PETni qayta ishlash uchun ultratovush yordamida alkalin gidroliz
Alkalin gidroliz chiqindilar polietilen tereftalat (PET) depolimerizatsiyasining samarali usulidir. Ushbu jarayon PETni tereftalat tuzlariga aylantiradi, so'ngra ularni kislotalantirib, yangi PET va boshqa poliester materiallarini ishlab chiqarishda foydalanish uchun yuqori tozalikdagi tereftalik kislota (TPA) olinadi. Quvvatli ultratovush yoki sonikatsiya aralashtirish va massani uzatishni yaxshilaydi hamda PET gidrolizini sezilarli darajada tezlashtirishi mumkin. Sonikatsiya PETni qayta ishlashni tezroq va samaraliroq qilish uchun qanday yordam berishi mumkinligini bilib oling.
Ultratovush energiyasi yordamida polietilen tereftalatni depolimerizatsiya qilishning barqaror va samarali yondashuvi
Gidrolizda PET kislotali, neytral yoki ishqoriy sharoitlarda suv bilan reaksiyaga kirishib, tereftalik kislota (TPA) va etilen glikol (EG) hosil qiladi. An'anaviy gidroliz yuqori harorat, yuqori bosim, konsentrlangan reagentlar yoki uzoq vaqt qolishni talab qilishi mumkin, chunki reaksiya nisbatan chidamli qattiq polimer va suyuq faza o'rtasidagi interfeysda sodir bo'ladi. Sonikatsiyaga asoslangan aralashtirish bu interfeys reaksiyasini tezlashtirishi, faza uzatish katalizini yaxshilash va yumshoqroq reaksiya sharoitida yaxshiroq konversiyani ta'minlashi mumkin.
PET xomashyosi va reaksiya sharoitlari haqida gapirib bering. Bizning sonikatsiya mutaxassislarimiz sizga qayta ishlash jarayoningiz uchun eng optimal sonikator va reaktor konfiguratsiyasini tavsiya qiladi.
Sanoat sonikatori UIP1600hdT polietilen tereftalat (PET)ning depolimerizatsiyasini kuchaytirib, qayta ishlashni yaxshilaydi
Ilmiy natijalar: Sonikalash PET qayta ishlashni yaxshilaydi
Sonikatsiya past haroratli suvsiz muhitda sof monomer tiklanishini tezlashtiradi
Bhogle va Pandit tomonidan 2017 yilda chop etilgan tadqiqot shuni ko'rsatadiki, 20 kHz ultratovushni qo'llash PET chiqindilarining gidrolizlanishini sezilarli darajada oshiradi, ayniqsa suvsiz metanolik muhitda. Tadqiqotchilar shuni aniqladilarki, ultratovush 50 ° C da 60 daqiqada 69% PET konvertatsiyasiga erishdi, sonikatsiyasiz faqat 46%. Bu jarayon yumshoqroq sharoitlarda sof tereftalik kislotani (TA) qayta tiklashga imkon beradi va iste'moldan keyingi PET chiqindilarini qayta ishlash uchun yangi, solventsiz strategiyani taklif qiladi. Tadqiqot shuni ta'kidlaydiki, ultratovushli mikro-aralashtirish PET va gidroksidi molekulalar o'rtasidagi to'qnashuv chastotasini oshiradi va shu bilan reaksiya tezligini kuchaytiradi va depolimerizatsiya jarayonini yanada kengroq qayta ishlash dasturlari uchun iqtisodiy jihatdan foydali qiladi.
Sonication reaktsiya vaqtlarini va qayta ishlash xarajatlarini keskin kamaytiradi
Paliwal va Mungray tomonidan 2013-yilda chop etilgan tadqiqot shuni ko'rsatadiki, ultratovush yordami fazali uzatish katalizatori ishtirokida PETning ishqoriy gidrolizi uchun zarur bo'lgan reaktsiya vaqtini keskin kamaytiradi. An'anaviy usul PETni tereftalik kislotaga 100% aylantirish uchun 65 daqiqadan ko'proq vaqtni talab qilgan bo'lsa, ultratovush yordamida reaktsiyani atigi 45 daqiqada yakunladi. Tadqiqot shuni tasdiqlaydiki, ultratovush ichki reaktsiya mexanizmini o'zgartirmaydi, lekin kavitatsiya va massa o'tkazuvchanligini oshirish orqali reaktsiya tezligini sezilarli darajada oshiradi. Ushbu samaradorlikni oshirish qayta ishlash sanoati uchun juda dolzarbdir, chunki u qayta ishlash xarajatlari va energiya talablarini kamaytiradi, kimyoviy qayta ishlashni bokira materiallar ishlab chiqarish bilan yanada raqobatbardosh qiladi.
Sonikatsiya Sirtni Modifikatsiya Qilish Orqali Enzimatik Kirishish imkoniyatini Oshiradi
Pellis va hamkasblari tomonidan 2016 yilda nashr etilgan tadqiqot, ultratovushning enzimatik gidrolizga sinergetik ta’sirini o‘rganadi va sonikatsiya PET sirtini mikro-g‘ovaklik va nuqsonlar hosil qilib kengaytirishini ko‘rsatadi. Ushbu fizik modifikatsiya polimer zanjirlariga enzimlarning kirishishini yaxshilaydi va enzimatik depolimerizatsiya samaradorligini sezilarli darajada oshiradi. Kimyoviy va biologik qayta ishlash usullari o‘rtasidagi bo‘shliqni to‘ldirgan holda, ushbu yondashuv an’anaviy alkalin gidrolizdan yumshoq sharoitlarda ishlaydigan, energiya sarfini kamaytirishi va aylanma iqtisodiyot uchun yuqori monomer qayta tiklash ko‘rsatkichlarini saqlash imkonini beradigan yanada yashil alternativani taklif qiladi.
PET qayta ishlashda ultratovush va kutinaza fermentining sinergetik qo'llanilishi haqida ko'proq o'qing!
Chiziqli masshtablash va to'g'ridan-to'g'ri o'simlik integratsiyasi
Hielscher inline sonikatorlari aniqlangan parametrlarni saqlab, chiziqli o'lcham uchun mo'ljallangan – amplituda, energiya kirishi, bosim, harorat, oqim tezligi va yashash vaqti kabi – ultratovushli quvvatni oshirish yoki bir nechta bloklarni parallel ravishda ishlatish orqali. Ixcham oqim hujayrali reaktorlar PET-slurry transfer liniyasi yoki qayta aylanma halqa ichiga o'rnatilishi mumkin, bu esa sonikatsiyani asosiy depolimerizatsiya idishi yoki pastki oqim ajratish uskunasini almashtirmasdan mavjud qayta ishlash zavodiga moslashtirishni nisbatan oson qiladi.
Sanoat sonikatori UIP6000hdT inline depolimerizatsiya uchun oqim hujayrasi bilan
Sanoat jarayon konfiguratsiyasi
Ultratovush yordamida PET qayta ishlash liniyasi odatda saralash, yuvish va o'lchamni kamaytirish bilan boshlanadi. PET bo'laklari tanlangan reaksiya muhiti bilan aralashtiriladi va ultratovushli oqimli reaktor orqali bir marta yoki bir necha bor qayta aylanma siklda nasos qilinadi. Ishlov berilgan suspenziya asosiy depolimerizatsiya reaktoriga kiradi yoki qaytadi.
Gidroliz uchun pastki oqim jarayoni reaksiyaga kirmagan qattiq moddalarning olib tashlanishi, tereftalat tuzlarini kislotalash, TPA kristallanishi, yuvish va EGni qayta tiklashni o'z ichiga olishi mumkin. Glikoliz BHET va oligomerlarni ajratish va tozalashni talab qiladi, enzimsimon jarayonlar esa fermentni boshqarish va erigan gidroliz mahsulotlarini qayta tiklashni talab qiladi. Inline asboblar harorat, bosim, oqim va etkazilgan ultratovush energiyasini nazorat qilishi mumkin, bu esa davolashni PETning birlik massasiga nisbatan takrorlanadigan energiya dozasiga ifodalash imkonini beradi.
PETning ichki depolimerizatsiyasi uchun sanoat ultratovushli reaktor
Ultratovushli PET depolimerizatsiyasi bo‘yicha tez-tez so‘raladigan savollar
Ultratovushli PET depolimerizatsiyasi nima?
Ultratovushli PET depolimerizatsiyasi – bu polietilen tereftalatni monomerlar yoki qisqaroq kimyoviy oraliq moddalariga ajratishga yordam beradigan ultratovush yordamida qayta ishlash jarayoni. Yuqori quvvatli ultratovush gidroliz, glikoliz, metanoliz yoki fermentativ reaksiyalarni kuchaytiradi, aralashmani, massa uzatishni va PET zarralari bilan reaksiya muhiti o‘rtasidagi kontakni yaxshilash orqali.
Ultratovush PETni qayta ishlashni qanday yaxshilaydi?
Ultratovush suyuqliklarda akustik kavitatsiya hosil qiladi. Mikroskopik pufakchalar qulashida kesish kuchlari, mikrojellar, zarba toʻlqinlari va kuchli mahalliy aralashmalar yuzaga keladi. Ushbu effektlar PET yuzasini yangilaydi, zarralar va katalizatorlarni tarqatadi, diffuziya toʻsiqlarini kamaytiradi va mavjud reaktsiya maydonini oshiradi, bu esa depolimerizatsiyani tezlashtirishi va monomerni qaytarib olishni yaxshilashi mumkin.
Ultratovush PETni kimyoviy moddalar yoki fermentlarsiz depolimerizatsiya qilishi mumkinmi?
Ultratovush sharoitga bogʻliq holda zarralarni parchalay oladi va polimer zanjirining chegaralangan uzilishini keltirib chiqarishi mumkin, lekin u odatda PETni tanlab va toʻliq depolimerizatsiya qilishni oʻzi bilan taʼminlamaydi. Uning asosiy sanoat roli mavjud kimyoviy yoki fermentli qayta ishlash reaktsiyasini kuchaytirishdir.
Qaysi PET qayta ishlash jarayonlariga ultratovush yordam berishi mumkin?
Ultratovush ishqoriy, kislotalik yoki neytral gidrolizni; etilen glikol bilan glikolizni; metanolizni; katalitik solvolizni; va fermentativ PET gidrolizini qo‘llab-quvvatlashi mumkin. Mos ultratovush intensivligi, harorat, bosim va qolish vaqti tanlangan reaksiya va maqsad qilingan mahsulotlarga bog‘liq.
Ultratovushli PET qayta ishlashdan qaysi mahsulotlarni olish mumkin?
Gidroliz natijasida tereftalik kislota va etilen glikol olinishi mumkin, glikoliz esa odatda qisqa oligomerlar bilan birga BHET deb ataladigan bis(2-gidroksietil) tereftalatni beradi. Metanoliz esa dimetil tereftalat va etilen glikolini hosil qiladi. Tozalash jarayonidan so‘ng, ushbu materiallar yangi polimerlar va boshqa kimyoviy mahsulotlar ishlab chiqarishda foydalanilishi mumkin.
Ultratovush PETni depolimerizatsiya qilish vaqtini yoki haroratini kamaytirishi mumkinmi?
Ultratovush interfeys reaksiyalarini tezlashtirishi mumkin va qisqaroq turish vaqtini yoki yumshoqroq ishlov berish sharoitlarini ta'minlashi mumkin. Haqiqiy yaxshilanish PET zarrachalarining o‘lchami, kristallanish darajasi, qattiq modda konsentratsiyasi, erituvchi, katalizator va reaktor konfiguratsiyasiga bog‘liq. Vaqt yoki haroratni qisqartirish sonikatsiya uchun zarur bo‘lgan qo‘shimcha elektr energiyasini qoplaydimi-yo‘qligini aniqlash uchun pilot sinovlar talab qilinadi.
Ultratovushli depolimerizatsiya iste’mol qilingan PET uchun mosmi?
Ha, ultratovush yordamida qayta ishlash yuvilgan va hajmi kichraytirilgan iste'moldan keyingi PETni, shu jumladan shishalar, qadoqlash va potentsial poliesterga boy to'qimachilik chiqindilarini qayta ishlashga imkon beradi. Xom ashyoni saralash va dastlabki ishlov berish muhim bo'lib qolmoqda, chunki bo'yoqlar, ko'p qatlamli materiallar, boshqa polimerlar, qo'shimchalar va axloqsizlik reaktsiya samaradorligiga va quyi oqimdagi monomerning tozaligiga ta'sir qilishi mumkin.
Hielscher inline sonikatorlarini mavjud PET qayta ishlash zavodlariga kengaytirish va qayta jihozlash mumkinmi?
Hielscher inline sonikatorlari amplituda, energiya iste'moli, bosim, harorat, oqim tezligi va qolish vaqtini pilot sinovlardan katta protsessorlarga yoki parallel sonikator klasterlariga uzatish orqali chiziqli skeyl-upni qo'llab-quvvatlaydi. Ularning ixcham oqim-xujayra reaktorlarini mavjud PET-slurry uzatish liniyasiga yoki aylantirish sikliga integratsiya qilish mumkin, bu esa zavodning asosiy depolimerizatsiya reaktorini almashtirmasdan nisbatan oddiy retrofit imkonini beradi.
Ultrasonik PET depolimerizatsiyasi uzluksiz ishlay oladimi?
Ha. PET atalasini ultratovushli oqim hujayrali reaktor orqali bitta o'tishda pompalash yoki maqsadli energiya dozasiga yoki konversiyaga erishilgunga qadar qayta-qayta aylanishi mumkin. Uzluksiz inline sonikatsiya nazorat ostida yashash vaqtini, takrorlanadigan ishlov berishni va sanoat nasoslari, issiqlik almashinuvchilari, reaksiya idishlari va ajratish uskunalari bilan osonroq integratsiyani ta'minlaydi.
Qaysi parametrlar ultratovushli PET depolimerizatsiyasini nazorat qiladi?
Muhim ishlash o'zgaruvchilari orasida ultratovushli amplituda, maxsus energiya kirishi, bosim, harorat, oqim tezligi, yashash vaqti, impuls rejimi, PET zarralari o'lchami, qattiq jismlarning yuklanishi, kristallilik va reaktor geometriyasi mavjud. Kimyoviy o'zgaruvchilar – erituvchi tarkibi, katalizator konsentratsiyasi, pH va PET-reagent nisbati – ultratovushli sharoitlar bilan birga optimallashtirilishi kerak.
Ultratovush fermentativ PETni qayta ishlashni yaxshilay oladimi?
Qisqa, nazoratli sonikatsiya ferment tarqalishini, ferment-substrat aloqasini, PET yuzasiga kirishni va eriydigan parchalanish mahsulotlarining ajralishini yaxshilashi mumkin. Haddan tashqari ultratovush intensivligi yoki uzoq muddatli ta'sir fermentni o'chirishi mumkin, shuning uchun impulsli sonikatsiya yoki qisqa faollashtirish ko'pincha uzluksiz davolashdan ko'ra afzal ko'riladi. Ko'proq o'qish!
Ultrasonik PET qayta ishlash atrof-muhit uchun barqarormi?
Ultrasonik ishlov berish barqarorlikni oshirishi mumkin, agar tezroq reaksiyalar, pastroq haroratlar, katalizator iste'molining kamayishi, yuqori monomer hosildorligi yoki kichikroq reaktorlar sonikator tomonidan ishlatiladigan elektr energiyasidan ustun kelsa. To‘liq baholashga shuningdek, xom ashyo oldindan qayta ishlash, erituvchi va reaktivlarni qayta tiklash, mahsulotni tozalash, chiqindi suv hosil bo‘lishi va elektr ta'minoti karbon intensivligi kirishi kerak.
Ultrasonik kimyoviy qayta ishlash mexanik PET qayta ishlashidan qanday farq qiladi?
Mexanik qayta ishlash PETni yuvadi, eritadi va qayta tiklaydi, shu bilan birga polimer zanjirlarini asosan saqlab qoladi. Ultrasonik kimyoviy qayta ishlash ushbu zanjirlarni tozalash va repolimerizatsiya qilish mumkin bo'lgan monomerlar yoki oraliq moddalarga parchalashga yordam beradi. Shu sababli, u rang, ifloslanish, buzilish yoki mahsulot sifati talablari sababli mexanik qayta ishlash qiyin bo'lgan PET oqimlari uchun foydali bo'lishi mumkin.
Adabiyot / Adabiyotlar
- 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 kompaniyasi yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi laboratoriya uchun sanoat hajmi.