Научные основы методов и средств безопасной утилизации отходов производства изотактического полипропилена (стр. 2 )

Полученные кинетические параметры хорошо согласуются с литературными данными. Снижение температурного интервала, характеризующего окисление полимера по С-Н связям, значения энергии активации, теплового эффекта реакции термоокислительной деструкции расплава АПП, вероятно связано с особенностями его строения. Кинетика изменения средневязкостной молекулярной массы АПП в зависимости от времени термоокислительной деструкции (расход воздуха - 0,5 мл/мин·г) изображена на рисунке 4. Расплавы полимеров сильно различаются по величине динамической вязкости (рис. 5.), что позволяет определить температурный режим приготовления модифицированных ими композиций.

Рис. 3. Дериватограммы АПП (образец №4), термоокислительная деструкция; скорость нагрева 5 град/мин, среда – воздух.

Таблица 3.

Кинетические параметры реакции термоокислительной деструкции АПП

Исходный АПП смешивается с битумом только при С, а окисленный АПП при С полностью растворяется в дорожных битумах, что позволяет использовать его на действующих асфальтобетонных заводах при приготовлении битумно-полимерных вяжущих без изменения технологического режима установок.

В результате внедрения метода и средства для его реализации получен новый востребованный продукт – окисленный АПП, обладающий уникальным строением и комплексом ценных эксплуатационных свойств, которые выявляются в результате ТОД. ОАПП представляет собой аморфный термопластичный материал, проявляющий повышенные адгезионные свойства из-за наличия в структуре макромолекулы полярных карбонильных, гидроксильных функциональных групп и двойных углерод-углеродных связей.

Рис. 4 Кинетика изменения средневязкостной молекулярной массы АПП в зависимости от времени ТОД (расход воздуха – 0,5 мл/мин г)

Рис. 5 Зависимость динамической вязкости полимеров от температуры (1 – АПП, 2 – низкоокисленный АПП, 3 – высокоокисленный АПП

Структурная формула окисленного АПП:

где n = 123,0—898,0; m = 1,1—2,0; k = 1,0—1,9; l = 1,6—2, 0 с молекулярной массой 5500—38000. Нами была запатентована формула продукта, способ и устройство его получения. Значительное изменение структуры и основных свойств полимера при окислении определяет различные области использования модифицированного АПП. Регулирование основных свойств промышленного АПП методом термоокислительной деструкции расширило спектр методов утилизации и областей использования.

В настоящее время в природоохранной декларации указывает, что АПП как один из видов отходов данного производства реализуется инновационному малому предприятию (г. Томск), на базе которого синтезируется окисленный АПП на опытно-промышленной установке по непрерывной технологии в объеме 400 тон в год с 2005 года. В зависимости от условий окисления нами производится три вида марочной продукции, различной по степени окисления:

·  ОАПП-Н - низкоокисленный АПП, полученный при 1800С имеем средневязкостную молекулярную массу (ММ) в пределах 28-30∙103 и содержит 0,27-0,31 % мол. карбонильных групп;

·  ОАПП-С - среднеокисленный АПП полученный при 2000С имеет средневязкостную ММ 12-15∙103 и содержит 0,46-0,50 % мол. карбонильных групп;

·  ОАПП – В – высокоокисленный АПП полученный при 2500С, имеем средневязкостную молекулярную массу (ММ) 5-8∙103 и содержит 0,95-1,0% мол. карбонильных групп. Динамическая вязкость расплава атактического полипропилена окисленного указанных марок при 180°С не превышает 200 СПз. Атактический полипропилен окисленный марок ОАПП-Н. ОАПП-С, ОАПП-В выпускается в виде прямоугольных или цилиндрических моноблоков упакованных в полиэтиленовые мешки или гофрокоробки с антиадгезионным вкладышем массой от 10 до 30±1,0 кг.

В шестой главе изложены результаты геоэкологической оценки воздействия АПП и ОАПП на окружающую среду с использованием физико-химических методов анализа (рис. 4). Необходимость рассмотрения экологических, физико-химических, социальных, а также частных проблем в области экологии при производстве, потреблении и утилизации полимерной продукции не вызывает сомнения. Нами была проведена геоэкологическая оценка воздействия АПП и ОАПП на окружающую среду с использованием физико-химических методов анализа. На основании анализа литературных данных и нормативной документации нами были определены химические вещества, миграция которых возможна из АПП и ОАПП в окружающую среду в процессе их эксплуатации.

Рис. 4. Схема проведенных геоэкологических исследований.

При анализе почвенных проб (табл. 3) и водных экстрактов содержание тяжелых металлов (хрома, меди, свинца, цинка, титана, алюминия) не выходит за пределы ПДК, что свидетельствует об отсутствии геоэкологической опасности загрязнения почв и грунтовых вод элементами (катализаторами) вносимыми с объектом.

Таблица 3.

Среднее содержание тяжелых металлов в почве экспериментальной площадки за четырех летний период

Результаты паразитологического, микробиологического исследований в совокупности с измеренными значениями БПК и ХПК, значения которых не превышают нормативы согласно существующей на сегодня санитарно-гигиенической нормативной базе, свидетельствуют о геоэкологической безопасности данного вида отхода производства.

Также нами исследовались параметры воздействия битума нефтяного дорожного БНД 90/130, модифицированного низкоокисленным АПП на компоненты окружающей среды: миграция химических веществ в воздушную среду (выполнялось с использованием климатической камеры, в которой создавались условия, такие как насыщенность материалом, температура, влажность, скорость движения воздуха и воздухообмен, максимально приближенные к условиям эксплуатации), миграция химических веществ в водную среду и почву и токсикологическая опасность БНД/ОАПП (для получения информации о подвижности входящих в состав БНД/ОАПП химических веществ готовили вытяжки из исследуемого материала). Согласно полученным результатам композиция БНД/ОАПП относится к 4 классу опасности малоопасная (приложение 7 к СП 2.1.7.1366-03) (табл. 4).

Таблица 4.

Результаты измерений массовых концентраций химических веществ в выходящем из камеры воздухе.

По результатам химического анализа рассчитали ориентировочный водно-миграционный показатель для водного (ОВМПв) и буферного (ОВМПб) экстракта (п.5.5.2. СП 2.1.7.1386-03). Значения ОВМПв и ОВМПб составили 5,9 и 23,4 единицы соответственно. По значению величины ОВМПб композиция БНД/ОАПП-Н относится к 3 классу опасности. По результатам биотестирования композиция БНД/ОАПП-Н относится к 3 классу опасности (Приказ МПР РФ ) (табл. 5).

Таблица 5.

Результаты химического анализа вытяжек из БНД/ОАПП-Н.

Примечание:* – вещество не обнаружено применяемыми методами исследования.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3