Επίδραση όξινης και αλκαλικής διάβρωσης στην τιμή του ζ δυναμικού για πολυχρωματικό και λευκό υαλόθραυσμα

Abstract

Το σημαντικότερο πρόβλημα στον ποιοτικό έλεγχο του υαλοθραύσματος πριν και μετά τον εμπλουτισμό του είναι ο καθορισμός του ελαχίστου μεγέθους δείγματος που απαιτείται για μία αξιόπιστη εκτίμηση της συγκέντρωσης των ξένων προσμίξεων.

Στην πράξη, σήμερα, στις μεγάλες μονάδες επεξεργασίας υαλοθραύσματος, δείγματα των 20 έως 50 κιλών λαμβάνονται από συσκευή δειγματοληψίας και αρκετές φορές ημερησίως διαχωρίζονται χειρωνακτικά. Το γεγονός ότι η ποιότητα του υαλοθραύσματος εξετάζεται με χειρωνακτική διαλογή, κάνει την αξιολόγηση τέτοιων δειγμάτων οικονομικά ασύμφορη για τις υαλουργίες λόγω του πολύ υψηλού κόστους εργασίας που απαιτεί.

Η παρούσα διπλωματική, λοιπόν, αποτελεί ένα πρώτο βήμα στην προσπάθεια εύρεσης ενός εναλλακτικού τρόπου ποιοτικού ελέγχου υαλοθραύσματος για την εκτίμηση του επιπέδου ξένων προσμίξεων, της τήρησης των προδιαγραφών ποιότητας καθώς και της χρωματικής σύνθεσης του υαλοθραύσματος. Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για την επίτευξη του στόχου αυτού ήταν ο προσδιορισμός του ζ δυναμικού, μια μέθοδος που παρά τις επιπλοκές που παρουσιάζει είναι συγχρόνως εξαιρετικά γρήγορη και φθηνή, εφόσον συγκριθεί με την μέθοδο που χρησιμοποιείται αυτή τη στιγμή από τις υαλουργίες.

Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής ως πρώτες ύλες χρησιμοποιήθηκαν φιάλες καφέ, λευκού και πράσινου χρώματος. Για κάθε χρώμα ξεχωριστά προμηθεύθηκαν φιάλες τριών κατηγοριών ποιότητας. Φιάλες νέας παραγωγής που προέρχονταν απευθείας από την γραμμή παραγωγής της υαλουργίας, φιάλες παλαιάς παραγωγής, οι οποίες προέρχονταν από τους υπαίθριους αποθηκευτικούς χώρους της εταιρίας με συνέπεια να έχουν υποστεί weathering καθώς και φιάλες που προέρχονταν από ανακύκλωση. Στη συνέχεια, μετά από κατάλληλη προεργασία οι φιάλες κονιορτοποιήθηκαν και το υαλόθραυσμα κάθε χρώματος ξεχωριστά προσβλήθηκε χημικά με διαλύματα υπερκάθαρου νερού, HCl και NaOH. Χάριν απλούστευσης έγινε η παραδοχή των ιδανικών συνθηκών όπου το υαλοθραύσμα διαφορετικού χρώματος και τύπου χημικής προσβολής εξετάζεται ξεχωριστά και ανεξάρτητα. Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι να εξετάσει το κατά πόσο είναι δυνατό μετρώντας τιμές ζ δυναμικού να εξαχθούν τα ανάλογα συμπεράσματα για το χρώμα και τον τύπο χημικής προσβολής για την ιδανική αυτή κατάσταση. Το διαβρωμένο πλέον υαλόθραυσμα οδηγήθηκε προς μέτρηση του ζ δυναμικού του, αφού πρώτα αναμίχθηκε με απιονισμένο νερό καθορισμένης αγωγιμότητας και pH. Αναλύοντας τα αποτελέσματα που προέκυψαν, συνάγεται ότι στις ιδανικές συνθήκες, είναι δυνατό με μια απλή μέτρηση ζ δυναμικού να διακριθεί το χρώμα του προς μέτρηση δείγματος καθώς και αν έχει διαβρωθεί σε υψηλή θερμοκρασία. Ακόμα, σε μικρότερο βαθμό είναι δυνατό να εξαχθούν συμπεράσματα για τον τύπο διάβρωσης.

Πρακτικά, λοιπόν, η μέτρηση του ζ δυναμικού φαίνεται να είναι ένας εναλλακτικός τρόπος ποιοτικού ελέγχου του υαλοθραύσματος στις ιδανικές αυτές συνθήκες.

The major problem in quality control of cullet before and after enrichment is to determine the minimum sample size required for a reliable estimate of the concentration of impurities.

The major process that the big cullet organizations currently use is to collect samples with weight between 20 and 50 kg, several times per day, and separate them manually. This is a very time consuming process and may lead to significant costs for the organization.

This thesis is a first step in the process of finding an alternative way to improve the cullet's quality control estimating the level of contaminants, the compliance with standards of quality and the color composition of the cullet. The analytical method used to achieve this objective was the measurement of z potential, a method that despite its complications is fast and significantly cheap in comparison to the method currently used in the industry.

For the purpose of this experiment nine bottles of three different colors and three different quality levels have been used. The colors were: Brown, White and Green while the tubes based on their quality were separated in the following three categories: unused new bottles, coming directly from the production line, unused old bottles, coming from the open areas of the factory (affected by the weather) and finally recycled bottles. After the appropriate pretreatment all bottles have been pulverized and each color separately challenged with chemical solutions of ultrapure water, HCl and NaOH.

For the sake of simplicity the assumption of ideal conditions was made, where cullet of different colour and type of etching was examined separately and independently. The aim of this thesis is to examine whether it is possible by measuring z values to draw conclusions for the colour and the type of etching for this ideal situation.

The corroded cullet led to measurement of z potential, after mixed with deionized water of specified conductivity and pH. Analyzing the results obtained, it appears that in ideal conditions, it is possible with a simple measurement of z potential values to distinguish the color of the sample and identify if it has eroded at high temperature. Still, to a lesser extent it is possible to draw conclusions about the type of corrosion.

Practically the measurement of z potential appears to be an alternative way of quality control of cullet in ideal conditions.