بخشی از مقاله

بررسی مهمترین آلاینده های زیست محیطی صنعت پلاستیک و تکنولوژی های مورد استفاده جهت کاهش آن


چکیده:

پلاستیک ها امروزه جزئی از زندگی ما شدهاند. پروسه تولید پلاستیکها آماده سازی واکنشگرها،پلیمره شدن،بازیافت پلیمر، فشرده سازی و شکل دهی پلیمر و عملیات حمایتی است. بیش از 70 درصد مواد آلاینده پخش شده از کارخانههای تولید پلاستیک به شکل آلایندههای پخش شده در اتمسفر هستند. تأسیسات صنایع تولید پلاستیک تقریباً مقدار زیادی فاضلاب در طی فرایندهای عملیات خنک سازی، نگهداری و سیستمهای کنترل آلودگی هوا تولید مینمایند. پساب خارج شده از صنایع تولید پلاستیک گاهی میتواند حاوی آلایندههای فرار و سمی باشند که باعث افزایش COD,BOD آب شده و چرخه حیات آبی را مختل نمایند. در بعضی از کارخانه های تولید پلاستیک، میزان BOD5 معادل 310mg/l و میزان جامدات معلق 10000mg/l گزارش شده است. از آزمایش های مورد نیاز برای فاضلاب صنایع پلاستیک می توان به آزمایش فلزات سنگین، SS،BOD، COD و pH اشاره کرد. برای کنترل آلودگی هوا می توان از سیستم های کندانسورها، جذب سطحی، اسکرابرها و احتراق یا سوزاندن و برای کنترل آلودگی آب هم از سیستم های تقطیر و پالایش گاز استفاده کرد و برای کاهش پسماندها نیز بهترین گزینه بازیافت است.

مقدمه:

اگرواقع گرایانه به تولید و مصرف محصولاتی برپایه نفت و سوختهای فسیلی نگاه کنیم متوجه مضرات زیادی که درزمینه های محیط زیستی سلامت جامعه و ...ایجادمیشود خواهیم شد اگرچه امید است بشرروزی بتواند برای جبران این زیانها راه حلی پیدا کند اما دراین مسیرمهمترین تهدید برای توسعه پایدار ازدست دادن منابع تجدیدناپذیری است که جوامع به آنها به رسیدن به توسعه نیازمند است (2) تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود پلاستیکها مشکل است. امروزه آنها جزئی از زندگی ما شدهاند و در ساخت اشیای مختلف از وسایل خانگی و مورد مصرف تا ابزار دقیق و پیچیده پزشکی و علمی به کار میروند. پلاستیکها به دلیل وجود ترکیبی از خواص متنوع در مقایسه با سایر مواد مورد توجه ویژه قرار گرفتهاند. این خواص عبارتند از: سبکی (وزن)، سختی و انعطاف پذیری، مقاومت در مقابل خوردگی، رنگ پذیری، شفافیت، سهولت شکل پذیری و غیره.معمولاً تصور میشود پلاستیکها مواد نوظهوری هستند ولی در واقع به عنوان عضو و جزیی از خانوادههای بزرگتر موسوم به پلیمرها، عنصری اساسی و پایه در زندگی حیوانی و نباتی محسوب میشوند.پلیمرها مولکولهای مصنوعی بلندی هستند که از اتصال و به هم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی موسوم به مونومر تشکیل شدهاند (وزن مولکولی حدود .( روش اتصال مولکلها به یکدیگر را به پلیمره شدن و تعداد این واحدهای

کوچک مولکولی در زنجیره دراز به درجه پلیمره شدن موسوم است. پلیمر به ندرت به صورت خالص مصرف و با افزودن مواد دیگری به آن، اصطلاحاً پلاستیک نامیده میشود. خواص ویژهای که پلاستیکها از خود نشان میدهند، بتدریج آنها را به عنوان مواد بسیار مهمی در جایگاه واقعی کاربردی خویش قرار خواهد داد.

پروسه صنعتی در صنایع تولید پلاستیک:

همانطور که گفته شد پلاستیکها از پلیمریزاسیون هزاران واحد کوچک مولکولی به نام مونومر تشکیل میگردند.

چندین مرحله در پلیمریزاسیون از اهمیت خای برخوردارند:

در ابتدا واکنشگرها قبل از اینکه پلیمریزه شوند پالایش و تخلیص میگردند. در طی پلیمریزاسیون، کاتالیزورها، فشار، گرما و زمان واکنش همگی به منظور افزایش و حداکثر نمودن سرعت واکنش و تشکیل پلاستیک بهینه میگردند. پس از این مرحله اغلب پلیمر با عبور از فرایندهای جداسازی و خشک شدن (البته به جز پلیمرهای آکریلیک) از توده و مخلوط واکنش جدا شده و سرانجام با فشار از قالب رد شده و به صورت گرانول تبدیل گردیده که در این حالت آماده برای بستهبندی و فروش خواهد بود.

پروسه تولید پلاستیکها به صورت زیر خلاصه میگردد:

-1 آماده سازی واکنشگرها

-2 پلیمره شدن (پلیمریزاسیون)

-3 بازیافت پلیمر
-4 فشرده سازی و رد کردن پلیمر با فشار از قالب (شکل دهی پلیمر)
-5 عملیات حمایتی تشریح فرایند:

-1 آماده سازی واکنشگرها:

مواد شیمیایی بسیاری میتواند برای ساخت و تولید پلیمرها مورد استفاده قرار گیرند. مهمترین این مواد شیمیایی عبارتند از:

مونومرها، کاتالیزورها و حلالها.


مونومرها اساس ساختار پلیمرها بوده میتوانند ساختار ساده (مثل اتیلن و یا پیچیده (نظیر استر الکل دی هیدریک یا اسید تری فتالیک داشته باشند.
کاتالیزدرهای معروف و رایج در ساخت پلاستیکها عبارتند از:

کلرید تیتانیوم، ترکیبات آلکیل آلومینیوم، ترکیبات حاوی کروم و پراکسیدهای آلی.

حلالها نیز گاهی به منظور حل نمودن و یا رقیق کردن مونومر یا واکنشگرها مورد استفاده قرار می گیرند.

-2 پلیمریزاسیون:

مهمترین بخش پروسه که عبارت است از سنتز نمودن پلاستیکها.

پنج روش برای این بخش قابل تصور است: انباشتن و توده کردن، حل کردن، معلق سازی، امولوسیون و متراکم سازی چندگانه.

-3 بازیافت پلیمر:

زمانیکه مرحله پلیمزاسیون تکمیل گردید یک مخلوط واکنشی تولید که حاوی پلیمر، مونومر و مقدار کمی از کاتالیزورها خواهد بود. ترکیب این مخلوط بستگی به اینکه از کدام روش پلیمریزاسیون استفاده گردیده، دارد.

واکنش معمولاً از سه مرحله جداسازی و تخلیص عبور مینماید:

الف) مونومرهایی که در واکنش در بازیافت پلیمر، مخلوط شرکت نکردهاند از پلیمرها جدا می گردند.

ب) مواد مایع و جامد جدا میشوند.

ج) آب باقیمانده یا حلالهای موجود در ساختمان پلیمرها توسط فرایند خشک نمودن پلیمر حذف و تصفیه میگردند.

-4 شکل دهی پلیمر:

بیشتر پلیمرها مراحل و فرایندهای بیشتری را جهت تشکیل گلولههای پلاستیکی (Pellet) طی مینمایندپلیمر. معمولاً قبل از بستهبندی با فشار از قالب رد شده و به شکل گرانول در میآید و سپس به منظور ممانعت از تنزل کیفیت و خرابی محصول با مواد ترکیبی و افزودنی دیگر ترکیب میگردد. پلیمر بعد از بازیافت و پالایش به داخل یک قالب در حال چرخش تغذیه شده و در آنجا ذوب می گردد. سپس پلیمر مذاب به داخل دستگاه گرانول ساز تغذیه در آنجا با فشار از حفره های کوچک خارج و به شکل گلولـههایی با قطر 2-4 mm در میآید. سپس این گلولهها سرد و توسط یک تیغ ثابت و یا متحرک در حال چرخش برش میخورند. در مرحله بعد گرانولها خشک تا مونومرهای محلول جذب گردند. مواد افزودنی نیز معمولاً به طور مستقیم به قالب های فشرده ساز قبل از اینکه پلیمرها با فشار از آن خارج گردد، اضافه میشوند. مثلاً آنتی اکسیدانتها به منظور جلوگیری از خرابی و تنزل کیفیت محصول در طی فرایندهای ذخیره سازی (انبار)، بستهبندی و فروش به پلیمر اضافه میگردند. دیگر مواد افزودنی ممکن است به منظور افزایش پایداری در برابر اشعه ماوراء بنفش، کاهش تخلیه الکتریسیه ساکن اضافه گردند. گاهی نیز از کلرو رنگدانههای مختلف به عنوان مواد افزودنی به پلیمرها استفاده میشود .(5)

-5 عملیات حمایتی:

مراحل مختلف عملیات حمایت در ساخت رزینها و پلاستیکها به دلیل اثرات آنها به محیط زیست از اهمیت قابل توجهی برخوردارند. مراحل حمایتی اصولاً شامل انبار و ذخیرهسازی مواد شیمیایی و پاکسازی تأسیسات و دستگاهها می باشد.

مواد خام ورودی و آلودگیهای خروجی در خط تولید صنایع پلاستیک:

مواد خام ورودی در صنایع پلاستیک در درجه اول عبارت است از: مواد شیمیایی ترکیبی آلی نظیر اتیلن گلیکول، آکریلونی تریل و محصولات نفتی تصفیه شده مثل اتیلن. مهمترین این مواد شیمیایی مونومرها یا آغازگرها بوده و بقیه به عوان حلال، کاتالیزور و یا مواد افزودنی استفاده میشوند.این پروسه شیمیایی تقریباً 100 درصد مواد خام را به محصولات خواسته شده تبدیل مینماید. اما گاهی محصولات جانبی و مونومرهای شرکت نکرده در واکنشها نیز تولید که از پسماندهای این نوع پروسهها محسوب میگردند. آلایندههای خروجی این صنایع عمدتاً شامل VOCs، مواد ناخواسته و نامشخص، پلیمر آلوده و فاضلاب حاصل از تجهیزات و تأسیسات پاک کننده میباشد.
همچنین 5 ماده شیمیایی آلاینده مهم این صنایععبارتند از: اتیلن، متانول، استون، پروپیلن و آمونیاک. این مواد عمدتاً از طریق موارد انتقال در این صنایع تولید میشوند.جریان آلایندها عمدتاً بستگی به اینکه چه نوع پلیمری قرار است ساخته شود و همچنین به نوع پروسه (مجموعهای از فرایندها یا یک فرایند پیوسته)ستگیب دارد.معمولاً مجموعه تأسیسات و تجهیزات کوچک مقیاس که در ساخت پلیمرها به کار میروند و غلبه آلاینده های متنوع و پیچیدهتری از یک خط تولید پیوسته تولید مینمایند.جدول زیر پتانسیل ایجاد آلودگی در طی فرایند ساخت پلاستیک و زرین را نمایش میدهد.


بحث و نتایج:

در این بخش موارد زیر شرح داده می شود.

آلایندههای هوا:

بیش از 70 درصد مواد آلاینده پخش شده از کارخانههای تولید پلاستیک به شکل آلایندههای پخش شده در اتمسفر هستند. بعضی از این آلاینده ها عبارتند از: دیسولفید کربن، متانول و دیگر حلالهای فرار و مونومرها. آلایندههای هوا در صنایع تولید پلاستیک و رزین از منابع نقطهای و منافذ منابع فرار نظیر شیرها، پمپها، تانکها و کمپرسورها و غیره تولید می گردند. منابع نقطهای مانند انبار و ذخیرهگاه مونومرها و تانکهای حاوی حلالها و رآکتورها.هر چند منابع نقطهای، ترک و شکافها هر یک به تنهایی آلایندگی قابل توجهی تولید نمی نمایند اما مجموعه آنها باعث انتشار مقدار زیادی آلاینده در جو خواهد شد.این آلایندهها ممکن است به صورت دائم یا متناوب منتشر شوند. انتشارات دائم ممکن است از سیستمهای بازیافت مونومر، دودکش های بلند، کورههای خشک کننده، هواکشها، منافذ دستگاه سانتریفوژ و یا عملیات مخلوط و ترکیب سازی حاصل شوند.انتشارات متناوب نیز از تبخیر مونومرها، حلالها و دیگر ترکیبات آلی فرار در طی فرایند پلیمریزاسیون، تصعید ذرات جامد در طی تولید رزین، تصفیه فاضلاب و تبخیر حلالها در طی ذخیره سازی و نگهداری رزینها به وجود میآیند.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید