Экспериментальная часть

Переработку растительных отходов производят с помощью реакций гидролиза. Для этого берут навеску измельченных отходов растениеводства или заготовки древесины (d ~ 0,1-0,2 мм), приливают раствор серной кислоты, (условия проведения эксперимента выдаются преподавателем) и нагревают до температуры 100-190⁰С в течение 1-3 часов. Получаемый гидролизат фильтруют, нейтрализуют известковым молоком. Образующийся гипс отделяют от нейтрализованного гидролизата, сушат, обжигают с последующим использованием на строительные нужды. Влажный лигнин, оставшийся в гидролизере высушивают при t = 105-110 ⁰С. Отделенный от гипса нейтрализованный гидролизат (гидролизное сусло) после его охлаждения и дополнительной очистки передают на сбраживание.

Представление результатов эксперимента

Результаты экспериментов заносят в таблицу 21.

Таблица 21

Характеристика процесса гидролиза

№ опы-та	Масса расти-тельно-го отхода, г	Объем гидро-лизата, мл	Мас-са лиг- нина, г	Тем-пера-тура про-цесса, 0С	Время выдер-жива-ния при макси-маль-ной температуре, мин	Масса продукта, г	Выход про-дукта, %
1
2

Контрольные вопросы

1. Что такое гидролиз?

2. Отходы каких производств используются в гидролизном процессе?

3. Какие продукты получаются в результате процесса гидролиза?

4. Каковы условия прохождения гидролиза?

5. Нарисовать технологическую схему однофазного гидролиза.

6. Какие продукты можно получить из гидролизата?

Лабораторная работа № 9

Переработка отходов на основе резины

Цель работы: Изучить способы переработки резиносодержащих отходов с получением каучукового вещества.

Оборудование и материалы: Обогреваемый герметичный контейнер, термопара ТХА, канифоль, техническое масло, охлаждаемый контейнер, лабораторные весы.

Теоретическое обоснование

Ежегодно по стране объем резиновых отходов превышает несколько десятков тысяч тонн. Основным наиболее массовым видом отходов являются амортизированные шины. В мире на производство автомобильных шин расходуется половина производимых синтетических и натуральных каучуков, и в конечном итоге все производимые шины через определенное время попадают в отходы. Время эксплуатации автомобильных шин меньше, чем время эксплуатации большинства резиновых изделий. Объемы переработки и использования изношенных шин за рубежом колеблются от 87 % в Японии до 20-30 % в США и большинстве стран Западной Европы [28].

В мире применяют различные технологии по переработке и утилизации резиновых отходов и изношенных автомобильных шин. В этих технологиях предусмотрено использование изношенных шин и резиновых отходов для получения энергии путем сжигания, измельчение шин и резиновых отходов для получения резиновой крошки, порошка и регенерата. Сжигание шин с целью получения энергии с точки зрения экологии неоднозначно, так как это связано с выделением в атмосферу токсичных веществ. В некоторых странах шины применяются в качестве топлива в цементной промышленности, они вводятся или целыми, или разрубленными в модернизированную вращающуюся печь.

Производят также пиролиз отходов резины, получая при этом дизельное масло и высокосортный технический углерод. При нагреве без доступа воздуха при температуре 900-1200 ⁰С можно получать сажу – ценный продукт для резиновой промышленности и шинный кокс с высокой адсорбционной способностью (особенно по отношению к ионам тяжелых металлов при извлечении из сточных вод) и горючий газ. Однако этот способ переработки считается высокозатратным.

Измельчение (дробление) старых шин считают наиболее привлекательным методом их переработки, поскольку в этом случае в продуктах переработки сохраняются физические свойства резины. Методы измельчения принято разделять на измельчение при положительных температурах и криогенное дробление. Не модифицированную резиновую крошку используют в резиновых смесях различного назначения для покрытия площадок, крыш зданий, настила пола, ящиков для упаковки и т.д.

Наиболее ценными компонентами резинотехнических отходов являются каучуки и ткани (50:50 %).

Резиновые отходы перерабатывают с получением пластичного продукта-регенерата, пригодного для использования в сырьевых смесях производства резинотехнических изделий. При регенерации автопокрышки среднего размера может быть возвращено около 10 кг каучукового вещества. В настоящее время объем переработки изношенных покрышек составляет 50% от возможного их сбора. Но для регенерата можно использовать только те резиновые изделия, которые не потеряли эластичность, т.е. не охрупчились.

Перед регенерацией изделия измельчают и отделяют ткань и металл и смешивают с добавками-мягчителями и активаторами процесса девулканизации, способствующими переходу резины в пластичное состояние. В качестве мягчителей используют органические продукты (сосновые газогенераторные и сланцевые смолы, канифоль, технические масла и др.) с температурой кипения выше 300 ⁰С, т.е. выше температуры процесса девулканизации (160-190 ⁰С).

При девулканизации происходит деструкция вулканизированного каучука, сокращается число поперечных и основных связей каучука, следствием чего является возникновение растворимой фракции с молекулярной массой 6000-12000.

Основная операция при этом – измельчение, которое включает разрезку на шинорезах на полукольца шириной 10-40 мм, дробление в молотковых дробилках, дисковых мельницах до частиц с размером 1-2 мм.

Регенерация может производиться паровым методом при давлении 1 МПа и температуре 175-185 ⁰С в течении 7-8 часов в смеси с мягчителями. Полученную массу прокатывают на вальцах и пропускают через фильтр-пресс.