عنوان مقاله :
سينتيك تخريب گرمايي ضايعات پلي‌استيرن و پلي‌استيرن انبساط‌يافته
عنوان به زبان ديگر :
Pyrolysis Kinetics of Expanded Polystyrene and Polystyrene Wastes
پديد آورندگان :
موسوي، حديث دانشگاه تربيت مدرس - دانشكده مهندسي شيمي، تهران، ايران , افشار ابراهيمي، علي پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران - پژوهشكده پتروشيمي، تهران، ايران , مادي، عليرضا پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران - پژوهشكده پتروشيمي، تهران، ايران
كليدواژه :
پيروليز , انرژي فعالسازي , سينتيك , پلي استايرن , پلي استايرن انبساط يافته
چكيده فارسي :
فرضيه: توليد فزاينده زباله‌هاي پليمري تخريب‌ناپذير مانند پلي‌استيرن (PS) و پلي‌استيرن انبساط‌يافته (EPS) به‌عنوان يكي از مهم‌ترين مشكلات زيست‌محيطي شناخته مي‌شود. فناوري تخريب گرمايي يكي از روش‌هاي مناسب و راهبردي براي تبديل زباله‌هاي پليمري تخريب‌ناپذير به مواد شيميايي يا سوخت است. بنابراين، بررسي سينتيك تخريب ضايعات پلي‌استيرن به‌ويژه نمونه‌هاي موجود در ايران براي كاربرد در صنايع داخل كشور موضوعي ضروري است. به‌دست‌آوردن سينتيك تخريب گرمايي پلي‌استيرن مي‌تواند در طراحي واكنشگاه‌هاي صنعتي به‌كار گرفته شود و در صورت وجود توجيه اقتصادي وارد فاز سرمايه‌گذاري صنعتي و توليد مونومرهاي استيرن از ضايعات پلي‌استيرن شود.
روش‌ها: آزمون گرماوزن‌سنجي تخريب گرمايي دو نمونه پلي‌استيرن (PS) و پلي‌استيرن انبساط يافته (EPS) از ظروف يك بار مصرف موجود در بازار ايران، در جو نيتروژن در محدوده دمايي 25 تا 600 درجه سلسيوس با سرعت‌هاي گرمادهي 5، 10، 15و 20C/min بررسي و مقدار كاهش جرم آن‌ها اندازه‌گيري شد. انرژي فعالسازي داده‌هاي تجربي با استفاده از مدل‌هاي مختلف سينتيكي Redfern ،Ozawa-Flynn-Wal، Kissinger-Akahira-Sunose،Augis-Bennetis و Vyazovkin تخمين زده شد.
يافته‌ها: مدل Vyazovkin بهتر از ساير مدل‌ها داده‌هاي تجربي را پيش‌بيني كرد و اين مدل به‌منظور تعيين انرژي فعالسازي انتخاب شد. انرژي فعالسازي براي نمونه‌هاي PS و EPS با استفاده از مدل Vyazovkin، به‌ترتيب در محدوده 158kJ/mol تا 201kJ/mol و 182kJ/mol تا 195kJ/molبه‌دست آمد. همچنين، ضريب پيش‌نمايي براي نمونه PS و EPS با استفاده از مدل Vyazovkin به‌ترتيب 1012×3.08 و 1015×1.05 محاسبه شد. نتايج بررسي سينتيك تخريب گرمايي نمونه‌هاي PS و EPS داخل كشور مي‌تواند با كمك به مدل‌سازي فرايند بازيافت اين ضايعات در ايران، به رفع مشكلات زيست‌محيطي مرتبط با آن كمك كند.
چكيده لاتين :
Hypothesis: The increasing production of non-degradable polymer wastes such as polystyrene (PS) and expandable polystyrene (EPS) is known as one of the most important environmental issues. Pyrolysis is one of the strategic and suitable methods for recycling of non-degradable polymeric wastes to fuels and useful chemicals. Therefore, investigation of pyrolysis kinetic of polystyrene waste, especially for available materials in Iran, is an essential issue for their use in industries. Obtaining the polystyrene pyrolysis kinetic can be used in designing industrial reactors and where it has economic credibility, styrene monomers can be produced in an industrial scale from polystyrene wastes.
Methods: Polystyrene (PS) and expandable polystyrene (EPS) samples that are available in Iran were collected, and their TGA analysis was performed in a nitrogen atmosphere in the temperature range of 25 to 600oC, at heating rates of 5, 10, 15, and 20 C/min, and sample mass changes were measured. The activation energy of pyrolysis was estimated by the Coats Redfern (CR), Ozawa Flynn Wall (OFW), Kissinger Akahira Sunose (KAS), Augis Bennetis (AB) and Vyazovkin methods.
Findings: The Vyazovkin model can predict the experimental data better than the other models, and therefore this model was used to estimate the activation energy. The activation energies of PS and EPS were calculated in the range of 158-201 kJ/mole and 182-195 kJ/mole, respectively. Furthermore, the pre-exponential factors of PS and EPS were estimated by Vyazovkin approach as 3.08×1012 and 1.05×1015, respectively. The results of kinetic analysis of polystyrene (PS) and expandable polystyrene (EPS) pyrolysis of samples in Iran can help simulate waste recycling processes and consequently reduce the environmental problems
عنوان نشريه :
علوم و تكنولوژي پليمر
