Ανάκτηση PVC και πλαστικοποιητών από χρησιμοποιημένα δάπεδα PVC

Χρίστου, Άντια; Christou, Antia

dc.contributor.author	Χρίστου, Άντια	el
dc.contributor.author	Christou, Antia	en
dc.date.accessioned	2016-09-12T11:37:11Z
dc.date.available	2016-09-12T11:37:11Z
dc.date.issued	2016-09-12
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43484
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13247
dc.rights	Default License
dc.subject	Δάπεδα	el
dc.subject	Πλαστικοποιητές	el
dc.subject	Επιλεκτική Διάλυση/Ανακαταβύθιση (ΕΔΑ)	el
dc.subject	Προσομοίωση ASPENHYSYS	el
dc.subject	PVC	en
dc.subject	Floorings	en
dc.subject	Selective Dissolution/Precipitation (SDP)	en
dc.subject	Plasticizers	en
dc.subject	ASPENHYSYS simulation	en
dc.title	Ανάκτηση PVC και πλαστικοποιητών από χρησιμοποιημένα δάπεδα PVC	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ανακύκλωση	el
heal.classification	Πλαστικά	el
heal.classification	Πολυμερή	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/d081219407370d9b5b4efde32c82866772453d3b
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-05
heal.abstract	Η τεχνολογία των πολυμερών έχει εξελιχθεί σημαντικά, με αποτέλεσμα τα σύγχρονα πλαστικά να παρουσιάζουν εξαιρετικές ιδιότητες: καλή μηχανική αντοχή, δεν διαβρώνονται, εύκαμπτα ή δύσκαμπτα ανάλογα με τη χρήση για την οποία προορίζονται. Όμως δεν είναι βιοαποικοδομίσημα, πράγμα το οποίο καθιστά την ανακύκλωση των πλαστικών απορριμμάτων επιτακτική ανάγκη. Συγκεκριμένα το PVC δίνει προϊόντα με μεγάλη ποικιλία μηχανικών ιδιοτήτων. Το χαρακτηριστικό το οποίο διαφοροποιεί το PVC από τα υπόλοιπα πολυμερή είναι η ικανότητά του μέσω προσθήκης πλαστικοποιητών να διαμορφώνεται εύκολα ανάλογα με την επιθυμητή χρήση. Οι πλαστικοποιητές είναι επιπρόσθετες χημικές ουσίες οι οποίες χρησιμοποιούνται στη διαδικασία της διαμόρφωσης με στόχο να κάνουν το PVC πιο μαλακό και εύκαμπτο. Τα τελευταία χρόνια εκδηλώθηκε μια μεγάλη ανησυχία σχετικά με κάποιους πλαστικοποιητές οι οποίοι θεωρήθηκαν τοξικοί και καρκινογόνοι για τον ανθρώπινο οργανισμό. Συνεπώς κρίθηκε απαραίτητο με βάση τον κανονισμό REACH μερικοί από αυτούς να σταματήσουν να διατίθενται στην αγορά. Εφόσον, όμως, αυτοί περιέχονται σε ήδη υπάρχοντα προϊόντα, θα πρέπει να απομακρυνθούν κατά τη διεργασία της ανακύκλωσης, προκειμένου το ανακυκλωμένο υλικό να μπορέσει να επαναχρησιμοποιηθεί σε μη υποβαθμισμένα ποιοτικά προϊόντα. Η παρούσα διπλωματική εργασία ασχολείται με το πρόβλημα διαχείρισης χρησιμοποιημένων δαπέδων τα οποία περιέχουν PVC, πλαστικοποιητές (φθαλικές ενώσεις) και πληρωτικά υλικά. Στόχος αυτής της διπλωματικής είναι η ανάκτηση του PVC και η απομάκρυνση των πλαστικοποιητών, έτσι ώστε το PVC να διατηρεί τις ιδιότητες του και συνεπώς να μπορεί να επαναχρη-σιμοποιηθεί σε εφαρμογές όμοιες με αυτές του πρώτου κύκλου ζωής. Η ανακύκλωση του PVC και η απομάκρυνση των πλαστικοποιητών έγινε με τη μέθοδο της Επιλεκτικής Διάλυσης – Ανακαταβύθισης (ΕΔΑ). Η μεθοδολογία αυτή πλεονεκτεί έναντι άλλων μεθόδων, αφού διατηρεί την προστιθέμενη κατά τον πολυμερισμό αξία και μπορεί να διαχωρίσει μίγματα πλαστικών απορριμμάτων προς ρεύματα καθαρών πλαστικών με διατήρηση των ιδιοτήτων τους. Η πρότυπη μέθοδος τροποποιήθηκε με αλλαγή της σειράς εκτέλεσης επιμέρους διεργασιών και την προσθήκη εκπλύσεων, έτσι ώστε αφενός να διευκολυνθούν οι επιμέρους διεργασίες και να επιτευχθούν μεγαλύτερες ανακτήσεις τελικού προϊόντος και αφετέρου να επιτευχθούν οι προδιαγραφές απομάκρυνσης των πλαστικοποιητών. Για τους παραπάνω στόχους πραγματοποιήθηκε μια σειρά προκαταρκτικών πειραμάτων για να προσδιοριστούν οι κύριες παράμετροι οι οποίες επιδρούν στην ανάκτηση του τελικού προϊό-ντος. Έπειτα πραγματοποιήθηκαν πέντε πειράματα έτσι ώστε να μελετηθεί η επίδραση των παραμέτρων αυτών. Το πείραμα αναφοράς είχε σκοπό να προσδιορίσει την πραγματική μάζα των αδιάλυτων στερεών που περιέχει η πρώτη ύλη. Έπειτα πραγματοποιήθηκε το βασικό πείραμα στο οποίο ορίστηκαν οι παράμετροι με βάση τα αποτελέσματα των προκαταρκτικών πειραμάτων και την εμπειρία του εργαστηρίου. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν άλλα τρία πειράματα για να μελετηθεί η επίδραση της αναλογίας του διαλύτη προς το αρχικό στερεό, ο χρόνος διάλυσης και ο τεμαχισμός της ήδη τεμαχισμένης ύλης στην ανάκτηση του τελικού προϊόντος. Τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν προσδιόρισαν τις μεταβλητές και τον τρόπο με τον οποίον αυτές επηρεάζουν τη μεθοδολογία έτσι ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη ανάκτηση τελικού προϊόντος. Η διεργασία και τα αποτελέσματα προσομοιώθηκαν με χρήση του εμπορικού πακέτου ASPEN HYSYS. Υπολογίστηκαν τα κόστη της διεργασίας συναρτήσει της δυναμικότητας της μονάδας ανακύκλωσης PVC και απομάκρυνσης πλαστικοποιητών μέσω της μεθόδου ΕΔΑ. Τέλος υπολογίστηκαν το κόστος του προϊόντος και οι δυναμικότητες για τις οποίες η μονάδα είναι βιώσιμη. Συμπερασματικά, η τροποποιημένη μέθοδος απλοποίησε και επιτάχυνε σε σημαντικό βαθμό τις επιμέρους διεργασίες. Τα πειραματικά αποτελέσματα έδειξαν ότι ο χρόνος διάλυσης ήταν η κρίσιμη παράμετρος η οποία επηρέασε την ανάκτηση του πολυμερούς. Μέσω των δύο εκπλύσεων το τελικό προϊόν απαλλάχθηκε από τους πλαστικοποιητές κάτι που επιβεβαιώθηκε με μετρήσεις της θερμοκρασίας υαλώδους μετάπτωσης του. Με βάση την τρέχουσα τιμή της αγοράς του καθαρού PVC μια βιομηχανική μονάδα με δυναμικότητα μεγαλύτερη από 50.000 tn/y είναι βιώσιμη. Για μείωση του κόστους του παραγόμενου προϊόντος θα μπορούσε να γίνει αριστοποίηση του σχεδιασμού της μονάδας και καλύτερη εκτίμηση των οικονομικών δεδομένων προκειμένου να είναι πιο κοντά στην Ευρωπαϊκή πραγματικότητα καθώς και αξιοποίηση της παραγόμενης ποσότητας πλαστικοποιητών.	el
heal.abstract	The technology of polymers has developed significantly resulting to the exceptional properties that the modern plastics appear: good mechanical strength, corrosion resistant, elasticity or hardness according to the final use, etc. On the other hand the majority of them are not biodegradable, thus, the recycling of plastic waste is quite urgent. PVC is one most commonly used polymers due to its special characteristics, like the ability of adjusting the elasticity or the hardness of end products by the addition of plasticizers. Recently, there is an increasing concern regarding some plasticizers which were considered to be harmful for the human health (toxic and carcinogenic). Therefore, the regulation Reach obliged the European PVC- products industry to stop using them. Taking into account that they had been used for years, in order to recycle the PVC from those products, it is necessary to develop proper technologies that allow their separation/isolation during the recycling procedure. This dissertation deals with the management of post -use PVC loorings aiming to the recycling of a PVC/filler product–plasticizers free- that could be reused in mixture with pure PVC by the PVC flooring manufactures without considering about the Reach listed phthalates.The Selective Dissolution/Precipitation (SDP) technique was developed for the separation of polymer mixtures using different solvents and/or conditions in order to successively recover one polymer of the mixture at a time. This methodology is advantageous over other methods because it keeps the added value during the polymerization and also the properties of the polymers in the feed, since it does not cause any thermal degradation. The method was properly modified to be applied for the certain product (PVC floorings). The modification concerned the order of the filtration procedure in the process and the addition of washing steps to meet the specs foot the lasticizers concentration. In order to achieve the above aims, a series of initial experiments have taken place for the determination of the main parameters affecting the recovery of the final product. Then five final experiments were performed for the investigation of the effect of these parameters on the efficiency of the process. The quality of the recycled PVC was tested through the measurement of the glass transition temperature (Tg) using a DSC apparatus. It was demonstrated that the modification of the SDP method was successful regarding the quality and the quantity of the final product and that the most important parameter affecting the recovery of the PVC is the dissolution time. Afterwards, taken into account the experimental findings, the process was simulated using the commercial software ASPEN HYSYS in order to investigate the economics of the modified technique for PVC recovery in an industrial unit. The costs of the process and the recycled PVC unit cost ($/ton) were calculated as a function of the capacity of the unit. According to the current price of the pure PVC, an industrial unit sustainable for capacities over than 50.000 tn/y. Further reduction of the product cost could be achieved by the optimization the unit design and the valorization of the produced plasticizers. Key words:PVC, floorings, Selective issolution/Precipitation (SDP), phthalates, plasticizers, feasibility study, ASPENHYSYS simulation.	en
heal.advisorName	Μαγουλάς, Κωστής	el
heal.committeeMemberName	Μαγουλάς, Κωστής	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Μπουρουσιάν, Μιρτάτ	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων (ΙΙ)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	65 σ.
heal.fullTextAvailability	true