Абдрахманов жандос сахитбекович

Политехникалық институт

Өміртіршілік қауіпсіздігі және табиғи ресурстарды тиімді пайдалану кафедрасы

ӘОЖ 665(504.064.45) Қолжазба құқығында

6M073100– Қоршаған ортаны қорғау және өмір тіршілігінің қауіпсіздігі

мамандығы бойынша техника және технология магистрі академиялық дәрежесін алу үшін дайындалған диссертация

Ғылыми жетекшісі:

химия ғылымдарының кандидаты,

академиялық доцент

Файзуллаева М.Ф.

Қызылорда, 2012

мамандығы бойынша техника және технология магистрі академиялық дәрежесін алу үшін дайындалған диссертацияның

Қызылорда, 2012

Жұмыс Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің политехникалық институтының «Өміртіршілік қауіпсіздігі және табиғи ресурстарды тиімді пайдалану» кафедрасында орындалған.

Ғылыми жетекшісі:

химия ғылымдарының кандидаты, академиялық доцент Файзуллаева М.Ф.

Ресми оппонентті:

техника ғылымдарының докторы , доцент Абдибаттаева М.М.

Диссертация 2012 жылы «26» желтоқсанда сағат 10⁰⁰-де Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің политехникалық институтында қорғалады.

Мекен-жайы: Қызылорда қаласы, Абай даңғылы, 66 үй.

Диссертациямен Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің Ғылыми-техникалық кітапханасында танысуға болады.

Қазіргі кезеңдегі ғылым мен техниканың даму деңгейіне сәйкес әбден жетілдірілген технологияның жоқтығына байланысты, оларды өндеп құнды өнімдер алу әзірше жолға қойылмаған, сондықтан бұларды сақтауға, жоюға, тасуға, көмуге, зиянсыз түрде айналдыруға көптеген қаражат, энергия, уақыт жұмсалып отыр. Қалдықтар шығаратын негізгі көздерге өнеркәсіп, ауыл-шаруашылығы, үй-жай шаруашылығы жатады.

Екінші реттік энергетикалық ресурстарды жүзеге асыру жылу мен энергияны үнемдеумен қатар, атмосфераға бөлінетін жылу мөлшерін азайтып, қоршаған ортаны қорғауға себебін тигізеді.

Қалдықтарды қосымша шикізат ретінде тиімді пайдалану көптеген проблемалардың шешу жолдарын ашуға мүмкіндік туғызады. Қалдықтарды қайтадан колдану қоршаған ортаны қорғаумен, бастапкы материалдарды, электрэнергияны үнемдеумен, еңбек ресурстарын босатумен байланысты көптеген мәселелерді шешуге жол ашады.

Пластмасса қалдықтарын, соның ішінде сусындарға арналып пластмассадан жасалынған бөтелке қалдықтарын, сабын салғыштарды, кірлендерді әртүрлі құрылыс материалдары мен бұйымдарды алудың қолайлы жағдайларын және оған қосымша қосылған полиэтиленнің әсерін анықтау.

-пластмасса қалдықтарын утилизациялау әдісімен тиімді құрылыс материалдарын алу арқылы қоршаған ортаның антропогенді ластануын азайту

Жұмыстың ғылыми жаңалығы:

–Пластмассаларды утилизациялау арқылы бұйымдар алуда. олар өзінің біріншілік қасиеттерін сақтайды және екінші рет өндірісте қолдануға болатындығы дәлелденді.

-Құрылыс материалдары мен бұйымдарының беріктілігіне қосымша қосылған полиэтиленнің әсері анықталды.

Практикалық маңыздылығы:

-Техногенді пластмасса қалдықтарын өндірістік утилизациялау барысында полимерқұмды үй шатыры (черепица) және бұйымдар жасау арқылы антропогендік әсерін төмендету;

-Пластмасса қалдықтарынан физикалық-механикалық қасиеттері жоғары құрылыс материалдарын алудың тиімділігі;

Зерттеу обьектісі және пәні.

Пластмасса қалдықтары, соның ішінде сусындарға арналған пластмассадан жасалынған бөтелке қалдықтары, сабын салғыштар т.б.

Қорқыт ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің хабаршысы -2012.-№1 (33), 132-136 бб

Көптеген физикалық - химиялық әдістерді қолдану арқылы полимерлердің

Қайта өңделетін полимерлердің құрылыстары мен қолданылуы 1-ші кестеде көрсетілген.

Полимерлер	Құрылыстары	Қолданылуы
Полиэтилентерефталат (ПЭТФ)		Бөтелкелер, пленкалар, талшықтар
Жоғары тығыздықты полиэтилен (ЖТПЭ)		Бөтелкелер, пакеттер
Поливинилхлорид (ПВХ)		Трубкалар
Төменгі тығыздықты полиэтилен (ТТПЭ)		Пакеттер, пленкалар
Полипропилен (ПП)		Тамақ өнімдері үшін қаптаулар, пленкалар
Полистирол (ПС)		Көбік түзуші
Полиметилметакрилат (ПММА)		Жол белгілері үшін бояу
Поликарбонат (ПК)		Әшекей
Полиамид (найлон)		Талшықтар
Акрилонитрил-бутадиен-стирол сополимері (АБС-пластигі)		Автокөлік бөліктері

Бас тізбектегі фениленді топ скелетке қаттылық қасиет береді, сонымен қатар шынылану және балқу температурасын жоғарлатады.

ПЭТ-аморфты немесе кристалды күйлерде болу қасиетіне ие. Кристал- данудың mах жылдамдығы ~170⁰С- та байқалады (2-ші кесте). Деструкция полимерлі тізбектің бойымен статистикалық түрде жүреді. Негізгі ұшатын өнімдер - терефталь қышқылы, сірке альдегиді және көміртек монооксиді (СО). 900⁰С температурада көп мөлшерде әртүрлі көмірсутектер генерацияланады.

Негізгі ұшатын өнімдер: көміртек диоксиді (СО₂)_, көміртек монооксиді (СО) және метан (СН₄). Қайта өңдеу кезінде ПЭТ-ң тотығуын болдырмау үшін әртүрлі антиоксиданттарды қолданады.

ПЭТ-і қайта өңдеудегі негізгі мәселе–бірнеше уақыттан кейін өздігінен кристалдануы болып табылады. Мысалы, белгі қағазын желімдейтін заттар қайта өңдеу кезінде материалды түссіздендіруі, мөлдірлігін жоғалтады және қалған ылғал полимердің деструкциясына әкеледі. Өз кезегінде, ыдыраған өнім- дер материалды сарғайтады және оның механикалық қасиеттерін өзгертеді.

Жақында, ПЭТ-і пиролиз әдісімен өңдеу арқылы активтелген көмір алуға болатындығы анықталды.ПЭТ-ге ұқсас полимер–ПБТ(полибутилентерефта лат).

Мұнда этиленгликольды топ бутиленгликольды топқа алмастырылған. Бұл қасиеттерінің өзгеруіне алып келеді, жеке алғанда полярлығы, шынылану және

балқу температурасы төмендейді, ал эластикалығы жоғарлайды. Осындай жағдайларда, газдалған сусындар үшін бөтелке жасау үшін ПЭТ-ң ПЭН (поли этиленнафталат)-пен қоспасын қолдануға болады. ПЭН-қымбат материал, оның жай кристалдануы мен тез ескіру эффектісі төменділігімен ерекшеленеді.

Жоғарыда көрсетілгендей, полиэтилентерефталат пен полиэтиленнің балқу температурасы әртүрлі болуына байланысты процесстің жүруінің оптималды жағдайлары зерттелді. Нәтижелер 3,4,5-кестелерде көрсетілген:

3-ші кестеде температураның әсері анықталды. Жоғары температурада газ мөлшері 55,2 %, ал сұйық мөлшері 33,2 % құрайды. ПЭТФ пен ПЭ- процесі үшін тиімді оптималды температура 673 К, себебі сұйық мөлшері 37,2 құрайды.
Кесте 3-Полиэтилентерефталат пен полиэтилен процесіне температура әсері

( ПЭТФ:ПЭ =1:1, τ = 15 мин )

4-ші кестеде ПЭТФ пен ПЭ-нің арақатынасындағы оптималды жағдай көрсетілген. ПЭ-нің мөлшерін жоғарлатқанда сұйық зат мөлшері 39,1 және 40,3–ке тең болды, ал бұл алынатын құрылыс материалдарының беріктілігін басқа қатынастарға қарағанда төмен болады.

( T = 673 K, τ = 15 мин )

Ал ПЭТФ пен ПЭ-нің арақатынасын 1:1 алғанда беріктілігі жоғарлайды, яғни осы процесс үшін оптималды жағдайы 1:1 тең екендігі анықталды.

(T = 673 K, m_ПЭТФ. = 15г, m_ПЭ = 15г)

5-ші кестеден көріп тұрғанымыздай, ПЭТФ пен ПЭ-нің әсер ету уақыты 15 минут. Себебі сұйықтың мөлшері 52,2%-ды құрайды. Температураны көтерген- де газ мөлшері 46,0%-ға жоғарлайды. Газ мөлшерінің жоғарлауы құрылыс материалдарын алу үшін тиімді емес.

Ұсақ толтырғышқа-құмды кварц жатады ГОСТ 8735-88 бойынша құмның физикалық-механикалық сынақтардың нәтижелері кестеде көрсетілген.

Кесте 6-Газдар құрамының қысқаша сипаттамасы

Өнім атаулары	Өнім сипаттамалары	Қолданылу аймақтары
Газдар	Түссіз, олефиннің иісі тектес Метан 35,4% Этан 14,8% Пропан 5% Сутек 17,7% Көміртек (IV) оксиді 4,9% Көміртек (II) оксиді 4,2% Тығыздығы, г/см3: 1,8120 Жану жылуы 48 МДж/кг	Технологиялық мүдделерге қолданылады

Нәтижеде көрсетілгендей құм орташа түрге жатады, оның ірілігі М_ір= 2,4-ке тең, 0,63 мм өлшемді електе толық қалған қалдық 42,5% тең. Борпылдақ-үйілген күйдегі іске аспайтындығы 44% құрайды, анықталуы қиын шаңды және батпақты қоспаның құрамы 1,8%. Көрсетілген құм ГОСТ 8736-94 және ГОСТ 26633-91 талабына сай келеді және қолдануға болады.

Кестеде көрсетілгендей физикалық-механикалық қасиеттері бойынша құм құрамындағы пластмасса қалдығының мөлшері (ПЭТФ:ПЭ) құрамы мен құм мөлшері 1:1:2 болғанда орташа беріктілігі жоғары болады, яғни пластмасса

қалдықтарының құрамындағы полиэтиленнің мөлшері жоғарлайды, бұл құрылыс материалдары мен бұйымдарының физикалық қасиеттерін жақсар- тады. Егер полиэтилен мөлшерін одан да жоғарлататын болсақ, құрылыс материалының қасиеті (орташа беріктілігі) төмендейді, себебі құрамында жалпы пластмасса мөлшері құмға қарағанда артады, пластмасса қалдықтары- ның мөлшері жоғарлап орташа беріктілігі 431 кг/см³.

Жоғарыполимерлі қосылыстардың құрылымының өзгеруі себебтерін және полимер материалдарының қасиеттерін рентгендіфазалық және дифференциалды-термиялық анализ әдісін қолданып зерттелді.

Қоршаған ортада көп тараған пластмасса қалдықтарының ішіндегі полистирол, полиэтилен, полипропилен және политилентерефталаттарды қасиеттері анықталды.

Азықтық азық-түлікті тоғанақтауда полистирол және полипропиленді, сондай-ақ, оларды бір пайдалануға арналған ыдыстар мен асханалық құралдарын таярлау үшін де қолданады.

Жұмсақ пакеттерді және үлдірлер өндірісінде полиолефиндер - полипропилен негізінде полиэтилен және композиттер басымдылық жасайды.

Полимерлік азықтық шөлмектің өндірісінде полиэтилентерефталат қолданылады. Жоғарыда келтірілгендей әртүрлі пластмасса қалдығының рентгендіфазалық анализдің (РФА) көмегімен дифракциялық қисыктары алынды.

Зерттелетін полиэтилентерефталат үшін толқын ұзындығы 1,721-1,887-3,078-4,04 Å шоқысына характерлі. Ең көп шоқының толқын ұзындығы 3,078-4,04 Å эталонды полиэтилентерефталатқа (~3,44 Å) сай келеді. Шоқының дифракциялық қисығының тарқалуы кесімді құрылымның қабаттасуына лайықты. Дифракциялық қисық рентгенограмма қисығы ретінде көрсетілген. Олардың толқын ұзындығының шоқы характері 2,468-3,707 Å сай келеді.

Рентгенограмма қисығының анализ нәтижесі бойынша, пластмасса қалдықтарындағы полимер құрылымының сақталғандығын дәлелдейді. Демек, зерттелетін полимерлер мен бастапқы полимерлер құрылымының мінездемесі бірдей екендігі анықталды. Диференциалды-техногенді анализ әдісі арқылы химиялық берік материалдарды алу шарттарының артықшылықтары дәлелденді. Олай болса, ерітілген полиэтилентерефталатты суытқанда толықтай аморфты полимер түзіледі

–Экструзия, бұл алдын ала және негізгі қыздыру зоналары арқылы өтетін пластмассаның майдаланған қалдықтарының түйіршіктенуі; экструзиялық машина (экструдерде)температурасы 230 ºС-ға жетеді;

-Композициялық құрамды шнекті араластырғышта 200-210 ºС температурада қыздыру арқылы араластырғанда, майдаланған полимердің толтырғышпен (құммен) қоспасы берілген арақатынастарда, суық араластыру үдерісінен өткеннен кейін сыйымдылыққа түседі.

– Стол үстінде температурасы 190ºС - ға тең ыстық қоспаны және дайын қоспаны өлшеу;

–Температурасы 100-150 ºС-ты құрайтын ыстық полимерқұмды қоспаны пресстеу қондырғысында формаға келтіреді

Еңбекті қорғауға сай жоғарыда көрсетілген технологиялық процесстердің басқыштарында ауа сорғыш қондырғы орнатылған, ол вентиляциялық жүйеге жалғанған.

Дифференциалды термиялық анализде пластмасса қалдықтарының нәтижелері бойынша, 150-250 ºС  температура аралығында массасының азаюы көрінбейді, бірақ ПХДД и ПХДФ эмиссиясы бар екендігі анықталды. Олар вентиляциялық жүйе арқылы атмосфераға жіберілді. Улылық коэффициентінің көп мөлшері (Г₁) экструдер көзінде, ал аз мөлшері пресстеу кондырғысында (0,3 пг/м³) болатындығы анықталды. Ал индекстің жиынтық улылығы (Г₃)1,84г/м³ ке жетеді.

Жоғарыда көрсетілген температура аралығында бөлінетін органикалық ластаушылар дәрежесі нақты заңдылықтармен анықталады, яғни темпера- тураны жоғарлатқан сайын полимер қалдықтарының жұмсақталуынан ПХДД және ПХДФ концентрациялары көтеріледі де қоршаған ортаның улылығы жоғарлатады. Жұмыс зонасында СОз нің максималды концентрациясы экстру- дер үшін 0,3 пг/м³, шнекті араластырғышта-0,27 пг/м³, ыстық қопа столында–0,2пг/м³; пресстеу қондырғысында-0,15 пг/м³ құрайтындығы анықталды.

Алынған нәтижелер бойынша математикалық сызықтың полимерқұмды қоспаның температурасы және бөлінетін ластаушы заттар концентрацияларың қатынасы есептелінді.Келесі теңдеумен характерленеді:

мұндағы:

Жылына 10055м² қуаттылығымен бұйым өндіретін ППЧ өндірісінде ауа бассейніндегі СО₃–ның максималды концентрациясы ОНД-86-мен бекітілді, ал шектеулі рұқсат етілген шығарындыларының мәндері бұл ретте 2,9-10^-8мг/м³ құрайды.

Көрсетілгендей, ұсынылып отырған технологиялық жұмыста жылына 151,2-10^-8т СО_З газы бөлінеді, ППЧ өндірісінің технологиясының экономикалық тиімділігі жылына 3,9 млн. тг. болатын болса, онда экологиялық-экономикалық шығын жылына 1748,9 т құрайды

Қоқыс жағатын зауыттардың жұмыстарын салыстырғанда экологиялық-экономикалық шығын жылына 175 млн. теңгені құрайды, бұл ретте пластмасса қалдықтарын жағудың экономикалық тиімділігі жоқтың қасы.

2.Құрылыс материалдарын мен бұйымдарын алудың оптималды жағдайлары анықталды.

3.Қосымша байланыстырғыш ретінде қосылған полиэтиленнің ролі мен физикалық- механикалық қасиеттері зерттелді.

4.Полиэтиленді қосымша байланыстырғыш ретінде қосканда алынған бұйымдардың беріктілігі анықталды.

5.Қатты тұрмыстық қалдықтар құрамында пластмасса қалдықтарының мөлшері жоғары болатындығы анықталды.

6.Анализ нәтижесінде бастапқы пластмасса қалдықтары мен өңделген қалдықтардың қасиеттері өзгеріссіз болатындығы зерттелді.

7. Күн санап артып келе жатқан тұрмыстық және өндірістік қалдықтарды кәдеге жарату барысында жасалған зерттеу жұмыстары қалдықсыз технология жасауға мүмкіндік береді.

Диссертация нәтижелерін нақты қолдану бойынша ұсыныстар мен келтірілген мәліметтер. «Экология» мамандығының арнайы пәндерін оқытуда ЖОО-ң оқытушылары, тұрмыстық қалдықтарды зарарсыздандыру тәсілдерін жетілдірумен айналысатын ғылыми-зерттеу институттарының инженерлік-техникалық жұмысшылар пайдалануы мүмкін.

Өндіріске енгізу тиімділігін техникалық-экономикалық және экологиялық бағалау. Диссертациялық зерттеулер нәтижесі негізінде, полигонда және қалдық сұрыптау орнында қатты тұрмыстық қалдықтарды зарарсыздандыру және зиянды әсерлерін барынша азайту тәсілдері «Ыбрайхан К-ЛТД» жауапкершілігі шектеулі серіктестігіне енгізу үшін ұсынылды. Технологияны енгізу іс-шараларының нәтижесінен түсетін жылдық қаражат экологиялық-экономикалық жағынан тиімді.

Диссертацияның мазмұны мынадай басылымда жарияланды:

Аубакиров Е.А.,Файзуллаева М.Ф.,Алданов А.А.,Абдрахманов Ж.,Досаев Н.Л. Вторичная переработка резиносодержащих и пластмассовых отходов с применением каталитических гидрогенизационных процессов. //Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің Хабаршысы. -2012.- №1 (33), -132-136 бб

на реферат диссертации на соискание академической степени магистр техники и технологии по специальности

6M073100-Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды
Абдрахманов Жандос Сахитбекович
Вторичная переработка пластмассовых отходов при получения и использования строительных материалов
Диссертационная работа «Вторичное использование пластмассовых отходов для получение строительных материалов» состоит из реферата, введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, выводов, заключения и списка использованных источников. Общий объем работы составляет 75 страниц печатного текста, включает 11-рисунков, 15-таблиц. Список цитируемой литературы содержит 123 наименований.

Ключевые слова: полимер, полиэтилентерефталат (ПЭТФ), ПЭ, пластмасса, рециклинг, цеолит, полиолефин, пластификация, вулканизация, модификация, адгезия, композиция, поликонденсация.

Объект исследования– отходы пластмасс.

Предметом исследования  являются эколого-экономическая оценка воздействия на окружающую среду отходов пластмасс и установление пути их утилизации в производство строительных изделий.

Цель работы:

-снижение антропогенного загрязнения окружающей среды пластмассовыми отходами их утилизации с получением эффективных строительных изделий.

–установлена зависимость температуры плавления пластмасс от температуры нагрева

–подтверждено, что пластмассы в готовых изделиях в результате их утилизации сохраняют свои первоначальные свойства и дает возможность для повторного их вовлечения в производство;

Практическая ценность заключается:

–существенном снижении антропогенного воздействия техногенных отходов пластмасс путем внедрения разработанной технологии утилизации в производство полимерпесчаной черепицы;

–в получении эффективного строительного изделия из отходов пластмасс, характеризующихся улучшенными физико-механическими свойствами;
Summary

an abstract of the thesis for the academic degree of Master of Engineering and Technological Sciences, specialty

6M073100- safety and environmental protection
Abdrakhmanov Zhandos Sahitbekovich
Recycling of plastic waste in the production and use of building materials
The thesis is " Recycling of plastic waste in the production and use of building materials" consists of abstract, introduction, literature review, experimental part, results and discussion, conclusions, opinions, and a list of sources used. The total volume of 75 pages of text, includes 11 figures, 15 tables. The list of references contains 123 items.
Keywords: polymer, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene, plastic, recycling, zeolite, polyolefin, plastic coating, curing, modification, adhesion, composition, polycondensation.
The object of study - waste plastic solid waste.

Subject of research are economic evaluation of the environmental impact of plastic waste and the establishment of the way of their utilization in the production of building products.

-reduction of anthropogenic pollution plastic waste recycling to provide efficient building products.

The dependence of the melting temperature of the plastic heat

Confirmed that the plastic in the finished product as a result of their utilization retain their original properties and allows them to re-engage in the production;
Practical value is:

-Significant reduction of human impact of man-made plastic waste through the implementation of the technology utilization in the production of polymer-tiles;