Trong những năm gần đây con người đang đứng trước nguy cơ khủng hoảng vì nguồn nhiên liệu nói chung và nhiên liệu hóa thạch nói riêng. Bên cạnh đó, việc đốt cháy nhiên liệu phục vụ cho nhu cầu sản xuất và đời sống đã thải vào bầu khí quyển một lượng lớn các khí gây hiệu ứng nhà kính đáng kể, nhất là CO2. Trước tình hình đó, việc tái chế các vật liệu đã qua sử dụng góp phần giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn nguôn liệu và vấn đề ô nhiễm môi trường là việc hết sức cấp bách.Polyethylene terephthalate (PET) là một trong những loại vật liệu phổ biến được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực với tốc độ tăng rất nhanh. Với phạm vi sử dụng rộng, PET hầu như dần thay thế các loại vật dụng truyền thống khác như gỗ, sứ, thủy tinh... Vì mức độ tiêu thụ nhựa PET ngày càng nhiều, vòng đời sử dụng tương đối ngắn nên hàng năm lượng rác thải từ nhựa PET thải ra môi trường là rất lớn. Do vậy, việc ứng dụng công nghệ tái chế hoặc tái sử dụng nhựa PET phế thải là hết sức cần thiết, góp phần ngăn ngừa ô nhiễm môi trường, đồng thời hạn chế khả năng khai thác nguồn tài nguyên. Việc tìm hiểu các phương pháp tái chế PET cũng như khả năng, phạm vi ứng dụng PET tái chế là vấn đề cần quan tâm nhất hiện nay.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC TIỂU LUẬN MÔN KỸ THUẬT XỬ LÍ MÔI TRƯỜNG TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU ĐỀ TÀI: TÁI CHẾ VẬT LIỆU PET HVTH: NGUYỄN TRƯỜNG SINH MSHV: 1570713 GVHD: PGS TS NGÔ MẠNH THẮNG Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 MỤC LỤC LỜI GIỚI THIỆU Trong năm gần người đứng trước nguy khủng hoảng nguồn nhiên liệu nói chung nhiên liệu hóa thạch nói riêng Bên cạnh đó, việc đốt cháy nhiên liệu phục vụ cho nhu cầu sản xuất đời sống thải vào bầu khí lượng lớn khí gây hiệu ứng nhà kính đáng kể, CO Trước tình hình đó, việc tái chế vật liệu qua sử dụng góp phần giải vấn đề thiếu hụt nguồn nguôn liệu vấn đề ô nhiễm môi trường việc cấp bách Polyethylene terephthalate (PET) loại vật liệu phổ biến ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực với tốc độ tăng nhanh Với phạm vi sử dụng rộng, PET dần thay loại vật dụng truyền thống khác gỗ, sứ, thủy tinh Vì mức độ tiêu thụ nhựa PET ngày nhiều, vòng đời sử dụng tương đối ngắn nên hàng năm lượng rác thải từ nhựa PET thải môi trường lớn Do vậy, việc ứng dụng công nghệ tái chế tái sử dụng nhựa PET phế thải cần thiết, góp phần ngăn ngừa ô nhiễm môi trường, đồng thời hạn chế khả khai thác nguồn tài nguyên Việc tìm hiểu phương pháp tái chế PET khả năng, phạm vi ứng dụng PET tái chế vấn đề cần quan tâm 5 CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm nhựa PET Nhựa (hay gọi chất dẻo polymer) hợp chất cao phân tử chứa đơn vị tái lặp suốt chiều dài mạch, dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại vật dụng đời sống ngày sản phẩm công nghiệp Nhựa phế thải sản phẩm, vật liệu nhựa bị loại sản xuất tiêu dùng Một số loại nhựa phế thải làm nguyên liệu ngành tái chế nhựa nhiệt dẻo PET, PE, PP, PS Nhựa nhiệt dẻo nhóm vật liệu Polymer có khả lặp lại nhiều lần trình chảy mềm tác dụng nhiệt trở nên đóng rắn (định hình) làm nguội Trong trình tác động nhiệt thay đổi tính chất vật lý phản ứng hóa học xảy Với đặc tính mà nhựa nhiệt dẻo có khả tái sinh nhiều lần, mà phế phẩm phát sinh trình sản xuất tiêu dùng có khả tái chế Polyethylene terephthalate (được gọi PET, PETE PETP PET-P), có công thức hóa học hình 1.1 PET nhựa nhiệt dẻo, thuộc loại nhựa polyester dùng tổng hợp xơ sợi, vật đựng đồ uống, thức ăn loại chất lỏng; ép phun để tạo hình thường kết hợp với xơ thủy tinh PET số nguyên vật liệu sử dụng việc sản xuất sợi thủ công Hình 1.1: Công thức hóa học polyethylene terephthalate Các đặc tính PET định trình xử lý nhiệt, tồn hai dạng: vô định hình dạng kết tinh Monomer PET tổng hợp phản ứng ester hóa acid terephthalic ethylene glycol, phản ứng transester hóa ethylene glycol dimethyl terephthalate, với methanol sản phẩm phụ [1] 6 Ở dạng vô định hình (amorphous), phân tử PET xếp trật tự, không theo quy luật nào, hình thái ngoại quan suốt Ở dạng kết tinh (crystalline), phân tử xếp theo trật tự định Ngoại quan đục (không suốt) Tính chịu nhiệt độ bền cao so với dạng vô định hình Cấu trúc kết tinh hình thành hai chế: Dùng nhiệt định hướng cách kéo học Dạng bán kết tinh (Semi-Crystalline) Ngoại quan đục (không suốt), Cấu trúc tinh thể có 50% kết tinh (crystalline) PET polyeste mạch thẳng, có độ định hướng lớn có kết cấu chặt chẽ, khó bị thủy phân, bền học cao, có khả chịu lực xé, chịu mài mòn cao, tương đối cứng giãn bị tác động ngoại lực Khi cháy tạo lửa màu vàng tiếp tục cháy cách ly khỏi lửa Độ bền kéo màng PET tương đương màng nhôm gấp ba lần màng polycarbonate màng polyamide Ở nhiệt độ thường polyme vô định hình có độ định hướng cao, suốt, nhiệt độ gần 80˚C xuất kết tinh mờ đục PET có độ hòa tan bé dung môi hữu hoàn toàn không thấm nước, thấm khí thấp PET bền nhiệt, cấu trúc hóa học mạch PET chưa bị biến đổi 200 ˚C, nhiên nhiệt độ khoảng 70˚C làm biến dạng co rút màng PET Bền hóa học (cả HF), H 3PO4, CH3COOH, axit béo không bền với HNO3 H2SO4 đậm đặc (do tác dụng với gốc este) 1.2 Rác thải nhựa PET Khái niệm tái chế Tái chế hoạt động thu hồi lại từ chất thải thành phần sử dụng để chế biến thành sản phẩm sử dụng lại cho hoạt động sinh hoạt sản xuất[3] Có hai trình tái chế tái chế vật liệu bao gồm hoạt động thu gom vật liệu tái chế từ rác thải, xử lý sử dụng vật liệu để sản xuất sản phẩm thu hồi nhiệt bao gồm họat động sản xuất lượng từ rác thải nhựa PET tái chế sản phẩm trình sản xuất chế tạo từ nhựa PET qua sử dụng PET sau sử dụng thu gom phân loại sở tái sinh, làm đóng thành kiện hay cắt nhỏ thành dạng vảy [4] Thông thường có thông tin tính chất PET tái chế (RPET), sản phẩm sau tái chế thường khó xác định tính chất thành phần vật liệu Từ tổng hợp đưa vào sản xuất quy mô công nghiệp vào năm 1940, sản lượng nhựa PET sản xuất tiêu thụ năm tăng, đồng thời chất thải PET tăng đáng kể Theo thống kê Euromonitor International, năm 2011 có khoảng 446 tỉ chai PET sử dụng toàn giới, tăng 30% so với năm 2006 Ba phần tư số sử dụng ngành công nghiệp nước giải khát Đến năm 2015, Euromonitor International dự tính thị trường đóng gói đồ uống toàn cầu tiêu thụ khoảng 1.31 nghìn tỉ chai, tái chế chai PET vấn đề cấp thiết không yếu tố kinh tế mà yếu tố môi trường Ở Việt Nam, năm khoảng tỉ chai PET sản xuất tiêu thụ, tái chế chúng tiết kiệm khoảng 36 tỷ đồng/năm cho vấn đề xử lý rác thải nhựa [1] Với ưu điểm tính chất hóa lý độ bền cao, khối lượng nhẹ, ngoại quan đẹp, chống thấm khí tốt, trơ, giá thành thấp, nhựa PET ngày sử dụng rộng rãi công nghiệp Cụ thể, hầu hết chai nước giải khát làm từ nhựa PET Bảng 1.1: So sánh nhựa PET nguyên sinh nhựa PET tái chết ST T Thông số Pet nguyên sinh Pet tái chế Khối lượng phân tử trung 4 3.2x10 – 4.2x10 bình Mw (g/mol) 4 2.9x10 – 3.8x10 Nhiệt độ nóng chảy Tm (˚C) 245 – 250 226 – 240 Năng lượng Tiêu tốn nhiều Tiêu tốn Giá thành hạt nhựa(VNĐ/tấn) 27- 28 triệu Phạm vi ứng dụng 13-24 triệu Dùng cho mặt Dùng cho mặt hàng cao cấp hàng thứ cấp Nguồn: Tái chế nhựa polyethylene terephthalate (pet) ứng dụng nhựa qua tái chế Tuy nhiên nhựa PET khuyết điểm, hạn chế lớn có nhiệt độ nóng chảy cao giới hạn nhiệt độ sử dụng sản phẩm nhựa PET lại thấp (chỉ khoảng 65°C) Điều khắc phục cách biến tính hóa học thông qua việc đưa vào monomer mạch vòng xử lý nhiệt sản phẩm sau gia công để tăng độ kết tinh điều làm tăng đáng kể giá thành Sự hạn chế nguyên nhân chai PET dùng chứa nước ngọt, bia sử dụng lại [2] Ở nước ta vấn đề xử lý nhựa PET thải chưa quan tâm nguy từ rác thải tăng nhanh Hiện việc thu gom, phân loại, xử lý nhựa PET thải nước ta diễn cách tự phát, lợi ích kinh tế Bên cạnh đó, sở tái chế có dấu hiệu ô nhiễm đất, nước không khí ảnh hưởng đến môi trường sống cộng đồng Trước thực trạng đó, không chủ động tìm biện pháp xử lý, tái chế PET thải phù hợp chúng thực trở thành mối lo ngại lớn nước ta So với PET nguyên sinh, tính chất PET tái chế thấp khối lượng phân tử trung bình, độ nhớt, nhiệt độ nóng chảy độ dãn dài Nhưng không mà PET tái chế thiếu thị trường tiêu thụ PET sau tái chế ứng dụng rộng rãi đời sống sử dụng thổi chai mới, thùng chứa, sợi thảm, màng nhựa [5]… xây dựng PET ứng dụng để sản xuất nhựa đường bê tông hỗn hợp [6] Bên cạnh đó, với thành phần nguyên liệu, lượng giá thành hạt nhựa đầu sản phẩm tương đối thấp so với PET nguyên sinh Nhưng việc tiêu hao lượng hạn chế lưu lượng khí thải NO2, SO2, bụi, dioxin khí độc khác [7] môi trường cho thấy giải vấn đề lo ngại toàn cầu có ý nghĩa thực tiễn hoạt động sản xuất ngành nhựa giúp giảm thiểu chất thải từ chai nhựa PET, bảo vệ môi trường, mang lại lợi ích kinh tế cho ngành nhựa giảm chi phí chôn lắp tiết kiệm lượng 9 Hình 1.1 Nhu cầu bao bì nhựa PET tái chế Nguồn: Recycled PET (rPET) in Retail Packaging 10 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÁI CHẾ NHỰA PET PET xem loại nhựa dễ tái sử dụng nhất, phế liệu PET có giá trị cao, đứng sau nhôm Thông thường chai nước có dung tích lít chứa khoảng 1g polyolefin, 5g vật liệu nhãn 60g PET Những công nghệ tái sử dụng PET cải tiến đổi liên tục theo thời gian [2] Hiện nay, có nhiều phương pháp khác để xử lý PET thải chôn lấp, tái sử dụng lại tái chế Do hầu hết nhựa PET tự phân hủy sinh học nên xử lý cách đốt chôn lấp gây ô nhiễm môi trường, thoái hóa đất, phát sinh khí độc hại gây ảnh hưởng đến sức khỏe người Do đó, tái chế PET phương pháp khả thi cho việc xử lý nhựa PET thải Đặc biệt, nguồn nguyên liệu đầu vào giá rẻ cho số ngành sản xuất khác Có hai phương pháp tái chế PET phương pháp học phương pháp hóa học Với phương pháp học, đơn thu gom, rửa sạch, băm nhỏ, sấy khô, tái gia công Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp hạt nhựa tái chế có chất lượng thấp, không xác định thành phần hàm lượng tạp chất nên PET sau tái chế có độ nhớt thấp Do đó, tái chế hóa học ngày trở nên hiệu để xử lý PET thải Hơn nữa, phương pháp mở hướng cho việc sử dụng rác thải từ nhựa PET Phương pháp hóa học gồm có: thủy phân, methanol phân glycol phân 2.1 Phương pháp hóa học: 11 Hình 1.2: Quá trình thu hồi tái chế nhựa PET thải [1] Thủy phân (hydrolysis) : tác nhân khử trùng hợp nước, xúc tác cho trình acid NaOH Phương pháp phản ứng xảy chậm, để làm acid terephthalic cần nhiều giai đoạn [2] Phương trình phản ứng thủy phân thể hình 1.3 Hình 1.3: Phương trình phản ứng thủy phân tái chế PET Methanol phân (methanolysis): tác nhân khử trùng hợp methanol nhiệt độ khoảng 200°C, trình phân tách sản phẩm phản ứng cần chi phí cao [2] Phương trình phản ứng rượu phân thể hình 1.4 12 Hình 1.4: Phương trình phản ứng rượu phân tái chế PET Glycol phân (glycolysis) : tác nhân khử trùng hợp ethylene glycol, sản phẩm phản ứng BHET (bis (2-hydroxyethyl terephthalate) làm trình lọc nóng chảy xử lý than để khử màu tạp chất [ 2] Phương trình phản ứng glycol phân thể hình 1.5 Hình 1.5: Phương trình phản ứng glycol phân tái chế PET Phương pháp thủy phân thường sử dụng phòng thí nghiệm hóa chất dễ kiếm, dễ thực hiện, thu hồi ethylene glycol acid terephthalic Acid terephthalic (1,4-dicarboxylic acid ) hợp chất hữu có công thức phân tử C6H4(CO2H)2 Acid terephtalic chất rắn màu trắng, chủ yếu dùng để sản xuất PET vài hợp chất polymer khác 2.2 Phương pháp – lý Chai PET sau sử dụng xong thu gom, rửa sạch, băm nhỏ, sấy khô tái gia công Hiện nay, có công nghệ chính: công nghệ SSP công nghệ biến tính PET 13 2.2.1 Công nghệ SSP Việc xử lý phế liệu thiết bị SSP chia phương pháp: phương pháp chân không dùng khí trơ (N2) Công nghệ SSP dùng khí N2 làm chất tải nhiệt PET thải sau trình nghiền rửa sấy nạp liệu liên tục cho máy đùn hai trục vít, hạt RPET từ máy đùn xử lý thiết bị kết tinh hóa để tăng độ kết tinh nhằm tránh tạo thành kết tụ xử lý thiết bị SSP nhiệt độ 200 – 250oC điều kiện oxy ẩm khoảng thời gian xác định (10 – 12 giờ) nhằm đạt I.V mong muốn đồng thời loại bỏ sản phẩm phản ứng (nước, ethylene glycol, acetaldehyde) tạp chất dễ bay (dung môi, chất tẩy rửa, mực in, ) Khí nitơ khô dùng làm môi trường tải nhiệt Quá trình xử lý trình không liên tục lợi điểm tạo sản phẩm khác tùy theo nhu cầu sử dụng Công nghệ SSP dùng phương pháp chân không Công nghệ SSP dùng phương pháp chân không vận hành tương tự phương pháp SSP dùng khí N2 Tuy nhiên, phương pháp xảy nhanh 14 hiệu loại bỏ nước ethylene glycol tốt hơn, chi phí vận hành thấp phương pháp dùng khí N2 2.2.2 Công nghệ biến tính phế liệu Quá trình PET-F sau rửa trộn với chất biến tính silicone lỏng thiết bị trộn 140 – 150 ˚C, thời gian khoảng 90 phút Nguyên liệu nạp liệu cho máy đùn hai trục vít Ở nhiệt độ cao, chất biến tính tạo mạch PET ngắn PET phân nhánh có khối lượng phân tử lớn Với lưới lọc mịn loại bỏ tạp chất rắn không nóng chảy Từ đó, cho M-PET không cao sau trình biến tính Tuy nhiên, độ bền tính tương đương với nhựa PET nguyên sinh 2.3 Công nghệ tái chế 2.3.1 Sơ chế nhựa phế liệu Chất lượng sản phẩm cuối có nguồn gốc từ nhựa cải thiện đáng kể tất chất ô nhiễm loại bỏ độ ẩm giảm đến mức tối đa trước đem tái chế 2.3.1.1 Tách loại nhựa 15 Trong hoạt động tái chế nhựa, điều quan trọng phải phân biệt xác loại nhựa Nếu không, gây vấn đề nghiêm trọng sản phẩm tạo xấu, chất lượng thuộc tính học yếu Nhiều loại nhựa trông giống hệt nhau, loại nhựa lại thể nhiều đặc tính vật lý hóa học khác tùy thuộc vào chất phụ gia thêm vào 2.3.1.2 Rửa Công đoạn quan trọng, phế liệu nhựa có giá cao chất lượng sản phẩm tạo tốt đẹp Nhựa làm nhiều giai đoạn khác trình tái chế như: trước, sau phân loại Nhựa cứng thường rửa lần sau chúng cắt nhỏ Phế liệu nhựa rửa tay máy Máy rửa gồm bể nước có gắn cánh khuấy chạy với tốc độ chậm Nhựa ngâm bể nước nhiều giờ, cánh khuấy hoạt động liên tục Chất bẩn (chủ yếu đất cát) lắng xuống nhựa vớt lên Nếu phế liệu bị dính dầu mỡ rửa nước nóng với xà bông, thuốc tẩy với NaOH 2.3.1.3 Phơi Hầu hết sở tái chế có qui mô vừa nhỏ, diện tích sân phơi thường không lớn Phế liệu nhựa phơi khô tay sấy khô máy Nếu phơi tay nhựa trải sân phơi nắng trở mặt đặn Loại nhựa treo thành hàng Như giảm diện tích sân phơi so với việc phải trải 2.3.1.4 Bằm nhỏ Kỹ thuật bằm nhỏ kỹ thuật chia nhỏ vật liệu nhiều cách nhằm làm tăng thêm số lượng nguyên liệu tái chế thuận lợi cho việc vận chuyển dễ dàng đưa vào thiết bị máy móc Nhựa thô sau phân loại cho vào máy bằm để bằm nhỏ Nguyên liệu đổ vào phễu phía máy bằm, lưỡi cắt xoay cắt thành nhiều mảnh nhỏ Sau đó, chúng qua vỉ lọc rớt xuống thùng chứa đặt phía 16 Hình : Máy bằm Các lưỡi cắt quay nhờ gắn motor điện phía sau, motor quay làm cho dây curoa quay Phía phễu có nắp đậy để tránh mẩu nhựa bị văng Nhựa sau nghiền nhỏ xúc vào bao để bảo quản cho vào máy đùn Nếu sau bằm, mảnh nhựa nhỏ chưa sạch, chúng đặt vào rây rửa để loại bỏ chất bẩn bụi Sau trình đẩy tạo hạt, tính dẻo đặc tính khác nguyên liệu thể hạt nhựa dẻo dai Ở nơi điện giá điện mắc, motor điện máy bằm thay bánh đà nặng dụng cụ quay tay Một hộp truyền động 4:1 kết hợp với bánh trụ tròn 2:1 cho hệ số truyền động 8:1 (lưỡi cắt bánh đà quay lần cho lần quay tay) 2.3.1.5 Kết tụ - hóa rắn Quá trình cải thiện chất lượng sản phẩm cuối Ngoài ra, làm tăng tỷ trọng nguyên liệu tạo thêm nhiều nguyên liệu vào máy đùn, tăng suất Nguyên liệu kết tụ phải sạch, tạp 17 chất ảnh hưởng đến tính chất nhựa hiển nhiên độ dẻo nhựa không đạt yêu cầu Chất bẩn cần lấy suốt trình Bên máy kết tụ có gắn lưỡi cắt quay với tốc độ cao tạo nóng ma sát Nguyên liệu thô tăng tỷ trọng chúng bị co lại Khi nguyên liệu vừa nguội, chúng trở nên rắn cắt thành hạt nhỏ, cứng Hơi nóng tăng lên pin nóng lắp quanh máy thổi nước nóng vào Quá trình làm nguội xảy nhanh cho thêm nước dùng máy thổi khí lạnh Đôi mảnh vụn qua rây để loại bỏ bụi bẩn Lưỡi cắt quay nhờ có motor điện có gắn dây curoa Nguyên liệu sau tự động trút vào bao 2.3.2 Các công đoạn hoàn thiện sản phẩm 2.3.2.1 Tạo hạt Nhựa cứng sau nghiền nhỏ nhựa xốp nguyên liệu trình đùn tạo hạt để sản xuất hạt nhựa Hạt nhựa trở thành nguyên liệu đầu vào trình ép thành sản phẩm Hình : Quy trình tạo hạt Nguyên tắc hoạt động: Nguyên liệu cho vào phễu rơi xuống khuôn đẩy, trục vít quay đẩy nguyên liệu lên phía trước Hơi nóng ma sát pin nóng lắp quanh thùng để làm mềm dẻo nguyên liệu Pin nóng, nước máy thổi khí lắp quanh 18 thùng để kiểm soát nhiệt độ Trước nguyên liệu khỏi khuôn, chúng đưa qua vỉ lưới lọc để loại bỏ mảnh cứng Khi sợi nhựa khỏi khuôn, chúng qua bể nước lạnh để rắn lại Trục lăn đưa vật liệu vào khuôn cắt để cắt thành hạt dùng làm nguyên liệu sản xuất Hạt nhựa tự động trút vào bao đặt cân Chất thải phát sinh trình cho vào máy đùn lần Năng suất trình tạo hạt phụ thuộc vào qui mô máy đùn 2.3.2.2 Chế tạo sản phẩm Một số phương pháp sản xuất sử dụng cho qui trình nhỏ để sản xuất sản phẩm cuối cùng, bao gồm: • Ép đùn (các loại ống dẫn) • Ép phun (các sản phẩm thông dụng) • Công nghệ thổi (các loại chai) • Cán (các loại túi xách nhựa) Tất phương pháp phụ thuộc vào nguồn điện Chỉ có phương pháp ép đùn có chi phí thấp, đơn giản, làm thủ công gặp cố điện Ép đùn Quá trình ép đùn giống trình tạo hạt sản phẩm cuối có dạng ống Quá trình có thêm khuôn thép có khoét lỗ để định hình sản phẩm Nguyên liệu làm nguội hoá rắn không khí, nước sinh hoạt thùng lạnh trước qua ống cắt thành đoạn thẳng Nguyên liệu sử dụng để chế tạo sản phẩm dạng ống Đầu tiên, nguyên liệu cần sấy khô, sau lọc pha trộn với chất phụ gia Chúng đưa vào phễu để vào khuôn Trục vít quay tạo nóng ma sát Do đó, ẩm nguyên liệu lại tiếp tục hạ xuống lọc lần Sau đó, chúng đẩy qua khuôn tạo ống để tạo sản phẩm cuối Ép phun 19 Nguyên liệu đưa vào phễu xuống máy đùn Trục vít quay đẩy nhựa lên phía trước pin nóng làm nóng chảy chúng Sau đó, trục vít ngừng quay để nhựa chảy dồn phía trước khuôn Khi đủ lượng nguyên liệu, trục đẩy đẩy lượng nhựa nóng chảy qua vòi phun vào khuôn thép kín Khuôn giữ lạnh để nguyên liệu nhanh chóng cứng lại Sau đó, người ta mở khuôn tháo sản phẩm ra, chuẩn bị cho mẻ Các loại máy kiểu cũ thường sử dụng piston ống bơm thay cho trục vít Hình dạng khuôn ép tùy theo loại sản phẩm sản xuất Công nghệ thổi Những đoạn ống nhựa sau đẩy khỏi máy đùn vào máy thổi chai Lúc này, khuôn khít lại để cắt thành đoạn ống với chiều cao chai Khí nén thổi vào để làm giãn nở đoạn ống theo hình dạng khuôn Sản phẩm làm lạnh chúng cứng lại tháo khỏi khuôn Công suất máy thổi khoảng 100 - 200 kg sản phẩm/ngày, tùy thuộc vào độ mạnh motor (10 - 15 mã lực) Mỗi máy cần motor để vận hành motor để làm lạnh Cán Nguyên liệu sau khỏi máy đùn có dạng ống mỏng đưa lên tháp gồm hệ thống bơm trục kéo chạy motor Khí nén thổi phồng ống nhựa mỏng Bên làm nguội ống thổi khí lạnh Khi ống nhựa qua trục kéo, cán thành Để thực trình này, có hạt nhựa chất lượng cao nhựa thô sử dụng CHƯƠNG ỨNG DỤNG CỦA PET TÁI CHẾ 3.1 Trong lĩnh vực đời sống Trong sống đại, việc sử dụng vật dụng chai nhựa, màng nylon bọc thực phẩm,ống nhựa dẫn nước… trở nên quen thuộc với đời sống người Sản phẩm nhựa trở thành phần thiếu sống 20 công nghiệp Nhựa ứng dụng phổ biến từ bao bì chứa thực phẩm đến hóa chất công nghiệp gia dụng Trên thực tế, nhựa tái chế có tính ứng dụng cao, số nơi có ý tưởng chế biến nhựa phế thải thành dầu thô, tái chế thành thảm, chế biến dầu xanh từ nhựa phế thải Các nguyên liệu sợi công nghiệp làm từ nhựa PET tái chế dùng để tạo nhiều loại sản phẩm khác quần áo, giày, khăn tắm, chăn… Những hoạt động góp phần làm giảm giá thành giúp giải vấn đề khan nguyên liệu sản xuất 3.2 Trong lĩnh vực vật liệu Một ứng dụng quan trọng PET tái chế lĩnh vực vật liệu việc sử dụng vật liệu polyme gia cố sợi thủy tinh phát triển nhanh chóng năm qua Các hợp chất cao phân tử sử dụng sợi thủy tinh cắt nhỏ dựa polyeste không no nhựa epoxy, gần vật liệu nhựa nhiệt dẻo ứng dụng chẳng hạn poly (ethylene terephthalate) (PET) Sợi thủy tinh vật liệu gia cố sử dụng nhiều nhựa nhiệt dẻo với nhiều đặc tính mong muốn chi phí thấp, cách nhiệt độ bền kéo cao, kháng hóa chất Do đó, vật liệu tổng hợp dựa nhựa nhiệt dẻo sợi thủy tinh kết hợp dễ dàng Tuy nhiên, đặc tính kỵ nước, ưa nước khác sợi thủy tinh nhựa dẫn đến độ bám dính ảnh hưởng đến tính chất học vật liệu tổng hợp Vì vậy, việc sử dụng chất phụ gia hoạt tính nhằm cải thiện độ bám dính sợi polyme 3.3 Trong lĩnh vực xây dựng PET tái chế ứng dụng xây dựng vấn đề phổ biến Việc ứng dụng PET tái chế vào xây dựng nhằm nâng cao hiệu suất cách nhiệt, cải thiện tính chất học bê tông lợi ích kinh tế môi trường Các vật liệu cách nhiệt điện cho ngành công nghiệp xây dựng ứng dụng khả thi PET tái chế Một số ứng dụng quan tâm như: Cốt vật liệu cho bê tông polyme, gạch, nhựa đường, sơn, nhằm tạo thân thiện với môi trường tránh lãng phí tài nguyên Bê tông polyme (PC) với nhiều tính tốt như: Khả chống ăn mòn, chịu nhiệt, chịu nén có độ bền kéo tốt so với bê tông thông thường (spemat.com) Vì lý này, bê tông polyme sử dụng 21 nhiều công trình cống hộp, thùng chứa chất thải nguy hại, đường rãnh, cống sàn việc sửa chữa làm lớp phủ bề mặt bê tông xi măng đường cầu bị hư hỏng Sự kết hợp nhựa PET tái chế vào bê tông polyme giúp giảm chi phí vật liệu giải số vấn đề chất thải rắn gây tiết kiệm lượng Trong thực tế, khảo sát gần xếp ứng dụng nhựa tốn yếu tố quan trọng cần thiết cho việc sử dụng Và điều làm cho thị trường tiêu thụ PET tái chế ứng dụng vào bê tông polyme có ràng buộc Chất kết dính sử dụng cho bê tông polyme bao gồm epoxy, MMA (Methyl Methacrylate), polyester không no,… nhằm cải thiện đáng kể hiệu suất Hiện nay, hỗn hợp nhựa đường polyme cải tiến hỗn hợp tương đối tốn cho lát đường Một cách để giảm chi phí công trình xây dựng làm cho chúng thuận tiện sử dụng polyme rẻ tiền, tức polyme chất thải Vì vậy, việc kết hợp nhựa phế thải PET đặc tính kỹ thuật hỗn hợp đá nhựa đường mastic (SMA) giúp tăng độ cứng hỗn hợp, nâng cao độ kháng cự, chống lại biến dạng, tăng đáng kể độ bền khả chống lún Sự kết hợp bê tông nhựa với polyme dường có tiềm lớn cho ứng dụng thành công việc thiết kế mặt đường mềm để tăng chiều dài tuổi thọ mặt đường để giảm độ dày lớp vỉa hè Gạch mosaic 100% tái chế kết hợp PET tái chế (85%) phụ gia khoáng tái chế (15%) Quá trình sản xuất tiêu thụ lượng, không thải chất ô nhiễm tạo không chất thải Mỗi mét vuông gạch mosaic ngăn chặn việc phát thải kg CO vào bầu khí loại bỏ 66 chai PET từ môi trường Gạch Mosaic độ bền cao, đẹp dễ vận chuyển Một lợi gạch Mosaic áp dụng cho vách khu vực nhà trời, chẳng hạn nhà bếp, phòng tắm, mặt tiền chí bể bơi PET tái chế polymer ngưng tụ gồm ethylene glycol (EG) axit terepththalic (TPA) sử dụng tổng hợp nhựa sơn Nhựa alkyd tổng hợp từ PET tái chế chất thay cho EG anhydrit phthalic (PA) Sau thay đổi thành phần monome nó, cuối cho thấy đặc điểm tương tự nhựa ban đầu Việc sử dụng PET tái chế tổng hợp nhựa alkyd cho thời gian khô, độ cứng khả chống mài mòn tốt so với sơn ankyd thường (A Torlakoglu, 2009) Ngoài ra, 22 việc sử dụng PET tái chế alkyd giúp tiêu thụ khối lượng PET tái chế cách đáng kể 3.4 Một số ứng dụng khác PET tái chế Phụ tùng ôtô: phủ ghế, hộp đựng pin, cánh quạt cửa, thảm lót khoang hành lý sản xuất chất liệu PET bền, đẹp, chống thấm nước, dễ vệ sinh [8] Ngoài ra, ứng dụng ngành công nghiệp điện tử (hộp công tắc điện, vỏ dây cáp điện, hình tivi…), hệ thống lọc thoát nước … 23 KẾT LUẬN Tái chế PET vấn đề cấp bách nước ta Có nhiều phương pháp tái chế PET, phương pháp có mặt tích cực hạn chế Tùy điều kiện hoàn cảnh cụ thể ta áp dụng phương pháp khác nhau, sử dụng tổng hợp nhiều phương pháp Ứng dụng PET tái chế vào nhiều lĩnh vực với mục đích đưa PET tái chế vào qui trình cụ thể tạo sản phẩm mong muốn đáp ứng nhu cầu xã hội, đảm bảo PET có đầu vào đầu Đồng thời, đóng góp đáng kể cho môi trường kinh tế từ khía cạnh khác nhau, cụ thể như: Giảm việc lạm dụng tài nguyên thiên nhiên, giảm mức độ ô nhiễm môi trường, góp phần tiết kiệm lượng tiền bạc Vì vậy, để giảm thiểu tác động tiêu cực môi trường thiên nhiên, việc ứng dụng PET tái chế điều cần thiết Bên cạnh nước phát triển Việt Nam gặp nhiều khó khăn, từ đó, việc tái chế ứng dụng PET gặp nhiều cản trở cần phải có đầu tư phát triển nghiên cứu dự án tái chế quy mô công nghiệp, với dây chuyền tái chế phù hợp với tình hình kinh tế đất nước Các dự án phải đáp ứng yêu cầu quan trọng như: Tái chế nhựa PET với sản lượng lớn hiệu tái chế cao, đảm bảo chất lượng môi trường, chất lượng sản phẩm tái chế, cạnh tranh với sản phẩm từ nhựa nguyên liệu Đồng thời tạo đầu sản phẩm từ PET tái chế giúp xã hội có sống ổn định kinh tế ngày phát triển 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Văn Phạm Đan Thủy, Nguyễn Thanh Việt, Trương Hà Phương Ân, and Đoàn Thị Ngọc Dung, "Ảnh hưởng thời gian phản ứng nồng độ dung dịch kiềm trình tái chế nhựa PET phương pháp hóa học", Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, p 40-42, 2014 [2] Phan Vũ Hoàng Giang, "Công nghệ tái sử dụng chai PET", Công ty cổ phần kỹ nghệ Đô Thành-Phòng kỹ thuật, 2008 [3] Hoàng Anh, 2006, “Luận văn Nghiên cứu đề xuất công nghệ tái chế khả thichất thải rắn plastic địa bàn TP.HCM” [4] Das, J., A Halgeri, V Sahu and P Parikh, 2007, “Alkaline hydrolysis of poly(ethylene terephthalate) in presence of a phase transfer catalyst”, Indian journal ofchemical technology: 173-177 [5] Upasani, P S., A K Jain, N Save, U S Agarwal, et al., 2012, “Chemical recycling of PET flakes into yarn Journal of Applied Polymer”, Science: 520-525 [6] Awaja, F and D Pavel., 2005 “Recycling of PET”, European Polymer Journal: 1453-1477 [7] Ali, M F and M N Siddiqui, 2005, “Thermal and catalytic decomposition behavior of PVC mixed plastic waste with petroleum residue”, Journal of Analytical [8] Panda, A K., R Singh and D Mishra, 2010, “Thermolysis of waste plastics to liquid fuel: A suitable method for plastic waste management and manufacture of value added products—A world prospective”, 248 Renewable and Sustainable Energy Reviews: 233- [...]... xuất PET và một vài hợp chất polymer khác 2.2 Phương pháp cơ – lý Chai PET sau khi sử dụng xong được thu gom, rửa sạch, băm nhỏ, sấy khô và tái gia công Hiện nay, có 2 công nghệ chính: công nghệ SSP và công nghệ biến tính PET 13 2.2.1 Công nghệ SSP Việc xử lý phế liệu bằng thiết bị SSP chia ra 2 phương pháp: phương pháp chân không và dùng khí trơ (N2) Công nghệ SSP dùng khí N2 làm chất tải nhiệt PET. .. liệu Quá trình bắt đầu từ PET- F sau khi rửa được trộn với chất biến tính silicone lỏng trong thiết bị trộn ở 140 – 150 ˚C, thời gian khoảng 90 phút Nguyên liệu được nạp liệu cho máy đùn hai trục vít Ở nhiệt độ cao, chất biến tính sẽ tạo mạch PET ngắn và PET phân nhánh có khối lượng phân tử lớn Với lưới lọc mịn có thể loại bỏ những tạp chất rắn không nóng chảy Từ đó, cho ra M -PET có thể không cao sau... tốt hơn so với sơn ankyd thường (A Torlakoglu, 2009) Ngoài ra, 22 việc sử dụng PET tái chế trong alkyd giúp tiêu thụ khối lượng của PET tái chế một cách đáng kể 3.4 Một số ứng dụng khác của PET tái chế Phụ tùng ôtô: tấm phủ ghế, hộp đựng pin, cánh quạt và các tấm cửa, thảm lót khoang hành lý được sản xuất bằng chất liệu PET bền, đẹp, chống thấm nước, dễ vệ sinh [8] Ngoài ra, còn được ứng dụng trong... lọc thoát nước … 23 KẾT LUẬN Tái chế PET là một trong những vấn đề cấp bách đối với nước ta hiện nay Có nhiều phương pháp tái chế PET, mỗi phương pháp đều có mặt tích cực và hạn chế của nó Tùy điều kiện và hoàn cảnh cụ thể ta có thể áp dụng những phương pháp khác nhau, hoặc sử dụng tổng hợp nhiều phương pháp Ứng dụng PET tái chế vào nhiều lĩnh vực với mục đích đưa PET đã tái chế vào qui trình cụ thể... và polyme 3.3 Trong lĩnh vực xây dựng PET tái chế được ứng dụng trong xây dựng là vấn đề phổ biến nhất hiện nay Việc ứng dụng PET tái chế vào xây dựng nhằm nâng cao hiệu suất cách nhiệt, cải thiện tính chất cơ học của bê tông vì lợi ích kinh tế và môi trường Các vật liệu cách nhiệt và điện cho ngành công nghiệp xây dựng là một trong những ứng dụng khả thi của PET tái chế Một số ứng dụng đang được quan... mặt tiền hoặc thậm chí bể bơi PET tái chế là một polymer ngưng tụ gồm ethylene glycol (EG) và axit terepththalic (TPA) được sử dụng trong tổng hợp nhựa sơn Nhựa alkyd được tổng hợp từ PET tái chế như là một chất thay thế cho EG và anhydrit phthalic (PA) Sau khi thay đổi thành phần monome của nó, cuối cùng đã cho thấy những đặc điểm tương tự như nhựa ban đầu Việc sử dụng PET tái chế trong tổng hợp nhựa... K Jain, N Save, U S Agarwal, et al., 2012, “Chemical recycling of PET flakes into yarn Journal of Applied Polymer”, Science: 520-525 [6] Awaja, F and D Pavel., 2005 “Recycling of PET , European Polymer Journal: 1453-1477 [7] Ali, M F and M N Siddiqui, 2005, “Thermal and catalytic decomposition behavior of PVC mixed plastic waste with petroleum residue”, Journal of Analytical [8] Panda, A K., R Singh... hoặc để giảm độ dày lớp vỉa hè Gạch mosaic 100% tái chế là sự kết hợp giữa PET tái chế (85%) và phụ gia khoáng tái chế (15%) Quá trình sản xuất tiêu thụ ít năng lượng, không thải ra các chất ô nhiễm và tạo ra không chất thải Mỗi mét vuông của gạch mosaic ngăn chặn việc phát thải 3 kg CO 2 vào bầu khí quyển và loại bỏ 66 chai PET từ môi trường Gạch Mosaic độ bền cao, đẹp và dễ vận chuyển Một lợi thế... trình phản ứng rượu phân tái chế PET Glycol phân (glycolysis) : tác nhân khử trùng hợp là ethylene glycol, sản phẩm của phản ứng là BHET (bis (2-hydroxyethyl terephthalate) được làm sạch bởi quá trình lọc nóng chảy và xử lý bằng than để khử màu và tạp chất [ 2] Phương trình phản ứng glycol phân được thể hiện ở hình 1.5 Hình 1.5: Phương trình phản ứng glycol phân tái chế PET Phương pháp thủy phân thường... dầu xanh từ nhựa phế thải Các nguyên liệu sợi công nghiệp làm từ nhựa PET tái chế được dùng để tạo ra nhiều loại sản phẩm khác nhau như quần áo, giày, khăn tắm, chăn… Những hoạt động này đã góp phần làm giảm giá thành và giúp giải quyết vấn đề khan hiếm nguyên liệu sản xuất 3.2 Trong lĩnh vực vật liệu Một ứng dụng quan trọng của PET tái chế trong lĩnh vực vật liệu là việc sử dụng các vật liệu polyme