Содержание к диссертации
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ 4
ГЛАВА I. ОТХОДЫ: ПОНЯТИЕ, СУЩНОСТЬ, ХАРАКТЕРИСТИКА И СПОСОБЫ ИХ ЛИКВИДИРОВАНИЯ
{Литературный обзор) 10
Отходы, как фактор негативного воздействия
на окружающую среду 10
Вторичные материальные ресурсы:
понятие и классификация 24
Утилизация отходов и технологии переработки
вторичных материальных ресурсов 28
ГЛАВА II. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ОТХОДОВ
((Обсуждение результатов) 58
Анализ сорбционных свойств кубовых остатков, полученных
Синтез кремнийорганического полимера на основе
Каталитический пиролиз смесей отходов 96
Низкотемпературный каталитический пиролиз полиэтилентерефталата 108
Синтез кремнийорганического полимера
на основе продуктов пиролиза отходов 115
ПРИЛОЖЕНИЯ 141
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
Введение к работе
Без сомнения можно сказать, что человечество живет в мире отходов. Стремительно двигаясь в нынешнем ритме жизни, человек оставляет за собой также стремительно растущие горы отходов своей жизнедеятельности.
Из общего числа отходов, ежегодно образующихся на земном шаре, 7 млрд. тонн приходится на Россию, на территории которой накоплено 80 млрд. тонн твердых отходов и 1,6 млрд. тонн токсичных отходов, в том числе содержащих канцерогенные вещества [1].
Совершенно четко прослеживается многогранность проблемы отходов в городах Приморского края, например в городе Владивосток, где по данным Администрации края, на территории города ежегодно образуется более 820 тыс. тонн промышленных (ПО) и 260 тыс. тонн твердых бытовых отходов (ТБО). Из них 7,5 тонн чрезвычайно опасных отходов, 62 тонны высокоопасных отходов, 622030,5 тонн малоопасных и 457900 тонн потенциально опасных отходов [2].
Опыт зарубежных стран показывает, что для обезвреживания отходов интерес представляют технологии, наносящие минимальный экологический ущерб окружающей природной среде, имеющие низкие капитальные затраты и позволяющие получать прибыль. Эти технологии основаны на тщательно отработанных стадиях утилизации:
подготовка сырья: сбор, очистка, сортировка;
переработка: механические, физико-химические, химические и биологические способы;
доработка конечного продукта: улучшение технологических характеристик (качество продукта), создание товарного вида (модернизация).
Совершенно наоборот складывается ситуация с утилизацией мусора в городе Владивостоке, где в связи с полным отсутствием технологий переработка отходов сводится к складированию на полигоне и сжиганию на мусоросжигательном заводе ("МУПВ "Спецзавод №1"). Очевидно, что единственный завод (срок службы 30 лет) не справляется со всем объемом отходов, а полигон давно заполнен (6-8,5 млн. тонн накопленного мусора), поэтому несанкционированные свалки поспешно наводняют укромные места краевой столицы.
Поражает бездейственность административных органов по факту использования неэффективной технологии утилизации мусора, основанной на его сжигании, так как при горении выделяется большое количество вредных веществ. Например, при сжигании 3 тонн малотоксичных отходов образуется около 1 тонны высокотоксичной золы. Вместе с дымом в атмосферу выбрасывается множество токсичных канцерогенных веществ (диоксины и фураны - мощные разрушители эндокринной и иммунной систем человека).
Известно, что после первичной сортировки мусора, поступившего на мусоросжигательный завод, а точнее после отделения определенных компонентов (стекла, картона, металла и др.), сжиганию подвергают именно смесь из оставшихся отходов. Очевидно, что механизмы протекания таких процессов сжигания недостаточно изучены, поэтому в данной научной работе сделана попытка показать индивидуальность процессов термической деструкции как отдельных видов отходов, так и их определенных смесей в строгих компонентных соотношениях, для подбора оптимальных условий термических процессов переработки мусора, при которых количество образующихся опасных токсических веществ будет минимально, а основные продукты процессов будут иметь промышленную и коммерческую значимость.
Цель настоящей работы - исследование процессов, протекающих при крекинге нефтешлама и пиролизе отходов резины, пластических масс, а также их смесей в различных температурных условиях с использованием катализаторов и при их отсутствии, для разработки экологически перспективных технологий утилизации отходов.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
исследование процессов крекинга нефтешлама и пиролиза использованных автомобильных покрышек, полиэтилена и их смесей при различных условиях (в присутствии и отсутствии катализатора);
исследование процессов каталитического пиролиза полиэтилентерефталата в различных условиях (температура, катализаторы), с целью получения промышленно значимых продуктов;
исследование процесса утилизации поливинилхлорида, с целью получения промышленно значимых продуктов.
Научная новизна исследования определяется следующими положениями:
проведены исследования, указывающие на перспективность проведения процессов пиролиза смесей отходов: нефтешлама совместно с резиновой крошкой (использованных автомобильных покрышек), а также полиэтилена (пакеты, мешки, пленка) совместно с полиэтилентерефталатом (пластиковые бутылки);
показана возможность переработки полиэтилентерефталата путем его пиролиза с образованием в качестве основного продукта бензойной кислоты;
выявлены факторы, влияющие на химизм протекания процесса термической деструкции отходов полиэтилентерефталата: низкая температура пиролиза (не более 350 С) и наличие ацетилацетоната металла в высокой степени окисления, позволяющие получать терефталевую кислоту;
впервые показана возможная перспективная утилизация продукта низкотемпературного пиролиза поливинилхлорида (хлороводорода) в синтезе кремнийорганических соединений.
Практическая значимость работы. Экспериментальным путем показана и обоснованна возможность переработки отходов полимерной природы с использованием процессов термической деструкции. Перспективность предложенных процессов характеризуется как экологическими показателями (отсутствие высокотоксичных веществ и отходов производства), так и экономическими факторами (возможность получения промышленно значимых продуктов, имеющих коммерческий спрос).
На защиту автор выносит:
результаты исследований экспериментальных процессов крекинга нефтешлама, пиролиза резиновой крошки (использованных автомобильных покрышек) и полиэтилена, а также их смесей, как в обычных, так и в каталитических условиях;
результаты исследований термической деструкции полиэтилентерефталата в условиях обычного и низкотемпературного пиролиза с использованием различных каталитических систем.
исследование возможной перспективной утилизации ПВХ в процессе синтеза кремнийорганического полимера.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на I и II международном экологическом форуме «Природа без границ» (Владивосток 2006, 2007); Четвертом Международном симпозиуме «Химия и химическое образование» (Владивосток 2007); Первый Тихоокеанский симпозиум «Живое и не живое: вещественные и энергетические взаимодействия» (Владивосток 2008).
Публикации. По материалам диссертации опубликована 1 статья в ведущем российском научном журнале определенным Высшей аттестационной комиссией, 1 статья в ведущем зарубежном научном журнале, 6 тезисов докладов.
Личный вклад автора. Диссертация выполнена под научным руководством д.х.н., профессора Н. П. Шапкина, которому принадлежит постановка цели и задач исследования. Личный вклад автора заключается в постановке и выполнении экспериментов, обсуждении полученных данных.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и приложений. Содержит 145 страниц, включая 54 таблицы, 34 рисунка и 5 приложений, список цитируемой литературы включает 134 источника.
Автор приносит свою глубокую благодарность научному руководителю д.х.н., профессору Шапкину Н. П. за искреннее внимание, чуткое отношение и огромную помощь при выполнении и написании диссертации. Автор весьма признателен ведущему инженеру кафедры неорганической и элементорганической химии ДВГУ Масловой Н. В. и ведущему инженеру лаборатории молекулярного анализа Трофименко Н. Н. за анализ экспериментальных данных. Автор выражает благодарность к.б.н., доценту Струппуль Н. Э. и специалисту маркетологу Мостовой Д. Н. за сбор и обработку статистической информации, а также за моральную поддержку.
Похожие диссертации на Экологически перспективные процессы термической переработки отходов полимерной природы
