतर हो सकती है।
क्या अल्ट्रासाउंड बिना रसायनों या एंजाइम के PET को डीपॉलिमराइज कर सकता है?
उपयुक्त परिस्थितियों में अल्ट्रासाउंड कणों को तोड़ सकता है और सीमित पॉलीमर-श्रृंखला कट को उत्पन्न कर सकता है, लेकिन यह सामान्य रूप से PET का चयनात्मक और पूर्ण डीपॉलिमराइजेशन स्वयं नहीं प्रदान करता। इसका मुख्य औद्योगिक भूमिका किसी स्थापित रासायनिक या एंज़ाइमेटिक रीसाइक्लिंग प्रतिक्रिया को तीव्र करना है।
कौन से PET रीसायक्लिंग प्रक्रियाओं में अल्ट्रासोनिकेशन की सहायता ली जा सकती है?
अल्ट्रासोनिकेशन क्षारीय, अम्लीय, या तटस्थ हाइड्रोलाइसिस; एथिलीन ग्लाइसॉल के साथ ग्लाइकोलाइसिस; मेथनोलाइसिस; उत्प्रेरक सॉल्वोलाइसिस; और एंज़ाइमेटिक PET हाइड्रोलाइसिस में सहायक हो सकता है। उपयुक्त अल्ट्रासोनिक तीव्रता, तापमान, दबाव, और निवास समय चुनी गई प्रतिक्रिया और इच्छित उत्पादों पर निर्भर करता है।
अल्ट्रासोनिक PET रीसायक्लिंग से कौन-कौन से उत्पाद प्राप्त किए जा सकते हैं?
हाइड्रोलाइसिस से टेरेफ्थैलिक एसिड और एथिलीन ग्लाइसॉल प्राप्त किया जा सकता है, जबकि ग्लाइकोलाइसिस आमतौर पर बिस(2-हाइड्रॉक्सिएथाइल) टेरेफ्थैलेट, जिसे सामान्यतः BHET कहा जाता है, के साथ छोटे ओलिगोमर्स का उत्पादन करता है। मेथनोलाइसिस से डायमिथाइल टेरेफ्थैलेट और एथिलीन ग्लाइसॉल उत्पन्न होता है। शुद्धिकरण के बाद, इन सामग्रियों का उपयोग नए पोलिमर और अन्य रासायनिक उत्पादों के निर्माण में किया जा सकता है।
क्या अल्ट्रासाउंड पीईटी डीपोलीमराइजेशन समय या तापमान को कम कर सकता है?
अल्ट्रासाउंड इंटरफेसियल प्रतिक्रियाओं को तेज कर सकता है और कम निवास समय या हल्के प्रसंस्करण की स्थिति को सक्षम कर सकता है। वास्तविक सुधार पीईटी कण आकार, क्रिस्टलीयता, ठोस एकाग्रता, विलायक, उत्प्रेरक और रिएक्टर कॉन्फ़िगरेशन पर निर्भर करता है। पायलट परीक्षण यह निर्धारित करने के लिए आवश्यक है कि क्या कम समय या तापमान सोनिकेशन के लिए आवश्यक अतिरिक्त विद्युत ऊर्जा को ऑफसेट करता है।
क्या अल्ट्रासोनिक डीपोलीमराइजेशन पोस्ट-कंज्यूमर पीईटी के लिए उपयुक्त है?
हां, अल्ट्रासाउंड-सहायता प्राप्त रीसाइक्लिंग बोतलों, पैकेजिंग और संभावित पॉलिएस्टर युक्त कपड़ा कचरे सहित उपभोक्ता के बाद धोए गए और आकार में कम किए गए पीईटी को संसाधित कर सकती है। फीडस्टॉक की छंटाई और प्रीट्रीटमेंट महत्वपूर्ण है क्योंकि रंग, बहुपरत सामग्री, अन्य पॉलिमर, एडिटिव्स और गंदगी प्रतिक्रिया प्रदर्शन और डाउनस्ट्रीम मोनोमर शुद्धता को प्रभावित कर सकते हैं।
क्या हिल्सचर इनलाइन सोनिकेटर को मौजूदा पीईटी रीसाइक्लिंग संयंत्रों में बढ़ाया और दोबारा लगाया जा सकता है?
Hielscher इनलाइन सोनिकेटर पायलट परीक्षणों से बड़े प्रोसेसर या समानांतर सोनिकेटर क्लस्टर में आयाम, ऊर्जा इनपुट, दबाव, तापमान, प्रवाह दर और निवास समय जैसे परिभाषित मापदंडों को स्थानांतरित करके रैखिक पैमाने पर समर्थन करते हैं। उनके कॉम्पैक्ट फ्लो-सेल रिएक्टरों को मौजूदा पीईटी-स्लरी ट्रांसफर लाइन या रीसर्क्युलेशन लूप में एकीकृत किया जा सकता है, जो संयंत्र के प्रमुख डीपोलीमराइजेशन रिएक्टर को बदले बिना तुलनात्मक रूप से सरल रेट्रोफिट को सक्षम करता है।
क्या अल्ट्रासोनिक पीईटी डीपोलीमराइजेशन लगातार काम कर सकता है?
हाँ। पीईटी घोल को एक अल्ट्रासोनिक फ्लो-सेल रिएक्टर के माध्यम से एक ही पास में पंप किया जा सकता है या लक्ष्य ऊर्जा खुराक या रूपांतरण तक पहुंचने तक बार-बार प्रसारित किया जा सकता है। निरंतर इनलाइन सोनिकेशन नियंत्रित निवास समय, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य उपचार और औद्योगिक पंप, हीट एक्सचेंजर्स, प्रतिक्रिया वाहिकाओं और पृथक्करण उपकरणों के साथ आसान एकीकरण प्रदान करता है।
कौन से पैरामीटर अल्ट्रासोनिक पीईटी डिपॉलीमराइजेशन को नियंत्रित करते हैं?
महत्वपूर्ण ऑपरेटिंग चर में अल्ट्रासोनिक आयाम, विशिष्ट ऊर्जा इनपुट, दबाव, तापमान, प्रवाह दर, निवास समय, पल्स मोड, पीईटी कण आकार, ठोस लोडिंग, क्रिस्टलीयता और रिएक्टर ज्यामिति शामिल हैं। विलायक संरचना, उत्प्रेरक एकाग्रता, पीएच और पीईटी-से-अभिकर्मक अनुपात सहित रासायनिक चर को अल्ट्रासोनिक स्थितियों के साथ अनुकूलित किया जाना चाहिए।
क्या अल्ट्रासाउंड एंजाइमेटिक पीईटी रीसाइक्लिंग में सुधार कर सकता है?
लघु, नियंत्रित सोनिकेशन एंजाइम फैलाव, एंजाइम-सब्सट्रेट संपर्क, पीईटी सतह पहुंच और घुलनशील गिरावट उत्पादों की रिहाई में सुधार कर सकता है। अत्यधिक अल्ट्रासोनिक तीव्रता या लंबे समय तक संपर्क एंजाइम को निष्क्रिय कर सकता है, इसलिए निरंतर उपचार के लिए स्पंदित सोनिकेशन या एक संक्षिप्त सक्रियण चरण अक्सर बेहतर होता है। अधिक पढ़ें!
क्या अल्ट्रासोनिक PET रीसाइक्लिंग पर्यावरण के लिए स्थायी है?
अल्ट्रासोनिक प्रसंस्करण तब स्थिरता में सुधार कर सकता है जब तेज़ प्रतिक्रियाएं, निम्न तापमान, कम उत्प्रेरक खपत, उच्च मोनॉमर उत्पादन, या छोटे रिएक्टर सोनिकोटर द्वारा उपयोग की गई बिजली से अधिक महत्वपूर्ण हों। एक पूर्ण मूल्यांकन में फ़ीडस्टॉक प्रीट्रिटमेंट, सॉल्वेंट और अभिकर्ता की रिकवरी, उत्पाद शुद्धिकरण, अपशिष्ट जल उत्पादन, और बिजली आपूर्ति की कार्बन तीव्रता भी शामिल होनी चाहिए।
अल्ट्रासोनिक रासायनिक रीसाइक्लिंग और यांत्रिक PET रीसाइक्लिंग में क्या अंतर है?
मैकेनिकल रीसाइक्लिंग बड़े पैमाने पर बहुलक श्रृंखलाओं को संरक्षित करते हुए पीईटी को धोता है, पिघलता है और सुधारता है। अल्ट्रासोनिक रासायनिक रीसाइक्लिंग उन श्रृंखलाओं को मोनोमर्स या मध्यवर्ती में तोड़ने में सहायता करता है जिन्हें शुद्ध और पुन: पोलीमराइज़ किया जा सकता है। इसलिए यह पीईटी धाराओं के लिए उपयोगी हो सकता है जो रंग, संदूषण, गिरावट, या उत्पाद-गुणवत्ता आवश्यकताओं के कारण यांत्रिक रूप से रीसायकल करना मुश्किल है।
साहित्य/सन्दर्भ
- 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 से उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक homogenizers बनाती है प्रयोगशाला तक औद्योगिक आकार।