Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trong quá trình tái chế nhựa PET bằng phương pháp hóa học

7/25/2019 Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trong quá trình tái chế nhựa PET bằng phương pháp hóa học

http://slidepdf.com/reader/full/khao-sat-anh-huong-cua-dung-moi-trong-qua-trinh-tai-che-nhua 1/73

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT ẢNH HƢỞ NG CỦA DUNG MÔI

TRONG QUÁ TRÌNH TÁI CHẾ NHỰ A PET

BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC

CÁN BỘ HƢỚ NG DẪN SINH VIÊN THỰ C HIỆN:

TS. Văn Phạm Đan Thủy Nguyễn Thanh Việt

MSSV: 2102420

Ngành: Công Nghệ Hóa Học

Khóa 36

Tháng 12/2014

WW.DAYKEMQUYNHON.UCOZ.COM WWW.FACEBOOK.COM/DAYKEM.QUY

WWW.BOIDUONGHOAHOCQUYNHON.BLOGSPOng góp PDF bở i GV. Nguy ễ n Thanh Tú



TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ----------

---------- Cần Thơ, ngày 12 tháng 12 năm 2014

PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆPNĂM HỌC 2014 – 2015

1. Tên đề tài

―Khảo sát ảnh hƣở ng của dung môi trong quá trình tái chế nhựa PET bằng phƣơng

pháp hóa học‖

2. Cán bộ hƣớ ng dẫn

TS Văn Phạm Đan Thủy, Phó Trƣở ng Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công

Nghệ, Trƣờng Đại học Cần Thơ.

3. Sinh viên thự c hiện

- Họ và tên: Nguyễn Thanh Việt

- MSSV: 210222420

- Ngành: Công nghệ Hóa Học

- Khóa: 36

4. Địa điểm thự c hiện

Phòng thí nghiệm Vật liệu Polymer - Composite, Khoa Công Nghệ, Trƣờng Đại học

Cần Thơ.

5. Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu và đề xuất phƣơng pháp tái chế hiệu quả đối vớ i chai PET phế thải có ý

nghĩa thực tiễn đối vớ i các hoạt động sản xuất của ngành nhựa nhằm: giảm thiểu chất thải

từ chai nhựa PET, bảo vệ môi trƣờ ng, mang lại lợ i ích kinh tế cho ngành nhựa và giảm

chi phí chôn lắ p tiết kiệm năng lƣợ ng.

Đề tài hƣớ ng tớ i mục tiêu ―phát triển bền vững‖ trên cơ sở k ết hợ p chặt chẽ, hài hòa

giữa phát triển kinh tế, đảm bảo tiến bộ xã hội và bảo vệ môi trƣờ ng.





6. Các nội dung chính của đề tài

Bƣớ c 1: Chai PET thải đƣợ c phân tách nhãn và nắ p chai, tiế p theo r ửa lại với nƣớ c

nhằm lại bỏ tạ p chất (đất, cát…). Sau đó, chai PET thải đƣợ c cắt nhỏ với kích thƣớ c

khoảng 8-10mm.

Bƣớ c 2: Tiến hành xử lý PET vớ i dung dịch kiềm và toluene. Quá trình đƣợ c khảo

sát vớ i các thông số nhƣ nhiệt độ, thờ i gian và nồng độ kiềm.

Bƣớ c 3: Sau quá trình xử lý kiềm PET đƣợ clàm khô ở nhiệt độ phòng 24 giờ. Đối

vớ i vớ i quá xử lý toluene thì PET đƣợ c sấy ở nhiệt độ 110 trong 12 giờ nhằm loại bỏ

lƣợ ng dung môi bám lại trong mảnh PET.

Bƣớ c 4: Mảnh PET thu đƣợ c sau quá trình trên đƣợc đánh giá tính chất của sản

phẩm bằng phƣơng pháp DSC và phổ hồng ngoại.Bƣớ c 5: Các mảnh PET đƣợ c sấy k ết tinh ở nhiệt độ khoảng 140 trong 4-6 giờ ,

nhằm loại ẩm, sau đó đƣợ c gia công bằng máy ép nóng thu đƣợ c sản phẩm dạng tấm.

Cán b ộ hướ ng d ẫ n Sinh viên th ự c hi ện

TS. Văn Phạm Đan Thủy Nguyễn Thanh Việt

DUYỆT CỦA BỘ MÔN DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG LV&TLTN





NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚ NG DẪN

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

Cán bộ hƣớ ng dẫn





NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

............................................................................................................................................................

Cán bộ phản biện





Luận văn tố t nghiệ p

SVTH: Nguyễ n Thanh Việt i

LỜI CÁM ƠN --------

Qua những năm học tậ p tại trƣờng Đại học Cần Thơ, em đã tích lũy

đƣợ c những kiến thức vô cùng quý giá và học hỏi đƣợ c nhiều điều tốt đẹ p từ

quý Thầy, Cô và các bạn trong trƣờ ng. Em sẽ cố gắng sử dụng những vốn kiến

thức này để phục vụ quê hƣơng, đất nƣớc sau khi ra trƣờ ng. Trƣớ c khi hoàn

thành luận văn này em xin chân thành gửi lờ i cảm ơn đến:

Quý Thầy, Cô trƣờng Đại học Cần Thơ đặc biệt là quý Thầy, Cô

Khoa Công Nghệ đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu xuyên suốt

quá trình học tậ p.

Các bạn sinh viên trƣờng Đại học Cần thơ đặc biệt là các bạn lớ p

Công Nghệ hóa học đã quan tâm giúp đỡ em trong học tập cũng nhƣ trong quá

trình nghiên cứu. Cha mẹ, anh chị em và những ngƣờ i thân thuộc luôn động

viên em cố gắng học tậ p.

Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực hết mình của

bản thân là nhờ sự hƣớ ng dẫn, chỉ bảo tận tình của cô Văn Phạm Đan Thủy.

Cô đã tận tình hƣớ ng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệ p của

mình. Em xin gửi lờ i cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Cô. Chúc Cô Văn

Phạm Đan Thủy và quý Thầy, Cô nhiều sức khỏe, hạnh phúc và công tác tốt.

Trân tr ọng./.

C ần Thơ, ngày tháng năm 2014

Nguyễn Thanh Việt






SVTH: Nguyễ n Thanh Việt ii

MỤC LỤC

TÓM TẮT ............................................................................................................................. v

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................... vi

DANH SÁCH HÌNH ..........................................................................................................viiDANH SÁCH BẢ NG .......................................................................................................... ix

CHƢƠNG 1 .......................................................................................................................... 1

MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .............................................................................................. 1

1.2 TỔ NG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨ U VỀ TÁI CHẾ PET ........................ 2

1.2.1 Thế giớ i ................................................................................................................. 2

1.2.2 Việt Nam ............................................................................................................... 31.3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI.................................................................................................... 3

1.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U ............................................................................... 3

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰ C TIỄ N ................................................................. 4

1.6 ĐỐI TƢỢ NG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨ U ............................................................ 4

CHƢƠNG 2 .......................................................................................................................... 5

TỔ NG QUAN....................................................................................................................... 5

2.1 SƠ LƢỢC VỀ TÁI CHẾ NHỰ A ................................................................................ 5

2.1.1 Các định nghĩa ...................................................................................................... 5

2.1.2 Nguồn gốc phát sinh và tính chất của nhựa phế thải ............................................ 5

2.1.3 Ứ ng dụng và tái chế .............................................................................................. 6

2.2 TỔ NG QUAN VỀ PET VÀ TÁI CHẾ PET ............................................................. 10

2.2.1 PET ..................................................................................................................... 10

2.2.2 PET tái chế (R-PET) ........................................................................................... 14

2.3 HOẠT ĐỘ NG TÁI CHẾ PET THẢI TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM ........... 16

2.3.1 Trên thế giớ i ........................................................................................................ 16

2.3.2 Ở Việt Nam ......................................................................................................... 18

2.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁI CHẾ PET PHỔ BIỂ N HIỆ N NAY ............................. 20

2.4.1 Tái chế hóa học ................................................................................................... 21






SVTH: Nguyễ n Thanh Việt iii

2.4.2 Tái chế bằng phƣơng pháp cơ học .................................................................... 23

CHƢƠNG 3 ........................................................................................................................ 30

THỰ C NGHIỆM ................................................................................................................ 30

3.1 NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ .......................................................... 30

3.1.1 Nguyên liệu và hóa chất ..................................................................................... 30

3.1.2 Thiết bị ................................................................................................................ 30

3.2 QUY TRÌNH THỰ C HIỆ N ...................................................................................... 31

3.3 XỬ LÝ PET BỞI DUNG DỊCH KIỀM .................................................................... 32

3.4 XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG TRO TRƢỚC VÀ SAU KHI XỬ LÝ......................... 32

3.5 XỬ LÝ PET THẢI VỚI DUNG MÔI TOLUENE ................................................... 33

3.6 XÁC ĐỊ NH PHÂN TỬ LƢỢ NG TRUNG BÌNH .................................................... 343.6.1 Công thức Mark – Houwink ............................................................................... 34

3.6.2 Đo độ nhớ t của PET ............................................................................................ 34

3.7 SẤY K ẾT TINH TẠO SẢ N PHẨM VÀ KIỂM TRA ............................................. 35

3.8 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ......................................................................... 35

3.8.1 Phân tích nhiệt vi sai DSC .................................................................................. 35

3.8.2 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR) ........................................................... 36

CHƢƠNG 4 ........................................................................................................................ 37K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬ N ............................................................................................ 37

4.1 K ẾT QUẢ XỬ LÝ PET VỚI DUNG DỊCH KIỀM ................................................ 37

4.1.1 Khảo sát ảnh hƣở ng của nồng độ và thờ i gian kiềm đến quá trình loại tạ p chất 37

4.1.2 Ảnh hƣở ng của nhiệt độ đến quá trình loại tạ p chất từ chai PET thải ................ 38

4.1.3 Ảnh hƣở ng của nồng độ kiềm đến lƣợ ng tạ p chất bị loại ra .............................. 39

4.2 K ẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢ NG TRO .......................................................... 41

4.3 K ẾT QUẢ ĐO ĐỘ NHỚT ........................................................................................ 434.4 K ẾT QUẢ XỬ LÝ PET VỚI TOLUENE ................................................................ 44

4.5 TẠO SẢ N PHẨM VÀ KIỂM TRA TÍNH CHẤT CƠ LÝ ...................................... 46

4.5.1 Tạo mẫu sản phẩm dạng tấm .............................................................................. 46

4.5.2 K ết quả kiểm tra cơ tính của sản phẩm ............................................................... 47






SVTH: Nguyễ n Thanh Việt iv

4.6 K ẾT QUẢ PHÂN TÍCH NHIỆT VI SAI (DSC) CỦA PET .................................... 48

4.7 K ẾT QUẢ KHẢO SÁT PHỔ HỒ NG NGOẠI (FTIR) ............................................ 49

CHƢƠNG 5 ........................................................................................................................ 51

K ẾT LUẬ N VÀ KIẾ N NGHỊ ............................................................................................ 51

5.1 K ẾT LUẬ N ............................................................................................................... 51

5.2 KIẾ N NGHỊ .............................................................................................................. 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 52

PHỤ LỤC ........................................................................................................................... 54






SVTH: Nguyễ n Thanh Việt v

TÓM TẮT

------------------------

Nghiên cứu này trình bày k ết quả sơ bộ của quá trình xử lý hoá học polyethylene

terephthalate (PET) bở i kiềm và toluene trong phạm vi phòng thí nghiệm. Các thông số

quan tr ọng nhƣ nhiệt độ, thờ i gian và nồng độ kiềm lần lƣợt đƣợ c khảo sát. Hàm lƣợ ng tro

của mẫu đƣợc xác định khi nung ở nhiệt độ 800 trong 2 giờ . K ết quả cho thấy, tạ p chất

vô cơ còn lại trong mẫu sau quá trình xử lý là r ất thấ p và có thể chấ p nhận. Khảo sát cấu

trúc sản phẩm bằng phƣơng pháp phân tích nhiệt DSC, TGA. Kiểm tra thành phần mẫu

bằng phƣơng pháp (FTIR). Qua đó, có thể thấy phƣơng pháp tái chế PET có thể thực

hiện đƣợ c một cách đơn giản và không ảnh hƣởng đến môi trƣờ ng.






SVTH: Nguyễ n Thanh Việt vi

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

------------------------

PP: Polypropylene

PE: Polyethylene

LDPE: Low density polyethylene

PVC: Polyvinyl chloride

PET: Poly(ethylene terephthalate)

ICI: Imperial Chemical Industries

SPI: Society of the Plastics Industry

FTIR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy

DSC: Differential Scanning Calorimetry

TGA: Thermal Gravimetric Analysis

Tg: Nhiệt độ thủy tinh hóa

Tm: Nhiệt độ nóng chảy

R-PET: Recycled Polyethylene terephthalate



https://www.google.com.vn/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=10&cad=rja&uact=8&ved=0CGcQFjAJ&url=http%3A%2F%2Fwww.intertek.com%2Fanalysis%2Fftir%2F&ei=S7p8VMPdI8r78QW-poDQCA&usg=AFQjCNGRMWpjwnlfp5PU4koXJmNeAVvEvw&sig2=HGZidqGX80vz46JM-v60vw






SVTH: Nguyễ n Thanh Việt vii

DANH SÁCH HÌNH

------------------------

Hình 2-1: Các loại bao bì dạng màng (Nguồn: Petcore, 2013) ............................................ 6

Hình 2-2: Nhu cầu của chất dẻo ở Châu Âu năm 2010 (Nguồn: Plastic Europe , 2011). .... 7

Hình 2-3: Cấu trúc của PET ............................................................................................... 11

Hình 2-4: Cấu trúc hóa học và đơn vị tái lặ p của phân tử PET .......................................... 11

Hình 2-5: Các tạ p chất trong chai PET ............................................................................... 15

Hình 2-6: Ứ ng dụng của PET tái chế trong xây dựng ........................................................ 16

Hình 2-7: Một số ứng dụng khác nhau của R-PET (EU) ................................................... 16

Hình 2-8: Biểu đồ ứng dụng của R-PET ở Châu Âu năm 2013 (Nguồn: Petcore, 2013). . 17

Hình 2-9: Sản lƣợng PET đƣợ c tái chế ở Mỹ (2002-2013) (Napcor, 2014) ...................... 18

Hình 2-10: Quy trình tái sinh của công ty .......................................................................... 19

Hình 2-11: Quy trình tạo hạt nhựa. .................................................................................... 20

Hình 2-12: Các phƣơng pháp tái chế PET phổ biến nhất hiện nay .................................... 21

Hình 2-13. Sơ đồ quá trình tái chế hóa học của PET ......................................................... 21

Hình 2-14: Phản ứng khử trùng hợ p PET bằng ethylene glycol. ....................................... 22

Hình 2-15: Phản ứng khử trùng hợ p PET bằng rƣợ u methylic. ......................................... 22

Hình 2-16: Phản ứng khử PET bằng nƣớ c ......................................................................... 23

Hình 2-17: Quy trình công nghệ Bepex ............................................................................. 25

Hình 2-18: Sơ đồ quy trình tái chế PET ............................................................................. 26

Hình 2-19: Sơ đồ quy trình metanol phân PET .................................................................. 27

Hình 2-20: Quy trình công nghệ tái sinh PET .................................................................... 27

Hình 3-1: Máy ép nóng ....................................................................................................... 30

Hình 3-2: Máy khuấy từ ..................................................................................................... 30

Hình 3-3: Sơ đồ quy trình thực hiện ................................................................................... 31

Hình 3-4. Sơ đồ quy trình xử lý bở i dung dịch kiềm. ........................................................ 32

Hình 3-5: Mô tả quá trình thực hiện xử lý mẫu vớ i Toluene ............................................. 33



http://c/Users/Hp/Desktop/Lu%E1%BA%ADn%20v%C4%83n%20ho%C3%A0n%20ch%E1%BB%89nh%202%20(Repaired).docx%23_Toc405481661













SVTH: Nguyễ n Thanh Việt viii

Hình 4-1. Ảnh hƣở ng của thờ i gian và nồng độ kiềm lên khối lƣợ ng tạ p chất loại ra từ

PET .............................................................................................................................. 38

Hình 4-2. Phản ứng thủy phân PET trong kiềm ................................................................. 38

Hình 4-3. Ảnh hƣở ng của nhiệt độ đến quá trình loại tạ p chất .......................................... 39

Hình 4-4: Ảnh hƣở ng của nồng độ kiềm đến lƣợ ng tạ p chất loại ra .................................. 40

Hình 4-5: K ết tủa tr ắng của AgCl ....................................................................................... 40

Hình 4-6: Nồng độ kiềm ảnh hƣởng đến quá trình loại tạ p chất vô cơ từ PET thải.......... 42

Hình 4-7: Hiệu suất của quá trình tách loại tro .................................................................. 42

Hình 4-8: Đồ thị biểu thị sự phụ thuộc của độ nhớt [η] vào nồng độ ................................ 44

Hình 4-9: Ảnh hƣở ng của toluen đến quá trình loại tạ p chất từ PET thải .......................... 45

Hình 4-10: Ảnh hƣở ng của thờ i gian xử lý toluene đến quá trình loại tạ p chất ................. 45

Hình 4-11: Ảnh hƣở ng của kiềm và toluene đến quá trình loại tạ p chất............................ 46

Hình 4-12: Sản phẩm dạng tấm .......................................................................................... 46

Hình 4-13: Biểu đồ độ bền uốn ngang của PET tái chế so vớ i các loại nhựa khác. .......... 47

Hình 4-15: Độ bền kéo của PET tái chế so vớ i các loại nhựa khác. .................................. 47

Hình 4-16: Độ dãn dài của PET khi kéo............................................................................. 48

Hình 4-17: Giản đồ DSC của mẫu PET chƣa xử lý ........................................................... 48

Hình 4-18: Giản đồ DSC của nhựa sau xử kiềm ................................................................ 49

Hình 4-19: Phổ hồng ngoại (IR) của chai PET (a) trƣớ c xử lý; (b) sau khi xử lý. ............. 50






SVTH: Nguyễ n Thanh Việt ix

DANH SÁCH BẢNG

------------------------

Bảng 2-1: Mã tái chế của các loại nhựa và ứng dụng .......................................................... 8

Bảng 2-2: Một số thống k ỹ thuật của nhựa PET ................................................................ 13Bảng 2-3: Các giá tr ị năng lƣợ ng của một số vật liệu và rác thải ...................................... 29

Bảng 4-1: Ảnh hƣở ng của thờ i gian và nồng độ kiềm đển quá trình loại tạ p chất. ............ 37

Bảng 4-2: Khảo sát ảnh hƣở ng của nồng độ kiềm. ............................................................ 39

Bảng 4-3: K ết quả nung PET trƣớ c và sau khi xử lý kiềm ................................................ 41

Bảng 4-4: K ết quả đo độ nhớ t của PET sau xử lý .............................................................. 43

Bảng 4-5: K ết quả phân tích phổ FTIR của PET ............................................................... 50





Chương 1 Mở đầu Luận văn tố t nghiệ p

SVTH: Nguyễ n Thanh Việt 1

CHƢƠNG 1MỞ ĐẦU

------------------------

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Nhựa đã đƣợ c con ngƣờ i sử dụng từ r ất lâu, từ những năm đầu thế k ỷ hai mƣơi. Do

có nhiều tính năng ƣu việt nhƣ khối lƣợ ng nhẹ, ngoại quan đẹ p, tính chất cơ lý tƣơng

đƣơng vớ i nhiều loại vật liệu khác nên nhựa đƣợ c ứng dụng r ộng rãi trong nhiều l ĩ nh vực

nhƣ giao thông, thông tin liên lạc, điện, điện tử, xây dựng, thể thao…

PET là một trong những nhựa nhiệt dẻo thông dụng nhất, đƣợ c ứng dụng nhiều

trong đờ i sống cũng nhƣ trong công nghiệ p, do giá thành thấ p, dễ gia công trên các thiết

bị công nghiệ p, chống thấm khí O2 và CO2 tốt hơn các loại nhựa khác, tr ơ vớ i môi trƣờ ng

thực phẩm … Chính vì vậy, hầu hết các chai nƣớ c giải khát đều làm từ nhựa PET. Theo

thống kê của Euromonitor International, trong năm 2011 có khoảng 446 tỉ chai PET đƣợ c

sử dụng trên toàn thế giới, tăng 30 % so với năm 2006. Ba phần tƣ trong số đó đƣợ c sử

dụng trong ngành công nghiệp nƣớ c giải khát. Đến năm 2015, Euromonitor International

dự tính thị trƣờng đóng gói đồ uống toàn cầu sẽ tiêu thụ khoảng 1.31 nghìn tỉ chai, do đó

tái chế chai PET là vấn đề cấ p thiết không chỉ vì yếu tố kinh tế mà còn vì yếu tố môi

trƣờ ng. Ở Việt Nam, mỗi năm khoảng 2 tỉ chai PET đƣợ c sản xuất và tiêu thụ, nếu tái chế

chúng sẽ tiết kiệm đƣợ c khoảng 36 tỷ đồng/năm cho vấn đề xử lý rác thải nhựa.

Hiện nay, ở Việt Nam phần lớ n PET thải thƣờ ng đƣợ c xử lý bằng cách chôn lấ p

cùng vớ i các loại nhựa thải khác. Quá trình đốt hoặc chôn lắ p nhựa thải có thể gây ra các

vấn đề về môi trƣờ ng và chi phí chôn lắ p ngày càng cao, do khối lƣợ ng nhựa phát sinh

ngày càng tăng. Ngoài ra tại các bãi chôn lắ p nhựa thải có thể giải phóng các chất độc hại

làm ô nhiễm nguồn nƣớ c và không khí. Hoặc trong điều kiện thiêu đốt rác thải nhựa, nó

sinh ra các khí độc hại nhƣ NO2, SO2, bụi, dioxin và các khí độc khác (Ali , et al., 2005).

Do vậy, việc nghiên cứu và tìm ra các biện pháp tái chế PET thải nhằm tăng vòng đờ i sử

dụng của chúng là r ất cần thiết và có ý nghĩa kinh tế. Tái chế PET thải cho thấy nhiều lợ i

ích nhƣ giảm thiểu tiêu thụ năng, giảm lƣợ ng chất thải r ắn cần phải thiêu hủy hoặc chôn

lắp, do đó hạn chế đƣợ c ô nhiễm môi trƣờ ng, thay thế một phần nhựa nguyên liệu sản







xuất từ nguồn nguyên liệu hóa thạch. Hơn thế nữa, hiện nay nguồn tài nguyên hóa thạch

đang dần cạn kiệt, do đó nghiên cứu để chuyển đổi PET thải thành sản phẩm giá tr ị đang

là vấn đề cần đƣợ c quan tâm. Nếu tái sử dụng một tấn chai PET sẽ tiết kiệm đƣợ c hai tấn

dầu thô và 1.5 tấn CO2 thải vào môi trƣờ ng. Nhiều nghiên cứu cũng đồng ý r ằng khi sản

xuất sợ i polyester từ chai PET thải sẽ tiết kiệm đƣợ c 52.6% nguồn năng lƣợ ng thay vì đi

từ nguồn nguyên liệu hóa thạch, đồng thờ i có thể giảm khoảng 54.6% lƣợ ng khí CO2 thải

vào môi trƣờ ng khi sản xuất một tấn nhựa PET có nguồn gốc hóa thạch (Saisinchai, 2013,

Siddique , et al., 2008).

Chính vì vậy, đề tài "Khảo sát ảnh hƣở ng của dung môi trong quá trình tái chế

nhự a PET bằng phƣơng pháp hóa học" đƣợ c thực hiện vớ i mục đích nghiên cứu xử lý

chất thải từ nhựa PET trong đờ i sống cũng nhƣ trong công nghiệ p.

1.2 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨ U VỀ TÁI CHẾ PET

1.2.1 Thế giớ i

Trong những năm gần đây, số lƣợ ng chai nhựa PET tái chế tăng gấp đôi, chiếm

30% tổng lƣợng chai PET đƣợ c tiêu thụ trên thế giớ i. Các quốc gia có nền kinh tế phát

triển đã xây dựng một chiến lƣợ c quản lý chất thải r ắn. Trong đó, chính sách thu hồi và tái

sinh chất thải nhựa đóng vai trò tất yếu trong toàn bộ hệ thống. Hiện nay, thế giới đang

phải đối mặt vớ i nhiều khó khăn nhƣ kinh tế đang trong thờ i k ỳ suy thoái, môi trƣờ ng bị ô

nhiễm nặng nề, các nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt, đặc biệt là tài nguyên có nguồn

gốc từ dầu mỏ. Chính vì vậy, để góp phần hạn chế ô nhiễm môi trƣờ ng và bảo tồn nguồn

tài nguyên hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, thì vấn đề tái chế PET đã đƣợ c các nƣớ c

quan tâm từ r ất lâu, nhiều công trình nghiên cứu về tái chế PET đã và đang đƣợ c thực

hiện nhƣ xử lý PET bằng kiềm (Wang , et al.), tái chế PET bằng phƣơng pháp hóa học nhƣ

đƣờ ng phân, methanol phân, thủy phân (Dutta and Soni, 2013) tái chế hóa học PET thànhsợ i ứng dụng trong ngành công nghiệ p dệt (Upasani , et al., 2012). Nhìn chung, trên thế

giớ i công nghệ tái chế PET liên tục đổi mớ i theo thờ i gian.







1.2.2 Việt Nam

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu tái chế PET đã đƣợ c chú tr ọng từ lâu. Ðã có các đề

tài nghiên cứu cơ bản, các chƣơng trình khoa học công nghệ cấp Nhà nƣớ c về tái chế

nhựa truyền thống để thu hồi và bảo tồn sản phẩm có nguồn gốc từ dầu mỏ. Hiện nay,

nhiều nhà khoa học đã nổ lực nghiên cứu nhằm tìm ra phƣơng pháp hiệu quả và kinh tế

nhất để tái chế PET thải. Một số công trình nghiên cứu về tái chế PET đã đƣợ c công bố

nhƣ phản ứng cắt mạch PET bằng dietylen glycol (Võ Thị Hai và Hoàng Ngọc Cƣờ ng,

2008), chế tạo phụ gia chống cháy từ nhựa PET thải (Hoàng Thị Đông Quỳ , et al., 2012),

nhiều dự án cũng xây dựng thành công công nghệ tái chế nhựa PET phế thải thành nhựa

polyester không no để chế tạo vật liệu composite ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nhƣ: giao

thông vận tải, xây dựng, thủy sản và bƣu chính viễn thông. Tuy nhiên, nó vẫn không đá pứng đƣợ c nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con ngƣờ i, do đó tái chế PET là hƣớ ng đi

đang thực sự thu hút các nhà nghiên cứu. Do đó, hiện nay vấn đề giải quyết rác thải nhựa

từ chai PET thực sự cần thiết và mang lại hiệu quả kinh tế bở i có thể tiết kiệm chi phí xử

lý rác thải nhựa.

1.3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Nghiên cứu và đề xuất phƣơng pháp tái chế hiệu quả đối vớ i chai PET phế thải có

ý nghĩa thực tiễn đối vớ i các hoạt động sản xuất của ngành nhựa nhằm: giảm thiểu chất

thải từ chai nhựa PET, bảo vệ môi trƣờ ng, mang lại lợ i ích kinh tế cho ngành nhựa và

giảm chi phí chôn lắ p tiết kiệm năng lƣợ ng.

Đề tài hƣớ ng tớ i mục tiêu ―phát triển bền vững‖ trên cơ sở k ết hợ p chặt chẽ, hài

hòa giữa phát triển kinh tế, đảm bảo tiến bộ xã hội và bảo vệ môi trƣờ ng.

1.4 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨ U

Tìm hiểu tính chất của nguyên liệu nhựa PET, từ đó chọn dung môi thích hợp để loại tạ p chất từ các chai PET thải, khảo sát ảnh hƣở ng của thờ i gian và nồng độ kiềm đến

quá trình loại tạ p chất từ PET thải.

Khảo sát tính chất nhiệt của PET thải trƣớ c và sau khi xử lý kiềm bằng k ỹ thuật

quét nhiệt vi sai (DSC). DSC đƣợ c sử dụng để quan sát những thay đổi các tr ạng thái







chuyển tiế p vật lý nhƣ quá trình chuyển pha nhƣ nhiệt độ chảy, nhiệt độ thủy tinh hóa,

nhiệt độ phân hủy, xác định nhiệt độ gia công của PET.

Phổ hồng ngoại IR của mẫu PET đƣợc đo tại Khoa Khoa học Tự nhiên trƣờng Đại

học Cần Thơ. Phƣơng pháp này giúp chúng ta xác định cấu trúc của vật liệu, đặc biệt làxác định sự hiện diện của các nhóm chức có trong vật liệu.

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰ C TIỄN

Đây là công trình nghiên cứu thực nghiệm với định hƣớ ng ứng dụng. Các k ết quả

nghiên cứu này góp phần hoàn thiện quy trình tái chế nhựa PET nhằm cải thiện tình tr ạng

ô nhiễm môi trƣờng đang trầm tr ọng hiện nay do vật liệu làm từ các loại nhựa thải mang

lại.

Các k ết quả nghiên cứu trong luận văn k ết này mở ra khả năng ứng dụng vật liệu

tái chế trong đờ i sống hằng ngày của con ngƣờ i, đặc biệt là trong công nghiệ p.

1.6 ĐỐI TƢỢ NG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨ U

Đối tƣợ ng nghiên cứ u: các chai PET có nguồn gốc từ chai nƣớ c giải khát đã qua

sử dụng.

Phạm vi nghiên cứ u: phòng thí nghiệm Polymer composite, khoa Công nghệ, Đại

học Cần Thơ .





Chương 2 Tổ ng quan Luận văn tố t nghiệ p


CHƢƠNG 2TỔNG QUAN

------------------------

2.1 SƠ LƢỢ C VỀ TÁI CHẾ NHỰ A2.1.1 Các định nghĩa

Nhựa (hay còn gọi là chất dẻo hoặc polymer) là các hợ p chất cao phân tử và chứa

các đơn vị tái lặ p trong suốt chiều dài mạch, đƣợ c dùng làm vật liệu để sản xuất nhiều loại

vật dụng trong đờ i sống hằng ngày cho đến những sản phẩm công nghiệ p.

Nhựa phế thải là sản phẩm, vật liệu nhựa bị loại ra trong sản xuất hoặc tiêu dùng.

Một số loại nhựa phế thải có thể làm nguyên liệu ngành tái chế đó là nhựa nhiệt dẻo nhƣ

PET, PE, PP, PS...

Nhựa nhiệt dẻo là nhóm vật liệu Polymer có khả năng lặ p lại nhiều lần quá trình

chảy mềm dƣớ i tác dụng nhiệt và tr ở nên đóng r ắn (định hình) khi đƣợ c làm nguội. Trong

quá trình tác động nhiệt của nó chỉ thay đổi tính chất vật lý không có phản ứng hóa học

xảy ra. Do đặc tính nhƣ vậy mà nhựa nhiệt dẻo có khả năng tái sinh nhiều lần, chính vì

vậy mà những phế phẩm phát sinh trong quá trình sản xuất hoặc tiêu dùng đều có khả

năng tái chế đƣợ c.

Tái chế là hoạt động thu hồi lại từ chất thải nhựa các thành phần có thể sử dụng

đƣợc để chế biến thành những sản phẩm mớ i phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt. Có hai

quá trình tái chế chính là :

Tái chế vật liệu bao gồm các hoạt động thu gom vật liệu có thể tái chế từ rác thải,

xử lý và sử dụng vật liệu này để sản xuất các sản phẩm mớ i.

Thu hồi nhiệt bao gồm các họat động sản xuất năng lƣợ ng từ rác thải nhựa.

2.1.2 Nguồn gốc phát sinh và tính chất của nhự a phế thảiPhân loại theo nguồn gốc nhựa thải đƣợ c chia thành 2 loại nhựa thải sinh hoạt và

nhựa thải công nghiệ p. Nhựa phế thải sinh hoạt bao gồm các sản phẩm hƣ hỏng đƣợ c loại

bỏ từ hộ gia đình (hộp đựng thực phẩm, bao bì, đĩa CD, ống nƣớc, chai nƣớc…), trong

nông nghiệ p (màng phủ, túi đựng thức ăn, túi đựng phân bón …), dây cáp điện và xe.







Nhựa thải công nghiệp đƣợ c hình thành chủ yếu từ các công ty xây dựng và phá dỡ (ống,

phụ kiện PVC, gạch tấm…), ngành công nghiệp điện tử (hộ p công tắc điện, vỏ dây cáp

điện, màn hình TV…), ngành công nghiệ p ôtô (Panda , et al., 2010).

Trong tổng số nhựa thải hơn 78% khối lƣợ ng là nhựa nhiệt dẻo có thể tái chế. Sản

phẩm nhựa bao gồm nhiều loại nhựa gốc, do đó nhựa thải cũng r ất đa dạng nhƣ PE, PVC,

PET, PP, PS và một số loại nhựa khác. Mỗi loại đồ nhựa đều đƣợ c đánh số hiệu, các ký

hiệu này đƣợ c SPI đƣa ra, mục đích để thuận tiện khi phân loại sản phẩm bao bì nhựa cho

công tác tái chế, cũng nhƣ để sử dụng chứa đựng phù hợ p vớ i các loại sản phẩm, các ký

hiệu sẽ đƣợ c trình bày ở phần tiế p theo. Nhựa phế thải thƣờ ng thấy nhất hiện nay là chai

nhựa và bao bì dƣớ i dạng màng. Vật liệu làm chai nhựa r ất đa dạng nhƣng chủ yếu nhất là

bao bì làm từ nhựa PET và HDPE. Sơ đồ hình 2-1 trình bày một số bao bì dạng màng phổ biến nhất hiện nay, trong số đó thì PET chiếm tỉ lệ cao nhất 58%.

Hình 2-1: Các loại bao bì dạng màng (Nguồn: Petcore, 2013)

2.1.3 Ứ ng dụng và tái chế Trong cuộc sống hiện đại, việc sử dụng các vật dụng nhƣ chai nhựa, màng nylon

bọc thực phẩm, ống nhựa dẫn nƣớc… đã trở nên quen thuộc với đờ i sống con ngƣờ i. Sản

phẩm nhựa tr ở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống cũng nhƣ trong công

nghiệ p. Nhựa đƣợ c ứng dụng r ất phổ biến từ bao bì chứa thực phẩm đến hóa chất công

58%

38%

2% 2%

PET

HDPE

PP

Khác







nghiệ p và gia dụng. Ở Châu Âu, nhựa đƣợ c ứng dụng trong nhiều l ĩ nh vực nhƣ bao bì,

xây dựng, ô tô, điện/điện tử và thể thao vớ i sản lƣợ ng tiêu thụ mỗi năm đều tăng, các ứng

dụng của nhựa đƣợ c trình bày trong biểu đồ hình 2-2.

Hình 2-2: Nhu cầu của chất dẻo ở Châu Âu năm 2010 (Nguồn: Plastic Europe , 2011).

Trong các loại nhựa đƣợ c tiêu thụ ở Châu Âu bao bì nhựa chiếm tỷ lệ nhiều nhất.

Nhiều nghiên cứu cho thấy nếu sử dụng vật liệu khác để làm bao bì thì tr ọng lƣợ ng bao bì

sẽ tăng 391%, lƣợ ng rác thải sẽ tăng 258%, do đó nhựa đƣợ c ứng dụng ngày càng nhiều

trong l ĩ nh vực bao bì.

Theo SPI hệ thống nhận dạng mã nhựa là một tậ p hợ p các biểu tƣợng đƣợc đặt trên

chất dẻo để xác định loại polymer. Nó đƣợ c phát triển bở i Hiệ p hội các ngành công

nghiệ p nhựa (SPI) vào năm 1988, và đƣợ c sử dụng quốc tế (bảng 2-1). Mục đích chính

của các mã để giúp phân biệt các loại polymer khác nhau để ứng dụng và tái chế (Seville

and Spain, 2012).

39%

21%

6%

7%

27% Bao bì

Xây dựng

Điện/Điện tử

Ô tô

Khác







Bảng 2-1: Mã tái chế của các loại nhự a và ứ ng dụng

Mã số và tên nhự a Tính chất Ứ ng dụng Tái chế

Polyethylene

terephthalate

Trong nhƣ thủy tinh

Độ hút ẩm thấ p, ổn địnhkích thƣớ c

Khả năng giữ khí cao

Kháng va đậ p tốt

Khả năng chịu nhiệt

kém

Chu k ỳ ép sản phẩm r ất

ngắn

Chi tiết trong

xe hơi, điệnvà điện tử.

Chai nƣớ c

giải khát.

Màng bao gói

thực phẩm

Chai xà phòng,

sợ i lót trong áoấm, màng, cọ sơn,

High-density

polyethylene

Mờ và có màu tr ắng

Kháng hóa chất tốt

Độ bền kéo cao, bền hơn

các dạng khác của PE.

Chai sữa, nƣớ c,

nƣớ c trái cây,

giỏ đị chợ, đồ

chơi, chai chứa

chất lỏng tẩy

r ửa.

Chậu hoa, ống

dẫn nƣớ c, ghế

ngồi, thùng rác,

đồ chơi.

Polyvinyl

chloride

Trong suốt

Cản quang tốt

Chịu tác động kém

Bền vớ i tác dụng của

axit, kiềm.

Khi có chất hoá dẻo

thì độ bền giảm.

Ống dẫn nƣớ c,

màn mỏng,

thùng chứa thực

phẩm, các loại

hộ p đựng, đồ

chơi tr ẻ em.

Thảm tr ải sàn,

ống nƣớ c.

Low density

Chịu đƣợc axit, bazơ và

dầu thực vật.

Túi chứa đồ

đông lạnh, túi

nhựa trong

Bao lót trong

thùng rác, túi xố p







polyethylene

Polypropylene

Có độ bền hoá học cao.

Khả năng chịu nhiệt và

độ bền cơ học tốt.

Hủ yourt, chai

đựng thuốc, nắ p

chai, ống hút,tay cầm xoang

chảo, tiền

polymer.

Thùng sơ n, khay

đựng đồ ăn, vỏ

bình acquy.

Polystyrene

Không phân cực, độ k ết

tinh thấ p, trong suốt, dễ

nhuộm màu.

Bền cơ học thấ p, độ dãndài thấ p, độ bền va đậ p

kém, giòn.

Hòa tan trong benzene,

aceton, MEK.

Vỏ hộ p video,

vỏ hộ p CD, tách

cà phê, khay

đựng thịt, vỏ hộ p cơ m

Chậu hoa kiểng

Các loại nhựa khác: hệ

phối tr ộn, hỗn hợ p, đa lớ p

Trên thực tế, nhựa tái chế có tính ứng dụng cao, một số nơi có ý tƣở ng chế biến

nhựa phế thải thành dầu thô, tái chế thành thảm, chế biến dầu xanh từ nhựa phế thải. Một

trong những loại nhựa tái chế phổ biến và có giá tr ị nhất hiện nay là PET. Nó đƣợ c xem là

loại nhựa dễ tái sử dụng nhất, PET thải có giá tr ị r ất cao chỉ đứng sau nhôm, chúng đƣợ c

phân loại, thu gom, làm sạch sau đó đƣa vào quy trình sản xuất tái sinh.

Các nguyên liệu sợ i công nghiệ p làm từ nhựa PET tái chế đƣợc dùng để tạo ranhiều loại sản phẩm khác nhau nhƣ 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.







Ngày nay, tái chế PET càng đóng vai trò quan tr ọng hơn bởi nó đƣợc xem nhƣ là

nguồn cung cấ p nguyên, nhiên vật liệu giá r ẻ và đƣợc hƣở ng các chính sách khuyến khích

của Nhà nƣớ c. Đó đƣợ c xem là nguồn khai thác vô tận vì có sản xuất là có rác thải, có cơ

hội cho tái chế. Đây còn là giải pháp hữu hiệu làm giảm chi phí sản xuất, xử lý chất thải,

hạ giá thành sản phẩm. Ngoài ra, tái chế còn góp phần giảm thiệt hại môi trƣờ ng do rác

thải gây ra, giúp cải thiện sức khỏe cộng đồng, đảm bảo sự phát triển bền vững của xã hội.

Một trong những yếu tố quan tr ọng góp phần cho sự thành công trong hoạt động tái chế

PET thải chính là lợ i nhuận.

2.2 TỔNG QUAN VỀ PET VÀ TÁI CHẾ PET

2.2.1 PET

2.2.1.1 Giớ i thiệu lịch sử phát triển của PET

PET là viết tắt của polyethylene terephthalate, có mã nhận dạng số 1. PET là nhựa

nhiệt dẻo thuộc họ polyester, đƣợ c tổng hợ p bở i nhà hóa học Dupont trong nỗ lực để tìm

kiếm một loại polymer ứng dụng làm sợ i dệt mới, nhƣng mãi đến năm 1941 thì công nghệ

sản xuất mày mới đƣợ c phát triển bởi ICI. PET đƣợ c ứng dụng lần đầu tiên để sản xuất

sợi polyester trong đầu năm 1940 cho đến chai PET hiện đại đƣợc đƣợc đánh dấu bằng

các sự kiện sau: Năm 1941: lần đầu tiên cho sản xuất sợ i polyester

Năm 1950: sản xuất các loại sợ i dệt vớ i tên thƣơng mại là Trevira và Dralon

Năm 1950 – 1960: đƣợ c sử dụng r ộng rãi trong ngành công nghiệ p dệt

Năm 1970: ứng dụng đầu tiên để sản xuất vật chứa đựng bao gói hàng hóa

Năm 1973: sử dụng cho chai nƣớ c ngọt

Năm 1980: ứng dụng r ộng rãi để làm vật đựng thực phẩm dạng lỏng nhƣ nƣớ c giải

khát, bánh k ẹo, dầu ăn hoặc ứng dụng trong công nghiệ p hóa chất và gia dụng.

2.2.1.2 Cấu trúc phân tử và hình thái học

Cấu trúc tinh thể của PET có thể tồn tại dƣớ i các dạng: vô định hình (Amorphous),

k ết tinh (Crystalline) và bán k ết tinh (Semi-crystalline) hình 1.3.







Hình 2-3: Cấu trúc của PET

Ở dạng vô định hình (amorphous), các phân tử của PET sắ p xế p không có tr ật tự,

không theo một quy luật nào cả. Hình thái ngoại quan là trong suốt.

Ở dạng k ết tinh (crystalline), các phân tử sắ p xế p theo một tr ật tự nhất định. Ngoại

quan đục (không trong suốt). Tính chịu nhiệt và độ bền cao hơn so vớ i dạng vô định hình.

Cấu trúc k ết tinh đƣợ c hình thành bằng hai cơ chế: Dùng nhiệt hoặc định hƣớ ng bằngcách kéo cơ học.

Dạng bán k ết tinh (Semi-Crystalline). Ngoại quan đục (không trong suốt), Cấu trúc

tinh thể có 50% k ết tinh (crystalline). Hạt nhựa pet thƣơng phẩm thƣờ ng ở dạng này.

2.2.1.3 Tính chất của PET

Công thức hóa học của PET là (-(C6H4)-CO-O-CH2-CH2-CO-O-)n và đơn vị tái lặ p

đƣợ c trình bày trong hình 2-4. PET thải là một polyeste trùng ngƣng, đƣợ c chế tạo nhờ

phản ứng của diaxit vớ i diancol. Có hai bƣớ c để tổng hợ p PET. Bƣớ c thứ nhất, có thể este

hóa terephthalic axit (TPA) và etylenglycol (EG) hoặc chuyển este của

dimetylterephthalat (DMT) và EG. Trong cả hai trƣờ ng hợ p, sản phẩm tạo thành là dieste.

Bƣớ c thứ hai là trùng ngƣng dieste để tạo thành PET.

C O CH2 CH2 O C

O O

terephthalate ester ethylene ester

Hình 2-4: Cấu trúc hóa học và đơn vị tái lặp của phân tử PET

PET là một polyeste mạch thẳng, có độ định hƣớ ng lớn do đó có kết cấu chặt chẽ,

khó bị thủy phân, bền cơ học cao, có khả năng chịu lực xé, chịu mài mòn cao, tƣơng đối

Vô định hình K ết tinh







cứng r ất ít giãn khi bị tác động của ngoại lực. Khi cháy tạo ngọn lửa màu vàng và tiế p tục

cháy khi cách ly khỏi ngọn lửa. Độ bền kéo của màng PET tƣơng đƣơng màng nhôm và

gấ p ba lần màng polycarbonate và màng polyamide. Ở nhiệt độ thƣờ ng, nó là polyme vô

định hình có độ định hƣớ ng cao, trong suốt, nhƣng ở nhiệt độ gần 80°C thì xuất hiện k ết

tinh mờ đục.

Có độ hòa tan r ất bé trong dung môi hữu cơ và hoàn toàn không thấm nƣớ c, thấm

khí r ất thấ p. PET khá bền nhiệt cấu trúc hóa học của mạch PET vẫn chƣa bị biến đổi ở

200°C, tuy nhiên ở nhiệt độ khoảng 70°C có thể làm biến dạng co rút màng PET. Bền hóa

học (cả HF), H3PO4, CH3COOH, axit béo... không bền vớ i HNO3 và H2SO4 đậm đặc (do

tác dụng vớ i gốc este).

Có ba loại PET chính: Homopolymer (polyme đồng thể): đƣợ c tổng hợ p từ tỉ lệ 1:1 TPA hoặc DMT và EG.

Copolymer (polyme đồng trùng hợ p): sử dụng lƣợng dƣ TPA hoặc dùng 1,4 cylo-

hexane dimethanol thích hợ p cho quá trình kéo thổi tốc độ cao, độ trong đƣợ c cải thiện

hơn so vớ i homopolyme.

PETG (polyethylene terephthalate glycol) là copolyester đƣợ c trùng ngƣng từ DMT

vớ i 15-34% mol 1,4 cylo-hexane dimethanol, chủ yếu dùng cho thẻ tín dụng và màn

hình.PET homopolymer và copolymer có đặc tính gần nhƣ có cấu trúc bán k ết tinh,

nhiệt độ chuyển thuỷ tinh khoảng 76°C, nhiệt độ nóng chảy 250°C, khối lƣợ ng riêng 1,3 –

1.4 (g/cm3), độ nhớt đặt trƣng nhỏ nhất 0.7 (dl/g), phổ hồng ngoại tƣơng tự nhau. Trong

khi đó PETG có phổ hồng ngoại khác homopolymer và copolymer, khối lƣợ ng riêng

khoảng 1.27 (g/cm3), độ nhớt đặt trƣng nhỏ nhất 0.65 (dl/g), nhiệt độ chuyển thuỷ tinh

khoảng 86 oC, cấu trúc chủ yếu là pha vô định hình. Các thông số k ỹ thuật của nhựa PET

đƣợ c trình bày trong bảng sau.







Bảng 2-2: Một số thống k ỹ thuật của nhự a PET

Tính chất Đơ n vị Giá trị

Khối lƣợ ng riêng g/cm3 1.37 – 1.4

Modulus đàn hồi Mpa 2800 – 3100Biến dạng đứt % 50 – 150

Nhiệt độ chuyển thủy tinh oC 76

Nhiệt độ nóng chảy oC 245 – 260

Độ dẫn điện m- .K - 0.24

Nhiệt dung riêng kJ.kg- .K - 1

Nhóm carboxyl cuối mạch mol.t-1 20

Độ k ết tinh % 45Độ bền kéo Mpa 55 – 57

Độ bên va đậ p kJ.m2 3.6

Nhiệt độ chảy mềm Vicat oC 170

Hệ số dãn nở nhiệt dài K -1 7.105

Độ hấ p thụ nƣớ c % 0.16

Hàm lƣợ ng Aceytaldehyde (AA) ppm 3

2.2.1.4 Ứ ng dụng

Do tính chất của poly(ethylene terephthalate) tƣơng đối trơ về mặt hóa học và các

tính chất vật lý mà PET có ứng dụng r ất lớn trong đờ i sống và sản xuất công nghiệ p r ất

lớ n. Chai PET chứa đƣợ c các loại thức uống nhƣ rƣợ u và các loại khác, bền và chịu đƣợ c

va đậ p mạnh. PET có màu tự nhiên với độ trong suốt cao. Màng PET hay còn gọi là mylar

thƣờ ng đƣợ c làm bao bì thực phẩm linh động, khí cầu, hoặc bao bọc với nhôm để làm

giảm tính dẫn từ, làm cho nó có tính phản chiếu và chắn sáng. PET hoặc Dacron cũngđƣợ c sử dụng nhƣ là một lớ p vật liệu cách nhiệt phủ phần ngoài của tr ạm vũ trụ quốc tế

(ISS). Ngoài ra, khi k ẹ p PET vào giữa màng polyvinyl alcol sẽ làm giảm khả năng thẩm

thấu khí oxygen.







Khi gia cƣờ ng PET vớ i hạt hay sợ i thủy tinh, nó tr ở nên cứng một cách đáng kể và

bền hơn. Những cánh buồm thƣờ ng tạo bở i Dacron, một loại của sợ i PET, có màu sáng,

dụng cụ quay nhẹ thƣờ ng tạo bằng nylon. PET là một dạng bán bán k ết tinh, đƣợ c mua

bán dƣới tên thƣơng mại là Rynite, Arnite, Hostadur&Crastin.

2.2.2 PET tái chế

2.2.2.1 Giớ i thiệu

Tái chế PET là một thí dụ về tái sinh chất dẻo thành công và phổ biến nhất. PET

đƣợ c sử dụng r ộng rãi trong công nghiệ p đồ uống nên tr ở thành đối tƣợ ng chất dẻo tái

sinh chủ yếu. Do lƣợ ng PET cung cấ p tƣơng đối ổn định từ các cơ sở phân loại. PET là

nguyên liệu thải có giá tr ị thứ hai sau nhôm nên tái chế PET luôn là vấn đề luôn đƣợ c

quan tâm và đƣợ c đầu tƣ nghiên cứu không chỉ ở Việt Nam mà còn ở các nƣớ c phát triển

trên thế giớ i. Các chai PET sau khi sử dụng đƣợ c thu gom phân loại ở các cơ sở tái sinh,

làm sạch r ồi đóng thành kiện hay cắt nhỏ thành dạng vảy.

Mặc dù có nhiều lợ i ích tích cực trong việc tái sinh PET nhƣng vẫn còn một số khó

khăn trong việc tái sinh nhƣ sau:

Giá của sản phẩm PET sau tái sinh sẽ bị cạnh tranh vớ i các loại nhựa r ẻ tiền khác.

Keo dán nhãn dính trên nhãn làm cho PET thay đổi màu và mất độ trong suốt.

Nếu không đƣợ c sấy khô, PET chứa một lƣợ ng ẩm dễ bị giảm chất lƣợ ng khi gia

công.

Sản phẩm suy giảm chất lƣợ ng do nhiệt và oxy hóa chuyển sang màu và tính chất

cơ học kém.

Không thể áp dụng phƣơng pháp thổi màng và đùn tấm cho PET.

Để có thể ứng dụng PET r ộng rãi trong công nghiệ p cũng nhƣ trong đờ i sống, PET

tái chế phải đá p ứng đƣợ c các yêu cầu về chất lƣợ ng sau: Vảy PET phải đƣợ c phân loại theo màu.

Các tạ p chất nhƣ PVC, nhãn, keo dán, đất phải đƣợ c giảm thiểu.

Độ nhớ t phải đƣợ c duy trì gần vớ i giá tr ị ban đầu.







2.2.2.2 Vấn đề nhiễm bẩn do tạp chất

Thông thƣờ ng có r ất ít hoặc không tìm thấy thông tin về tính chất của R-PET, do

sản phẩm sau tái chế thƣờ ng khó xác định đƣợ c tính chất cũng nhƣ thành phần của vật

liệu. Thành phần chai PET thải gồm có nhãn làm từ PE, nắ p chai làm từ nhựa PP, keo dán

nhãn. Hơ n thế nữa, màng PET luôn đƣợ c phủ một lớp plastic khác bên ngoài để có thể

hàn dán nhiệt ghép mí bao bì (nhƣ PVDC hoặc PE). Trong tái sinh PET, yêu cầu về độ

tinh khiết của nguồn nguyên liệu luôn đặt lên hang đầu. Vì tạ p chất làm giòn và giảm độ

thẩm mỹ của vật liệu.

Hình 2-5: Các tạp chất trong chai PET

Trong quá trình ép đùn để tái sinh PET ở nhiệt độ cao, tạ p chất làm hình thành hợ p

chất mang tính axit có tác dụng xúc tác cho phản ứng cắt mạch. Các tạ p chất tiêu biểu và

sản phẩm phân hủy nhiệt đƣợ c trình bày ở hình 2-5. Các tạ p chất nhƣ PVC, PDVC, keo

dán… tạo ra các hợ p chấtt axit là chất xúc tác cho phản ứng thủy phân các liên k ết este

của PET. Nhựa PVC sẽ sinh ra axit HCl, keo dán nhãn sinh ra các axit cacboxylic nhƣ

axit abietic (C19H29COOH).

2.2.2.3 Ứ ng dụng của PET tái chế (R-PET)

PET sau khi tái chế đƣợ c ứng dụng r ộng rãi. Trong đờ i sống, nó đƣợ c sử dụng thổi

chai mớ i, thùng chứa, sợ i thảm, vải không thấm nƣớ c, quần áo và giầy dép, ghế, màng

PP

Nhãn

Keo dán Các axit nhựa, axit abietic

PVC Axit clohydric







nhựa. Trong xây dựng PET đƣợ c ứng dụng để sản xuất nhựa đƣờ ng và bê tông hỗn hợ p

(hình 2-6).

Hình 2-6: Ứ ng dụng của PET tái chế trong xây dự ng

Nhiều ứng dụng thực tế khác từ PET tái chế nhƣ làm nhựa nền cho quá trình tổng

hợ p vật liệu composite, tạo nhiều sản phẩm gia dụng (hình 2-7) (Awaja , et al., 2005).

Hình 2-7: Một số ứ ng dụng khác nhau của R-PET (EU)

2.3 HOẠT ĐỘNG TÁI CHẾ PET THẢI TRÊN THẾ GIỚ I VÀ Ở VIỆT NAM

2.3.1 Trên thế giớ i

Nhựa PET đã đƣợ c phát triển từ những năm 1940 và đƣợ c ứng dụng trong nhiều

lĩnh vực. Với ƣu điểm ít ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời tiêu dùng, cơ sở lý tính có nhiều

mặt tr ội hơn các sản phẩm truyền thống, PET thay thế các loại vật liệu truyền thống nhƣ

gỗ, thủy tinh, kim loại, … Trong năm 2007, trên thế giớ i tiêu thụ khoảng 4.53 triệu tấn

PET, tạo ra khoảng 3.64 triệu tấn PET dạng mảnh. Trong đó 2.6 triệu tấn đƣợ c sử dụng để

sản xuất sợ i, 0.3 triệu tấn đƣợ c ứng dụng để sản xuất chai, 0.37 triệu tấn đƣợ c ứng dụng

Sợ i

Dây buộc

Xây dựng

Tấm và màng

Thổi chai mớ i

Khác







để tạo tấm hoặc màng mỏng, 0.17 triệu tấn để sản xuất dây buộc và 0.2 triệu tấn còn lại

đƣợ c ứng dụng và mục đích khác.

Tại Châu Âu, sản phẩm đƣợ c tái chế là 344.000 tấn, tăng 20% so với năm 2000.

Vào năm 2006, các sản phẩm PET đƣợ c tái chế đạt đến 700.000 tấn. Năm 2008 (Petcore,

2010) tiêu thụ khoảng 2.9 triệu tấn so với năm 2001 là 1.6 triệu tấn, vớ i tốc độ tăng

trƣở ng khoảng 6%. Trong đó, hơn 1.26 triệu tấn đƣợc thu gom để tái chế, thu đƣợ c

khoảng 0.803 triệu tấn PET dƣớ i dạng mảnh, trong đó 0.36 triệu tấn đƣợ c sản xuất sợ i,

0.16 triệu tấn sản xất chai, 0.177 triệu tấn sản xuất tấm hoặc màng mỏng, 0.088 triệu tấn

đƣợ c ứng dụng để sản xuất dây buộc và 0.012 triệu tấn đƣợ c ứng dụng vào mục đích

khác. Theo thống kê của Petcore Europe, trong năm 2013 có trên 65 tỷ chai PET đƣợ c tái

chế và ứng dụng vào các lĩnh vực khác nhau đƣợ c trình bày trong biểu đồ bên dƣớ i.

Hình 2-8: Biểu đồ ứ ng dụng của R-PET ở Châu Âu năm 2013 (Nguồn: Petcore, 2013).

Theo NAPCOR, tại Mỹ trong năm 2012 tổng sản lƣợ ng PET tái chế là 1312

MMlbs, trong đó, ứng dụng để sản xuất sợ i là 512 MMlbs, tấm và màng mỏng là 307

MMlbs, dây buộc 136 MMlbs, chai nƣớ c giải khát và thực phẩm là 276 MMlbs, chai

không tiế p xúc thực phẩm là 50 MMlbs và ứng dụng khác là 31 MMlbs. Nhìn chung từ

năm 2002 đến nay, tổng sản lƣợ ng R-PET tại Mỹ đƣợ c ứng dụng vào các lĩnh vực khác

đều tăng đƣợ c thể hiện trong biểu đồ hình 2-9.

25%

39%

9%

25%

2%

Chai mới

Sợi

Dây buộc

Tấm

Khác







Hình 2-9: Sản lƣợng PET đƣợ c tái chế ở Mỹ (2002-2013) (Napcor, 2014)

Việc sử dụng nhựa PET đang phát triển trên toàn thế giới, đặc biệt trong sản xuấtchai nhựa. Ở các nƣớ c Châu Á, một lƣợ ng lớ n nguyên liệu có nguồn gốc từ chai nhựa phế

phẩm đã đƣợ c tái sử dụng cho nhiều ứng dụng công nghiệp nhƣ sản xuất sợ i cho ngành

dệt. Các nƣớ c này có nhà máy tái chế lớ n, công suất đến vài tấn mỗi giờ . Loại hình nhà

máy này không chỉ có chi phí đầu tƣ ban đầu r ất lớ n mà còn cả chi phí vận hành cũng cao.

Năm 2001 tại Nhật, số lƣợ ng sản phẩm PET đƣợ c thu hồi và tái chế khoảng 109.190 tấn

trên tổng số 388.900 tấn sản phẩm PET, tỷ lệ thu hồi và tái chế đƣợ c 28%. Trên thế giớ i,

đặc biệt là ở các nƣớ c phát triển công nghệ tái chế PET không ngừng cải tiến và đổi mớ iliên tục theo thờ i gian.

2.3.2 Ở Việt Nam

Theo Hiệ p hội Nhựa Việt Nam, bình quân ngƣờ i Việt sử dụng khoảng trên 40kg

nhựa/ngƣời/năm. Riêng thành phố Hồ Chí Minh, lƣợ ng nhu cầu sử dụng thuộc hàng cao

nhất vớ i trung bình mỗi năm khoảng 500.000 tấn. Trong đó, nhựa PET đƣợ c sử dụng

khoảng 10% trong tổng số lƣợ ng nhựa tiêu thụ.

Nhựa PET đƣợ c phân loại, thu gom, làm sạch sau đó đƣợc đƣa vào quy trình tái

chế. PET tái chế phần lớn đƣợ c pha tr ộn thêm vớ i nhựa chính phẩm để chế tạo các loại

chai không dùng đựng thực phẩm nhƣ chai hóa chất, thuốc bảo vệ thực vật hoặc dùng chế

tạo tơ sợi…

Năm

S ả n l ƣ n M

M l b s







Sản lƣợ ng chai nhựa PET là một trong những sản phẩm đƣợc quan tâm hàng đầu

trong ngành nhựa. Tuy nhiên, tình tr ạng thu gom và xử lý nhựa PET phế thải ở nƣớ c ta

chƣa đáp ứng yêu cầu hiện nay. Năm 2001, viện vật liệu xây dựng đã có những nghiên

cứu tái chế nhựa PET phế thải để sản xuất nhựa polyester không no dùng cho chế tạo vật

liệu Polymer composite đang có nhu cầu r ất lớ n hiện nay trong nhiều lĩnh vực nhƣ giao

thông vận tải, xây dựng, đánh bắt hải sản, bƣu chính viễn thông. Ngoài ra, PET còn là

nguồn nguyên liệu cho xơ Polyester ứng dụng trong ngành dệt may góp phần làm giảm

giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh vớ i hàng dệt may của các nƣớ c trên thế giớ i và

tạo việc làm cho lao động trong khâu thu mua phế thải, giúp giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm

môi trƣờ ng.

Một số quy trình tái chế PET ở nƣớ c ta hiện nay. Quy trình tái chế PET của công ty TNHH Hợ p Thành

Hình 2-10: Quy trình tái sinh của công ty

Quy trình sản xuất đƣợ c kép kín và tự động hoá toàn bộ, sản phẩm nhựa chai PET

phế thải sẽ đƣợ c cho vào sấy trong khoảng thời gian 7h để loại bỏ sản phẩm thủy phân

sau đó gia nhiệt lọc đùn ép rồi đến quy trình xe tơ, kéo dãn thành một độ mảnh vớ i kíchthƣớ c tuỳ theo nhu cầu của khách hàng và cuối cùng là công đoạn cắt sấy và đóng bao,

quy trình đƣợ c trình bày trong hình 2-10.

Quy trình tái chế của Công ty TNHH Thƣơng mại Sản xuất Phát Thành

Nhựa PET sẽ đƣợ c đƣa vào hệ thống phân loại tự động, tiế p theo là xử lý r ửa nƣớ c nóng,

k ế tiế p chuyển sang thiết bị ly tâm để tách ẩm, sấy khô, tách bụi, tạo hạt sản phẩm

Chai PET Sấy khô Đùn ép Xe tơ Đóng bao







Hình 2-11: Quy trình tạo hạt nhự a.

Hiện nay, hoạt động tái chế nhựa nói chung và tái chế PET nói riêng đang đƣợ c

thực hiện bở i các doanh nghiệ p lớn, cơ sở tái chế nhựa vừa và nhỏ. Tuy nhiên, công nghệ

tái chế còn lạc hậu, thiên về thủ công, thiếu sự quản lý đầu tƣ của nhà nƣớ c. Phƣơng pháp

phổ biến là tái chế cơ học. Hạt nhựa tái chế có chất lƣợ ng thấ p, không đƣợ c chuẩn hóa,

không xác định đƣợ c thành phần và hàm lƣợ ng tạ p chất. Vì vậy, nghiên cứu này đƣợ c

thực hiện nhằm giải quyết hiện tr ạng nói trên.

2.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP TÁI CHẾ PET PHỔ BIỂN HIỆN NAY

Hiện nay, có nhiều phƣơng pháp khác nhau để xử lý PET thải nhƣ chôn lấ p, tái sử

dụng lại hoặc tái chế. Do hầu hết nhựa PET không thể tự phân huỷ sinh học, khi xử lý

bằng cách đốt hoặc chôn lấ p sẽ gây ô nhiễm môi trƣờ ng, thoái hoá đất, phát sinh các khí

độc hại gây ảnh hƣởng đến sức khoẻ con ngƣời. Do đó, tái chế PET là phƣơng pháp khả

thi nhất cho việc xử lý PET thải. Đặc biệt, đây còn là nguồn nguyên liệu đầu vào giá r ẻ cho một số ngành sản xuất khác.

Các phƣơng pháp tái chế PET chính là phƣơng pháp cơ học và phƣơng pháp hoá

học. Với phƣơng pháp cơ học, đơn thuần là thu gom, r ửa sạch, băm nhỏ, sấy khô, tái gia

công. Tuy nhiên, nhƣợc điểm của phƣơng pháp này là hạt nhựa tái chế có chất lƣợ ng thấ p,

Chai PET thải

xử lý r ửa nóng

Thiết bị tách ẩm

Hạt nhựa R-PET

Sấy khô, tách bụi







không xác định đƣợ c thành phần và hàm lƣợ ng tạ p chất nên PET sau tái chế có độ nhớ t

r ất thấp. Do đó, tái chế hoá học ngày càng tr ở nên hiệu quả để xử lý PET thải. Quy trình

chế PET đƣợc trình bày trong sơ đồ hình 2-12 (Dutta and Soni, 2013).

Hình 2-12: Các phƣơng pháp tái chế PET phổ biến nhất hiện nay

2.4.1 Tái chế hóa họcTái chế hoá học là quá trình phân giải các polymer thành những monomer hoặc

những chất hoá học hữu dụng bằng các phản ứng hoá học. Có nhiều phƣơng pháp khác

cho tái chế hóa học của nhựa PET đƣợ c trình bài trong hình 2-13 (Dutt, Soni, 2013).

Hình 2-13. Sơ đồ quá trình tái chế hóa học của PET

Glycol phân (glycolysis)

Phản ứng glycol phân PET đƣợ c tiến hành dƣớ i áp suất cao, nhiệt độ 180-220°C

trong môi trƣờng khí trơ (N2) để tránh oxy hoá các polyol tạo thành. Sản phẩm của phản

ứng là monome BHET cùng vớ i oligome. Tinh chế BHET bằng phƣơng pháp lọc nóng

Tái chế khác

PET thải

Tái chế Chôn lấ p Sử dụng lại

Tái chế hoá họcTái chế cơ học

Tái chế hóa học của PET

Glycol phân

Sản phẩm chính:

Oligomers

Methanol phân


DMT + EG

Thủy phân


TPA + EG

Quá trình khác

Aminolysis

Ammonolysis

Trung tính Axit Kiềm







dƣớ i áp suất để tách các tạ p chất. Sau đó làm sạch bằng than hoạt tính để khử màu và tạ p

chất. Hiện nay, đây là phƣơng pháp đang đƣợ c sử dụng phổ biến nhất.

C OCH2CH2O

O

+ n HOCH2CH2OHO C

O

C OCH2CH2OH

O

C

O

BHET

n HOCH2CH2O

n

Hình 2-14: Phản ứ ng khử trùng hợ p PET bằng ethylene glycol.

Ƣu điểm: phƣơng pháp glycol dễ dàng k ết hợ p trong một nhà máy sản xuất PET

thông thƣờ ng. BHET thu hồi có có thể tr ộn vớ i BHET nguyên sinh.

Nhƣợc điểm: sản phẩm là BHET và các oligomer nên khó tinh chế bằng k ỹ thuật

thông thƣờng nhƣ kết tinh và chƣng cất.

Rƣợ u phân (methanolysis)

Tác nhân khử trùng hợp là rƣợ u methylic ở nhiệt độ khoảng 200°C, dƣớ i áp suất

cao. Phản ứng metanol phân r ất có hiệu quả để tái chế nhựa PET ở dạng màng, chất thảitrong nhà máy, chất thải ở dạng sợ i và chai. Tuy nhiên, quá trình phân tách sản phẩm của

phản ứng cần chi phí cao, phƣơng pháp này ít kinh tế.

C OCH2CH2O

O

+ 2n CH3OHO C

O

C OCH3

O

C

O

+ (n + 1) HOCH2CH2OHn CH3O

n

DMT

Hình 2-15: Phản ứ ng khử trùng hợ p PET bằng rƣợ u methylic.







Thủy phân (hydrolysis)

Trong phản ứng thuỷ phân nhựa PET có thể dùng xúc tác axit vô cơ hoặc kiềm.

Sản phẩm của phản ứng là TPA thô đƣợ c xử lý bằng than hoạt tính để tách tạ p chất và sau

đó tái kết tinh bằng dung môi (thƣờng là axit axetic) để thu đƣợ c TPA có độ tinh khiếttƣơng đƣơng vớ i độ tinh khiết TPA có trên thị trƣờ ng. Vớ i phƣơng pháp này, phản ứng

xảy ra chậm, cần nhiều giai đoạn để làm sạch TPA, giá thành cao, cho nên phƣơng pháp ít

đƣợ c sử dụng cho tái chế PET vớ i quy mô công nghiệ p.

Hình 2-16: Phản ứ ng khử PET bằng nƣớ c

2.4.2 Tái chế bằng phƣơng pháp cơ học

Tái chế PET bằng phƣơng pháp cơ học hiện nay có hai công nghệ, thứ nhất là công

nghệ trùng ngƣng trạng thái r ắn gọi tắt là công nghệ SSP, thứ hai là công nghệ biến tính

phế liệu PET.

2.4.2.1 Công nghệ SSP

Việc xử lý phế liệu bằng thiết bị SSP lại chia ra 2 phƣơng pháp: dùng phƣơng pháp

chân không và dùng khí trơ (N2).

Công nghệ SSP dùng khí trơ

PET thải sau quá trình nghiền r ửa và sấy đƣợ c nạ p liệu liên tục cho máy đùn haitr ục vít, hạt R-PET từ máy đùn đƣợ c xử lý trong thiết bị k ết tinh hóa để tăng độ k ết tinh

nhằm tránh sự tạo thành các k ết tụ khi xử lý bằng thiết bị SSP ở nhiệt độ cao 200 - 250°C

ở điều kiện không có oxy và hơi ẩm trong khoảng thời gian xác định (thƣờ ng 10 – 12 giờ )

nhằm đạt đƣợc độ nhớt đặc trƣng mong muốn. Đồng thờ i, loại bỏ sản phẩm của phản ứng

C OCH2CH2O

O

+ 2n H2OO C

O

C OH

O

C

O

+ (n + 1) HOCH2CH2OHn HO

TPA

n







(nƣớc, ethylene glycol, acetaldehyde) cũng nhƣ các tạ p chất dễ bay hơi (dung môi, chất

tẩy r ửa mực in, etc.) đƣợ c khuếch tán từ vật liệu ra. Khí Nitơ sạch và khô đƣợ c dùng làm

môi trƣờ ng tải nhiệt. Quá trình xử lý là một quá trình không liên tục và lợi điểm của nó là

tạo ra sản phẩm khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng.

Công nghệ SSP dùng phƣơng pháp chân không

Đối vớ i phƣơng pháp này, thiết bị phản ứng đƣợ c giữ ở điều kiện chân không cao,

sử dụng cánh khuấy để tạo ma sát nhiệt. Do môi trƣờ ng có áp suất thấ p nên nhiệt độ r ất

cao. Khi dùng phƣơng pháp chân không thì quá trình SSP sẽ nhanh hơn, do hiệu quả loại

nƣớ c, ethylene glycol tốt hơn và hiệu quả của việc loại bỏ tạ p chất dễ bay hơi khác cũng

cao hơn phƣơng pháp dùng khí N2.

2.4.2.2 Công nghệ biến tính phế liệu

Là công nghệ có chi phí đầu tƣ, năng lƣợ ng tiêu thụ thấp hơn so vớ i công nghệ

SSP, sản phẩm của công nghệ này đạt các tính năng cơ lý cho sản xuất các loại chai. Quá

trình đƣợ c bắt đầu từ mảnh PET sau khi r ửa đƣợ c tr ộn vớ i chất biến tính silicone lỏng

trong thiết bị tr ộn ở 140 – 150°C trong thờ i gian khoảng 90 phút. Nguyên liệu này đƣợ c

nạ p 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 lƣợ ng phân tử lớ n. Với lƣớ i lọc mịn có thể loại bỏ những tạ p

chất r ắn không nóng chảy. Từ đó cho ra M-PET có thể không cao sau quá trình biến tính.

Tuy nhiên, độ bền cơ tính thì tƣơng đƣơng vớ i nhựa V-PET.

2.4.2.3 Một số công nghệ tái chế PET của thế giớ i

Quy trình công nghệ Bepex (USA)

Nhựa PET phế thải sau khi thu gom và phân loại thì xay, nghiền là bƣớ c quan

tr ọng để giảm kích thƣớ c khoảng 0.8-1mm. Sau đó, nhựa đƣợ c làm sạch để đảm bảo độ

tinh khiết cho sản phẩm r ồi sấy khô. K ế tiế p là quá trình k ết tụ để tạo ra nhựa nóng chảy

từ những mảnh nhựa, có thể thêm chất màu và phụ gia nhằm tạo sự đa dạng cho sản phẩm

nhựa. Sản phẩm sau k ết tụ đƣợc đem đi đùn, tạo hạt.







Ưu điể m: tiết kiệm nguyên vật liệu, giảm thành phần độc hại, thể tích chứa và kéo

dài vòng đờ i cho sản phẩm. Cung cấ p nguồn nguyên liệu thứ cấ p có giá tr ị cho công

nghiệ p vớ i chi phí thấp, đem lại hiệu quả kinh tế cao.

Nhược điể m: công nghệ còn lạc hậu dẫn đến việc phát sinh r ất lớ n lƣợ ng khí thải

độc hại gây ô nhiễm môi trƣờ ng và sản phẩm còn lẫn nhiều tạ p chất.

Hình 2-17: Quy trình công nghệ Bepex

Công nghệ B2B (Nhật Bản)

Chai PET sau khi thu gom đƣợ c phân loại, nghiền nhỏ và r ửa sạch thu đƣợ c PET

dƣớ i dạng mảnh. Sau đó các mảnh PET đƣa vào dây chuyền tái chế cơ học, hóa học

hoặc tái chế vật liệu. Đối vớ i quá trình tái chế cơ học các mảnh PET đƣợ c nạ p liệu cho

máy đùn để tạo hạt nhựa PET, sau đó chúng đƣợ c xử lý trong thiết bị SSP nhằm tăng

phân tử lƣợng, đƣa vào quy trình tái tạo chai mớ i. Với phƣơng pháp tái chế hóa học

các mảnh PET đƣợ c glycol phân giải tạo thành BHET, sản phẩm đƣợ c làm sạch và

thực hiện quá trình trùng hợp để tạo nhựa PET, PET đƣợc tăng phân tử lƣợ ng bằng

thiết bị SSP để thổi tạo chai mớ i hay tạo nguyên liệu để sản xuất sợ i dệt hoặc màng.

Các quá trình tái chế trên đƣợ c thể hiện trong sơ đồ hình 2-18.

Đóng bao bì

PET dạng hạt có IV

Máy đùn

Thiết bị SSP

Sấy/ k ết tinhThu gom

Đông kiện

Mở kiện/ Phân

Nghiền

R ửa

Tách nƣớ c







Hình 2-18: Sơ đồ quy trình tái chế PET

Quy trình tái chế PET bằng phƣơng pháp Methanolysis

Trƣớc tiên methanol đƣợc đun nóng đến nhiệt độ phản ứng và đƣa đồng thờ i vớ i

PET phế thải vào nồi hấp đƣợ c trang bị máy tr ộn vớ i tỷ lệ của PET là 4:1. Hỗn hợ p phản

ứng đƣợc đƣa tớ i quá trình phân tách. Tại đây, chƣng cất chân không để loại bỏ tạ p chấtvà methanol dƣ, lƣợng methanol này đƣợ c tái sử dụng lại. Sau đó, ta giảm áp lực và làm

lạnh thu đƣợ c DMT ở dạng k ết tủa tinh khiết và EG.

Tái chế hóa học Tái chế nguyên liệu

Glycol phân (BHET)

Trùng hợ p (PET)

Sợ i, màng và khác

Ép đùn

Thiết bị SSP

Thổi chaiThiết bị SSP

PET thải

Phân loại, nghiền và r ửa

Mảnh PET

Tái chế cơ học







Hình 2-19: Sơ đồ quy trình metanol phân PET

Công nghệ Ledarecycling (Ý)Đây là phƣơng pháp tái chế PET dựa trên công nghệ biến tính PET, sử dụng chất

biến tính silicol lỏng. Quy trình tái chế đƣợ c trình bày trong sơ đồ hình bên dƣớ i.

Hình 2-20: Quy trình công nghệ tái sinh PET

Phân loại: chai PET đƣợ c phân loại theo màu sắc nhƣ: không màu, màu xanh

dƣơng và màu xanh lá cây và một số màu khác.

Nghiền: chai PET đƣợ c nghiền ƣớ t hoặc nghiền khô. Đối vớ i quá trình nghiền khô

thì nhãn, giấy, nhựa khác có thể đƣợ c loại bỏ nhờ thiết bị phân tách bằng khí khá đơn giản

đặt sau máy nghiền. Dòng khí đƣợ c thổi ngƣợ c vào dòng phế liệu sẽ mang theo những vật

nhẹ (nhãn), khí đó các mảnh PET nặng hơn sẽ r ơ i xuống.

Dây chuyền r ửa: các mảnh PET từ thùng chứa trung gian đƣợ c chuyển đến thiết bị

r ửa sơ bộ bằng thiết bị tải tr ục vít để loại bỏ chất bẩn bám trên bề mặt, nƣớ c nóng đƣợ c sử

dụng để tăng hiệu quả của quá trình. Trong thiết bị hydrocyclone, ma sát tạo ra nên vật

liệu sẽ đƣợ c thêm một lần r ửa. Để loại bỏ keo dán trên bề mặt các mảnh PET sử dụng

dung dịch kiềm khoảng 3% và nhiệt độ nƣớ c r ửa khoảng 65 – 75°C.

MethanolPETthải

Bể chứa methanol sản phẩm PET

Bể chứa DMTDepolymerization

Bể chứa EG

Thiết bị phân tách

PET

PET thải

Phân loại Nghiền R ửa sơ bộ R ửa Sấy







Quá trình sấy: PET đƣợ c sấy trong thiết bị sấy spin có độ ẩm nhỏ hơn 0.7 % sau đó

đƣợ c tồn tr ữ trong Silo.

Biến tính mảnh PET: thiết bị tr ộn tr ục vít có nhiệm vụ tr ộn đồng nhất các mảnh

PET và chất biến tính silicone. Sau đó, PET đƣợ c chuyển sang thiết bị tr ộn hoạt tính để

tăng sự bám dính của chất biến tính lên bề mặt mảnh PET. Thờ i gian lƣu tr ữ của vật liệu

khoảng 60 – 90 phút, nhiệt độ khoảng 140°C.

Công nghệ Viscostar SSP của Starlinger (Áo)

Công nghệ gồm 5 phần: thiết bị k ết tinh hóa, thiết bị gia nhiệt sơ bộ, thiết bị phản

ứng pha r ắn và buồng làm sạch.

Thiết bị k ết tinh hóa: xử lý nhiêt phế liệu bằng dòng khí nóng, nhiệt độ khoảng

160, có sự khuấy tr ộn tránh sự tạo thành k ết tụ. Độ tinh khiết đạt 15 % trong thờ i gian

90 phút.

Thiết bị gia nhiệt sơ bộ: gia nhiệt sơ bộ phế liệu PET đến nhiệt độ 160 trƣớ c khi

nạ p liệu cho thiết bị SSP, thờ i gian khoảng 10 phút.

Thiết bị phản ứng pha r ắn: phế liệu đƣợ c giữ ở nhiệt độ khoảng 216 dƣớ i điều

kiện chân không cao để loại bỏ acetaldehyde và những chất dễ bay hơi khác, tốc độ tăng

I.V là 0.01 – 0.02 dl/g/giờ . Sau một khoảng thờ i gian xác định, phế liệu đi vào buồng làm

lạnh để ngừng phản ứng.

2.4.3 Tái chế bằng phƣơng pháp thu hồi năng lƣợ ng/tái chế nhiệt

Tái chế nhiệt có nghĩa là sử dụng nhựa làm nhiên liệu mục đích chính của tái chế

nhiệt là thu hồi năng lƣợ ng. Nhựa có một giá tr ị nhiệt độ cao. Bở i vì nhựa có nguồn gốc

từ dầu mỏ, nhựa có giá tr ị năng lƣợng tƣơng đƣơng hoặc lớn hơn so vớ i than. Vật liệu

nhựa có thể đƣợc đốt và cung cấp năng lƣợng dƣớ i dạng nhiệt. Ví dụ, 1 tấn nhựa có thể

thay thế 1,3 tấn than trong lò nung xi măng (Nguyễn Thị Thu Ninh, 2012).Hầu hết, các nguyên liệu từ chất thải r ắn sinh hoạt điều có một giá tr ị năng lƣợ ng có

thể tái tạo bằng cách đốt, trong một hệ thống thiết bị thƣờng đƣợ c gọi là hệ thống thiết bị

tái tạo năng lƣợ ng từ rác thải (Energy from Waste – EFW). Những giá tr ị năng lƣợ ng này

vào khoảng 41.850 BTU/kg của một số chất thải dẻo và 6.390 BTU/kg của chất thải thực







phẩm. Để so sánh, có thể nêu giá tr ị năng lƣợ ng của dầu chất đốt là 46.000 BTU/kg. Năng

lƣợ ng này có thể sử dụng để phát điện hoặc sản xuất hơi nƣớ c phục vụ cho các máy công

nghiệ p.

Những chất dẻo không thích hợ p cho việc sử dụng lại hay tái sinh thì không nên

chôn. Tốt hơn là tìm cách tái tạo năng lƣợ ng nội tại của chúng. Các giá tr ị năng lƣợ ng của

một số vật liệu và rác thải trình bày ở bảng 2-3 (Tr ần Vĩnh Diệu và Tr ần Lê Trung, 2006).

Bảng 2-3: Các giá trị năng lƣợ ng của một số vật liệu và rác thải

Vật liệu và rác thải Năng lƣợ ng BTU/kg1 PE 24.0002 HDPE 43.8003 Chai PET và các loại chai nhựa khác 36.000

4 Chất dẻo 39.4005 Cao su 28.2006 Báo 17.6007 Vải dệt 20.7008 Gỗ 16.0009 Rác thải r ắn sinh hoạt 13.00010 Rác vƣờ n 6.40011 Rác thực phẩm 6.40012 Dầu chất đốt 46.000





Chương 3 T hự c nghiệm Luận văn tố t nghiệ p


Hình 3-2: Máy khuấy từ

CHƢƠNG 3THỰ C NGHIỆM

------------------------

3.1 NGUYÊN LIỆU HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 3.1.1 Nguyên liệu và hóa chất

Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu này là nhựa PET từ chai nƣớ c giải khát. Sau đó,

PET đƣợ c phân tách nắ p, nhãn và cắt nhỏ với kích thƣớ c khoảng 8-10mm.

Sodium hydroxide (NaOH) (Xilong Chemical Co., Ltd, xuất Trung Quốc 96%),

vớ i một lƣợ ng nhất định đƣợc pha loãng trong nƣớ c cất để sử dụng trong nghiên cứu này.

Dung dịch AgNO3 0.1 N, toluene (Xilong Chemical Co., Ltd, xuất xứ Trung Quốc

99.5%). Etanol (Guangdong Guanghua Sci-Tech Co., Ltd), dichloroethane, phenol cũng

đƣợ c sử dụng trong nghiên cứu này.

3.1.2 Thiết bị

Máy ép nóng

Máy ép nóng sử dụng để tạo mẫu nhựa và composite là

loại máy Panstone P-100-PCD đƣợ c sản xuất bở i Panstone

hydraulic ind, Đài Loan (hình 2-1). Máy ép nóng Pan stone

P-100-PCD có các thông số k ỹ thuật nhƣ sau:

- Công suất: 10.8 kW

- Lực ép tối đa 100 tấn, lực ép làm việc 80 tấn

-

Nhiệt độ tối đa: 300 oC

- Kích thƣớ c mặt khuôn: 400 x 400 mm

Máy khuấy từ

Máy khuấy từ gia nhiệt C-MAG HS 4 - IKA, Đức(hình 2-2). Các thông số k ỹ thuật:

- Điều khiển tốc độ: scale 0-6

- Kích thƣớ c (W x H x D) [mm]: 150 x 105 x 260

-

Dải nhiệt độ gia nhiệt [°C]: 50 – 500

Hình 3-1: Máy ép nóng







- Công suất [W]: 270

3.2 QUY TRÌNH THỰ C HIỆN

Quy trình thực hiện của đề tài đƣợ c tóm tắt trong sơ đồ hình 3-3.

Hình 3-3: Sơ đồ quy trình thự c hiện

Quy trình hực hiện của đề tài gồm 5 bƣớ c:

Bƣớ c 1: Chai PET thải đƣợ c phân tách nhãn và nắ p chai, tiế p theo r ửa lại với nƣớ c

nhằm lại bỏ tạ p chất (đất, cát…). Sau đó, chai PET thải đƣợ c cắt nhỏ với kích thƣớ c

khoảng 8-10mm.

Bƣớ c 2: Tiến hành xử lý PET vớ i dung dịch kiềm và toluene. Quá trình đƣợ c khảo

sát vớ i các thông số nhƣ nhiệt độ, thờ i gian và nồng độ kiềm.

Bƣớ c 3: Sau quá trình xử lý kiềm PET đƣợ c làm khô ở nhiệt độ phòng 24 giờ. Đối

vớ i quá xử lý toluene thì PET đƣợ c sấy ở nhiệt độ 110 trong 12 giờ nhằm loại bỏ lƣợ ng

dung môi còn bám lại trong mảnh PET.

Sản phẩm

Sấy tách ẩm

Ép áp lực

KiềmToluen

Xử lý hóa học

Mảnh PET

Sấy đổi dung môi

Chai PET phế thải

Phân tách nhãn và nắ p

R ửa với nƣớ c

Cắt nhỏ

Phổ IR

DSCĐánh giá tính chất

của sản phẩm

4 – 6 ht = 140

10 phút

t =250P = 500 Psi







Bƣớ c 4: Mảnh PET thu đƣợc sau quá trình trên đƣợc đánh giá tính chất của sản

phẩm bằng phƣơng pháp DSC, TGA và phổ hồng ngoại FTIR.

Bƣớ c 5: Các mảnh PET đƣợ c sấy tách ẩm ở nhiệt độ khoảng 140 trong 4-6 giờ ,

nhằm loại ẩm, sau đó đƣợ c gia công bằng máy ép nóng thu đƣợ c sản phẩm dạng tấm.3.3 XỬ LÝ PET BỞ I DUNG DỊCH KIỀM

Quá trình xử lý kiềm của PET thải đƣợ c nghiên cứu vớ i một số thông số quan

tr ọng sau nhiệt độ (40, 60, 80 ), nồng độ dung dịch kiềm (5%, 10% và 15%), và

thờ i gian xử lý (5 phút, 10 phút, 15 phút, 30 phút, 60 phút). Sau đó, các thí nghiệm đƣợ c

khảo sát vớ i các yếu tố nhƣ nồng độ kiềm (0 - 15%), thờ i gian xử lý (60 phút), nhiệt độ

75oC , sau quá trình xử lý kiềm mẫu đƣợ c r ửa nhiều lần với nƣớ c nhằm loại bỏ kiềm

dƣ, quá trình rửa k ết thúc khi dung dịch nƣớ c r ửa có pH bằng 7. Cuối cùng r ửa lại một lần

nữa bằng nƣớ c cất nhằm loại bỏ hoàn toàn kiềm trong nhựa. Mẫu đƣợ c làm khô ở nhiệt

độ phòng và đem cân để xác định hàm lƣợ ng tạ p chất bị loại ra sau quá trình xử lý. Mỗi

thí nghiệm đều thực hiện 3 lần để lấy giá tr ị trung bình. Quá trình xử lý PET đƣợ c mô tả

trong hình 3-4.

Hình 3-4. Sơ đồ quy trình xử lý bở i dung dịch kiềm.

3.4 XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG TRO TRƢỚ C VÀ SAU KHI XỬ LÝ

Tiến hành làm sạch cốc bằng cách nung cốc ở 800 , để nguội. Sau đó làm sạch

cốc r ồi cho vào bình hút ẩm.

R ửa lại với nƣớ cđến khi pH = 7

Làm khô







Tiến hành cân cốc (mo) bằng cân có độ chính xác 0.0001 g. Tiế p theo cho vào

cốc khoảng 1 g mẫu, cân xác định khối lƣợ ng cốc chứa mẫu (m1). Lƣợ ng mẫu đem nung

(mmẫu) đƣợ c tính bằng công thức:

mmẫu = m1 – mo (3-1)Sau đó, nung cốc chứa mẫu trong 2 giờ ở 800 oC. Tắt lò nung và để nguội, lấy ra

cho vào bình hút ẩm. Cuối cùng, xác định khối lƣợ ng cốc chứa mẫu sau quá trình nung

(m2).

Lƣợ ng tro (mtro) có trong mẫu đƣợc xác định theo công thức:

mtro = m2 – mo (3-2)

Khi đó, hàm lƣợ ng tro (% tro) của mẫu đƣợc xác định theo công thức:

(3-3)

3.5 XỬ LÝ PET THẢI VỚ I DUNG MÔI TOLUENE

Lần lƣợ t cho vào bình cầu 200ml dung môi toluene và 20 gam mẫu, tiếp theo đun

nóng đến nhiệt độ khảo sát. K ế tiế p cho một lƣợng xác định PET vào. Sau khoảng thờ i

gian xác định, lấy bình cầu ra khỏi bế p và làm nguội đến nhiệt độ phòng. Tiế p theo PET

đƣợ c r ửa lại vớ i dung dịch etanol và sấy khô mẫu để loại lƣợ ng dung môi còn lại bám trên

mẫu. Sau đó đem mẫu PET cân để xác định hàm lƣợ ng tạ p chất bị loại sau quá trình xử lý.

Quá trình thí nghiệm đƣợ c lặ p lại nhiều lần để lấy giá tr ị trung bình, đồng thờ i thực hiện

đối vớ i mẫu trƣớ c và sau khi xử lý kiềm. Sơ đồ đƣợ c mô tả trong hình 3-5.

Hình 3-5: Mô tả quá trình thự c hiện xử lý mẫu vớ i Toluene

PET

Bế p từ

Toluene

Nhi t k ế







3.6 XÁC ĐỊNH PHÂN TỬ LƢỢ NG TRUNG BÌNH

3.6.1 Công thứ c Mark – Houwink

Để xác định khối lƣợ ng phân tử của polymer theo phƣơng pháp này các đại lƣợ ng

sau đây đƣợ c tính toán:Độ nhớt tƣơng đối:

dd rel

dm

hoặc rel

o

t

t

Trong đó, t là thờ i gian chảy của dung dịch polymer và t0 là thờ i gian chảy của

dung môi (giây).

Độ nhớ t riêng (specific viscosity):

1o sp rel

o

t t

t

Độ nhớ t rút gọn (reduced viscosity):

Trong đó: C là nồng độ của dung dịch polymer.

Độ nhớt đặc trƣng (intrinsic viscosity):

[] (3-7)

Phân tử lƣợng trung bình nhớt có thể xác định từ độ nhớt đặc trƣng [η], qua

phƣơng trình Mark – Houwink – Sakurada.

[] = K.Mα (3-8)

K và α là hằng số phụ thuộc vào bản chất của dung môi và nhiệt độ, α thƣờ ng có

giá tr ị trong khoảng 0.5 ÷ 0.8. Độ nhớt đặc trƣng [] đƣợc xác định bằng thực nghiệm.

3.6.2 Đo độ nhớ t của PET

Cho phenol/dichloroethane vào Erlen và giữ ở nhiệt độ cố định trong bể điều nhiệt.

Tiế p theo pha dung dịch PET (0.09 g PET và 10 mL phenol/dichloro ethane) và giữ ở

nhiệt độ cố định trong bể điều nhiệt khoảng 10 phút. Tráng nhớ t k ế bằng

phenol/dichoroethane. Đầu tiên, đo độ nhớ t của phenol/dichloroethane bằng nhớ t k ế

3-4

3-5

3-6







Ostwald. Dùng ống đong lấy 10 ml phenol/dichloroethane cho vào nhánh phải (nhánh

không có mao quản) của nhớ t k ế, dùng quả bóp cao su đẩy phenol/dichloroethane qua

nhánh có mao quản lên quá mức A một ít, r ồi tháo quả bóp cao su cho

phenol/dichloroethane chảy tự nhiên và dùng đồng hồ bấm giây đo thờ i gian

phenol/dichloroethane chảy từ ngấn A đến ngấn B. Đo lại 2 ÷ 3 lần, lấy giá tr ị trung bình.

Thứ hai đo độ nhớ t của dung dịch PET, tiến hành đo các dung dịch từ đặc đến loãng mỗi

dung dịch phải đo 2 ÷ 3 lần để lấy giá tr ị trung bình.

3.7 SẤY TÁCH ẨM, TẠO SẢN PHẨM VÀ KIỂM TRA

Mảnh PET thu đƣợ c sau quá trình trên sẽ đƣợ c sấy từ nhiệt độ môi trƣờng đến

nhiệt độ khoảng 160 oC trong 4-6 giờ, để loại bỏ đƣợc độ ẩm. Sau đó, đƣợ c ép thành sản

phẩm dạng tấm.

Để đánh giá hiệu quả của việc xử lý PET thải, ta tiến hành đo độ bền phá hủy của

mẫu bằng thiết bị kéo và uốn ngang. Cơ tính kéo là một trong những loại cơ tính đặc

trƣng cơ bản của vật liệu và thƣờng đƣợc dùng đánh giá nhiều nhất. Phƣơng pháp này dễ

thực hiện hơn các phƣơng pháp đo trực tiếp khác và đặc biệt là phù hợ p với điều kiện

thiết bị của phòng thí nghiệm. Mẫu nhựa sẽ đƣợc đo theo tiêu chuẩn ASTM đối vớ i vật

liệu nền nhựa nhiệt dẻo (D638-03 và D790M-84, 2003).

3.8 CÁC PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ

3.8.1 Phân tích nhiệt vi sai DSC

DSC là một trong các phƣơng pháp phân tích nhiệt. Phƣơng pháp này giúp đo sự

sai khác về dòng nhiệt giữa mẫu phân tích và mẫu so sánh từ đó có thể tính đƣợ c nhiệt

dung, nhiệt chuyển pha, nhiệt lƣợ ng, hiệu ứng nhiệt các phản ứng hoá học, … Phƣơng

pháp này có thể đo chính xác nhiệt độ xảy ra hiệu ứng (nhiệt độ chuyển pha, nhiệt độ

nóng chảy…), có thể biết đƣợ c quá trình là thu nhiệt hay tỏa nhiệt, và có thể xác địnhchính xác lƣợ ng nhiệt này (hiệu ứng nhiệt H).

Nguyên lý của phƣơng pháp DSC hết sức đơn giản, đó là khi mẫu tr ải qua một

biến đổi vật lý (chẳng hạn nhƣ chuyển pha) hoặc hóa học (chẳng hạn nhƣ phân huỷ, oxi

hoá…) thì nó cần cung cấ p một lƣợ ng nhiệt (hoặc tỏa ra một lƣợ ng nhiệt) nhất định để







duy trì nhiệt độ của nó bằng vớ i mẫu so sánh (mẫu này không có hiệu ứng). Lƣợ ng nhiệt

cần cung cấ p cho mẫu hay thoát ra từ mẫu phụ thuộc vào quá trình biến đổi của mẫu là

thu nhiệt hay toả nhiệt.

Các mẫu đƣợc đo trên thiết bị phân tích nhiệt vi sai tại phòng thí nghiệm Polymer

composite, Khoa Công nghệ trƣờng Đại học Cần Thơ. Điều kiện phân tích của các mẫu

nhƣ sau:

-

Tốc độ nâng nhiệt độ: 30 K/10 phút

- Môi trƣờ ng khảo sát: không khí

- Nhiệt độ khảo sát từ: 30 - 400

3.8.2 Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FT-IR)

Phƣơng pháp này giúp chúng ta xác định cấu trúc của vật liệu, đặc biệt là xác định

sự hiện diện của các nhóm chức có trong vật liệu. Bằng thực nghiệm ngƣờ i ta có thể xác

định các số sóng của bức xạ hồng ngoại tƣơng ứng vớ i các liên k ết giữa các nguyên tử.

Nghĩa là tại số sóng đó, liên kết hấ p thụ năng lƣợ ng bức xạ để chuyển sang một

mức dao động mớ i (mức dao động kích thích) và số sóng đó đặc trƣng cho liên kết tƣơng

ứng. Sự hấ p thụ ấy có định lƣợng nhƣng phổ hồng ngoại không biểu hiện thành đƣờ ng

thẳng mà là các dải hấ p thụ với cƣờng độ khác nhau. Bở i vì sự biến đổi năng lƣợ ng dao

động luôn luôn đi kèm vớ i sự biến đổi năng lƣợng quay. Nhƣ vậy phổ hồng ngoại là phổ

hấ p thụ của hai dạng năng lƣợng: năng lƣợng dao động và năng lƣợ ng quay.

Phổ hồng ngoại FTIR của mẫu PET đƣợc đo trong vùng 400 – 4000 cm-1, tại Khoa

Khoa học Tự nhiên, trƣờng Đại học Cần Thơ.





Chương 4 Kế t quả và thảo luận Luận văn tố t nghiệ p


CHƢƠNG 4K ẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

------------------------

4.1 K ẾT QUẢ XỬ LÝ PET VỚ I DUNG DỊCH KIỀM4.1.1 Khảo sát ảnh hƣở ng của nồng độ và thờ i gian kiềm đến quá trình loại tạp chất

K ết quả hình 4-1 cho thấy lƣợ ng tạ p chất bị loại tăng dần khi nồng độ kiềm và thờ i

gian ngâm tăng. Trong 30 phút đầu tiên, lƣợ ng tạ p chất bị loại tăng nhanh; từ 30 đến 60

phút, lƣợ ng tạ p chất loại ra giảm và dần ổn định. Phản ứng tách, loại tạ p chất chỉ xảy ra

trong 30 phút đầu tiên. Sau quá trình xử lý kiềm, ngoài keo dán thì một lƣợng đáng kể tạ p

chất vô cơ cũng bị loại. K ết quả tách loại tạ p chất vô cơ đƣợ c trình bày ở phần tiế p theo.

Cả hai yếu tố nồng độ kiềm và thời gian đều ảnh hƣởng đến quá trình loại tạ p chất từ PET

thải.

Bảng 4-1: Ảnh hƣở ng của thờ i gian và nồng độ kiềm đển quá trình loại tạp chất.

Thờ i gian (phút)

C% (NaOH)5 10 15 20 30 45 60

1 6.3 10.0 13.0 16.0 17.0 17.0 17.3

2 7.0 10.7 14.3 16.7 17.0 17.7 18.3

3 7.7 12.7 16.7 18.7 19.0 19.7 19.7

4 9.3 16.3 17.0 19.3 19.7 20.3 20.7

5 10 17.0 18.0 19.7 20.3 21.0 21.5







Hình 4-1. Ảnh hƣở ng của thờ i gian và nồng độ kiềm lên khối lƣợ ng tạp chất loại ra từ PET

4.1.2 Ảnh hƣở ng của nhiệt độ đến quá trình loại tạp chất từ chai PET thải

Nhiệt độ có ảnh hƣở ng cao lên việc loại bỏ tạ p chất từ PET thải. K ết quả hình 4-3

cho thấy nhiệt độ tăng thì khả năng loại bỏ tap chất cũng tăng. Tuy nhiên, khi nhiệt độ lớ n

hơn 100 thì PET sẽ phi thủy phân (hình 3-2) (Das , et al., 2007). Do đó, với PET điều

kiện kiện nhiệt độ tối ƣu là 75 .

Hình 4-2. Phản ứ ng thủy phân PET trong kiềm

C OCH2CH2O

O

+ 2n NaOHO C

O

C ONa

O

C

O

+ n HOCH2CH2OHn NaO

n

+ H2O


K h ố i l ƣ ợ n g ( %

)







Hình 4-3. Ảnh hƣở ng của nhiệt độ đến quá trình loại tạp chất

4.1.3 Ảnh hƣở ng của nồng độ kiềm đến lƣợ ng tạp chất bị loại ra

Thực nghiệm đã chứng minh r ằng, lƣợ ng tạ p chất loại ra tỷ lệ thuận vớ i nồng độ

kiềm, k ết quả đƣợ c trình bày ở hình 4-4.

Bảng 4-2: Khảo sát ảnh hƣở ng của nồng độ kiềm.

Nồng độ kiềm (%) Khối lƣợ ng tạp chất đƣợ c loại ra (%)

1 172 183 194 215 226 228 2310 23

Tạ p chất bị loại sau quá trình xử lý kiềm bao gồm keo dán nhãn, PVC và chất độn

vô cơ. Phần lớ n keo dán nhãn chai PET thƣờ ng chứa axit abietic, các axit này tan vô hạn

trong môi trƣờ ng kiềm, vì vậy khi ngâm trong dung dịch kiềm keo này dễ phân rã và tách

ra khỏi bề mặt PET (Tr ần Vĩnh Diệu và Tr ần Lê Trung, 2006).

NaOH + C19H29COOH C19H29COONa + H2O

30

25

20

15

10

5

M a s s ( %

)

908070605040

Temperature (°C)Nhi t đ o C

K h ố i l ƣ ợ n g ( %

)







Hình 4-4: Ảnh hƣở ng của nồng độ kiềm đến lƣợ ng tạp chất loại ra

K ết quả kiểm tra tạ p chất của dung dịch kiềm sau quá trình xử lý PET thải trong

hình 4-5. K ết tủa tr ắng thu đƣợ c chứng minh sự hiện diện của PVC trong tạ p chất bị loại.

Ở nhiệt độ 60 - 70 PVC tác dụng với NaOH theo phƣơng trình phản ứng:

CH2 CH Cln + nNaOH CH2 CH OH

n+ nNaCl

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

NaCl + AgNO3AgCl + NaNO3

Hình 4-5: K ết tủa trắng của AgCl

30

25

20

15

10

M a s s ( %

)

108642

Alkali concentration (%)

Nồng độ AgNO3 tăng dần

Nồng độ kiềm (%)

K h ố i l ƣ ợ n g (

% )







4.2 K ẾT QUẢ XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢ NG TRO

Bằng phƣơng pháp nung mẫu khảo sát ở 800 trong 2 giờ, hàm lƣợng tro đƣợ c

xác định (Võ Thị Bạch Phƣơng, 2014).

Bảng 4-3: K ết quả nung PET trƣớ c và sau khi xử lý kiềm

MẫuNồng độ

kiềm

Khối lƣợ ng mẫu

ban đầu, mmẫu (g)

Khối lƣợ ng mẫu sau

khi nung, mtro (g)

Hàm lƣợ ng

tro, %

PET thảichƣa xử lý

0 % 0.9897 0.0028 0.28

PET thải

đã xử lý

kiềm

1 %

2 %

3 %4 %

5 %

6 %

8 %

10 %

0.9995

0.9936

0.99680.9926

0.9975

0.9997

0.9994

0.9978

0.0014

0.0011

0.00090.0008

0.0007

0.0007

0.0006

0.00056

0.14

0.11

0.090.08

0.07

0.07

0.06

0.056

K ết quả thí nghiệm hình 4-6 cho thấy, sau khi nung PET ở nhiệt độ 800 thì khối

lƣợ ng tro còn lại ít, cụ thể khi xử lý PET thải vớ i 10 % kiềm thì lƣợ ng tạ p chất còn lại

trung bình khoảng 0.06 % tr ọng lƣợ ng của PET.

PET thải chƣa xử lý kiềm có hàm lƣợ ng tro cao và có sự khác biệt nhiều giữa các

mẫu đƣợ c xử lý vớ i các nồng độ kiềm khác nhau. Có thể thấy, bao bì nhựa PET đƣợ c sản

xuất chứa nhiều loại chất độn, hóa chất phụ gia. Hàm lƣợng tro thu đƣợ c chính là hàm

lƣợ ng các hợ p chất này. Từ biểu đồ hình 4-6 cho thấy, hàm lƣợ ng tro còn lại trong mẫu

giảm khi tăng nồng độ kiềm, điều đó cho thấy nồng độ kiềm có ảnh hƣởng đến quá trình

tách loại tạ p chất.







Hình 4-6: Nồng độ kiềm ảnh hƣởng đến quá trình loại tạp chất vô cơ từ PET thải

Sau quá trình xử lý kiềm vớ i các nồng độ % khác nhau thì hiệu suất của quá trình

tách loại tro đƣợ c tính theo công thức (2-9).

Hình 4-7: Hiệu suất của quá trình tách loại tro

Đồ thị hình 4-7 cho thấy, khi tăng nồng độ kiềm từ 1-10 % thì hiệu suất của quá

trình tách loại tro cũng tăng. Hiệu suất của quá trình loại tạ p chất vô cơ tỉ lệ thuận vớ i

nồng độ kiềm, khi tăng nồng độ kiềm thì lƣợ ng tạ p chất vô còn lại trong mẫu là khá thấ p.

0.30

0.25

0.20

0.15

0.10

0.05

0

A s h c o n t e n t

( % )

1086420


80

70

60

50

40

P r o d u c t i v i t y ( % )

108642



H à m l ƣ ợ n g t r

o ( % )


H i ệ u s u ấ t ( % )







Điều này chứng tỏ ngoài khả năng tách loại keo dán, PVC, quá trình xử lý vớ i dung dịch

kiềm còn có khả năng tách loại các chất độn vô cơ.

Hiệu suất (P) của quá trình tách loại tro đƣợc xác định theo công thức:

(%) (2-9)

Tr ong đó: m0 (g) khối lƣợ ng tro của mẫu không xử lý

m1 (g) khối lƣợ ng tro của mẫu xử lý vớ i các nồng độ kiềm tƣơng ứng

4.3 K ẾT QUẢ ĐO ĐỘ NHỚ T

PET thải sau quá trình xử lý kiềm sẽ đƣợ c tiến hành đo độ nhớ t nhằm xác định

phân tử lƣợ ng sau quá trình xử lý. K ết quả đƣợ c trình bày ở bảng 4-2.

Bảng 4-4: K ết quả đo độ nhớ t của PET sau xử lý

Lần

Dung dịch1 2 3

Trung

bình

C

(g/ml) sp

C

ln rel

C

Phenol/dichloroethane

(A) ml90 91 91 90.7 - - -

PET + 10ml A 222 221 223 221 0.009 159 98.9

PET + 15ml A 164 164 163 163.7 0.006 134 99.7

PET + 20ml A 143 144 144 143.7 0.0045 129.9 101

PET + 30ml A 124 124 124 124 0.003 122 104







Hình 4-8: Đồ thị biểu thị sự phụ thuộc của độ nhớ t [η] vào nồng độ Từ đồ thị hình 4-8, ta xác định đƣợc [η] khoảng 105, vớ i hệ phenol/dichloro ethane

(2:3) – PET, thì K = 0.9210-4, α = 0.85 (Brandrup , et al., 1999). Khi đó phân tử lƣợ ng

của PET sẽ là:

([] )

(

)

4.4 K ẾT QUẢ XỬ LÝ PET VỚ I TOLUENE

Toluene là dung môi hòa tan r ất tốt chất béo, dầu, nhựa thông, thông thƣờ ng keo

dán nhãn chai PET thƣờ ng là các axit nhựa, do đó khi xử lý PET thải vớ i toluene, thì keo

dán tan hoàn toàn. Mặt khác, PVC có thể tan tốt trong toluene, do đó sau quá trình xử lý

thì tạ p chất từ PVC cũng đƣợ c loại. Từ k ết quả biểu đồ hình 4-9 cho thấy, khi mẫu chỉ xử

lý bằng toluen (PET) thì lƣợ ng tạ p chất bị loại là cao nhất và lƣợ ng tạ p chất loại ra giảm

xuống đối vớ i mẫu đã đƣợ c xử lý vớ i dung dịch kiềm ở 4% (PET 1) và 10% (PET 2).

Điều đó có nghĩa là sau quá trình tiền xử lý bở i dung dịch kiềm ở 75oC thì phần lớ n keo

dán và tạ p chất PVC bị loại. Do đó khi xử lý lại bằng toluen thì lƣợ ng tạ p chất bị loại ra

giảm xuống.

Đồ thị hình 4-10 cho thấy, trong 30 phút đầu tiên, lƣợ ng tạ p chất bị loại tăng nhanh

; từ 30 đến 60 phút, lƣợ ng tạ p chất loại ra giảm và dần ổn định.

020406080

100

120140160180200

0 0.005 0.01 0.015

η s p / C a n d

l n η r e l / C

C (g/ml)

ηsp/C

ln ηrel/C

ηsp/Cln ηrel/C







Hình 4-9: Ảnh hƣở ng của toluen đến quá trình loại tạp chất từ PET thải

Hình 4-10: Ảnh hƣở ng của thờ i gian xử lý toluene đến quá trình loại tạp chất

Sau quá trình xử lý kiềm ở các khoảng thờ i gian khác nhau (5, 15, 30, 40, 60 phút)

phần lớ n tạp đã đƣợ c loại ra, do đó khi xử lý lại với toluene thì hàm lƣợ ng tạ p chất loại ra

giảm xuống (hình 4-11). Qua đó có thể thấy, chỉ cần xử lý PET thải vớ i dung dịch kiềm

thì phần lớ n tạ p chất đã đƣợ c loại bỏ.

20

15

10

5

M a s s ( % )

PET PET 1 PET 2

20

18

16

14

12

10

M a s s ( % )

605040302010

Time (minute)

K h ố i l ƣ ơ n g ( % )

K h ố i

l ƣ ơ n g ( % )


Mẫu







Hình 4-11: Ảnh hƣở ng của kiềm và toluene đến quá trình loại tạp chất

4.5 TẠO SẢN PHẨM VÀ KIỂM TRA TÍNH CHẤT CƠ LÝ

4.5.1 Tạo mẫu sản phẩm dạng tấm

Các mảnh PET thu đƣợc sau quá trình trên đƣợ c sấy k ết tinh, sau đó đƣợ c ép bằng

máy ép nóng ở nhiệt độ 180˚C/15 phút vớ i áp suất 50kg/cm2. Sản phẩm thu đƣợc đƣợ c

trình bày ở hình 4-12.

Hình 4-12: Sản phẩm dạng tấm

14

12

10

8

6

4

2

M a s s ( %

)

605040302010

Time (minute)Thờ i gian (phút)

K h ố i l ƣ ơ n g ( % )







4.5.2 K ết quả kiểm tra cơ tính của sản phẩm

Hình 4-13: Biểu đồ độ bền uốn ngang của PET tái chế so vớ i các loại nhự a khác.

Qua hình 4-13 ta thấy độ bền uốn ngang của mẫu PET tái chế trung bình cao gấ p

3.1 lần so vớ i mẫu composite gia cƣờ ng bằng sợ i xử lý vớ i dung dịch kiềm 2%. Mẫu PET

tái chế có giá tr ị độ bền uốn ngang trung bình cao gấ p 1.25 lần so vớ i nhựa ABS.

Hình 4-15: Độ bền kéo của PET tái chế so vớ i các loại nhự a khác.

80

60

40

20

0

F l e x u r a l S t r e n g h

Polyeste/xo dua ABS PET

Simple

80

70

60

50

40

30

20

T e n s i l e S t r e n g t h

PP PET ABS

Simple

Mẫu

Đ ộ b ề n u ố n ( M P a )

Đ ộ b ề n k é o ( M P a )

Mẫu







Qua Hình 4-15 cho thấy độ bền kéo của mẫu PET tái chế có giá tr ị trung bình cao

gấ p 1.81 lần so vớ i nhựa PP nguyên sinh và tƣơng vớ i hạt nhựa ABS. Mẫu PET bị phá

hủy khi đo kéo (hình 4-16).

Hình 4-16: Độ dãn dài của PET khi kéo

4.6 K ẾT QUẢ PHÂN TÍCH NHIỆT VI SAI (DSC) CỦA PET

Trên các hình 4-17 và 4-18 tƣơng ứng là giản đồ DSC của mẫu PET trƣớ c và sau

khi xử lý kiềm. Trên đƣờ ng cong phân tích nhiệt vi sai quét (DSC) (hình 4-17) của mẫuPET thải trƣớ c xử lý xuất hiện 2 vùng hấ p thụ nhiệt. Vùng hấ p thụ nhiệt trong khoảng

160-185 , có giá tr ị cực đại tại khoảng 170 ứng vớ i nhiệt độ nóng chảy của PVC.

Vùng hấ p thụ nhiệt trong khoảng 220-260 , có giá tr ị cực đại khoảng 249.7 tƣơng

ứng vớ i nhiệt độ nóng chảy của PET.

Hình 4-17: Giản đồ DSC của mẫu PET chƣa xử lý

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

D S C / ( m W / m g )

35030025020015010050

Temperature (°C)Nhiệt độ ()







Từ giản đồ DSC hình 4-18 cho thấy, sau khi xử lý kiềm vùng hấ p thụ nhiệt tại

160185 không còn xuất hiện nữa đều, qua đó có thể thấy kiềm có khả năng loại tạ p

chất PVC từ chai PET thải. Nhiệt độ chuyển thủy tinh hóa Tg của PET đƣợc xác định dựa

vào vùng cấu trúc vô định hình của nó. Từ giản đồ DSC hình 4-18 cho thấy Tg của ở khoảng 75 .

Hình 4-18: Giản đồ DSC của nhự a sau xử kiềm

4.7 K ẾT QUẢ KHẢO SÁT PHỔ HỒNG NGOẠI (FTIR)Cấu trúc đầu của hai monomer tạo nên nhựa PET đều là những hợ p chất có tính

đối xứng cao, chúng k ết hợ p vớ i nhau trong mạch đại phân tử theo một trình tự luân phiên

đều đặn để tạo ra mắt xích có dạng tổng quát sau:

[-(C6H4)-CO-O-CH2-CH2-CO-O-]n

Qua phổ đồ IR hình 4-19, hai nhóm CH2 có tần số dao động hóa tr ị bất đối xứng ở

đỉnh peak 2970.63 cm-1, 2905.12 cm-1. Liên k ết CO trong nhóm cacboxyl thơm có tần số

dao động hóa tr ị ở đỉnh peak 1730.20 (Caparanga , et al., 2009).K ết quả phổ IR của PET hình 4-19 (a), cho thấy đỉnh đặc trƣng của axit abietic

tƣơng ứng vớ i peak 1695 cm -1 (Đỗ Quang Minh, 2007), sau quá trình xử lý kiềm thì số

sóng đó không còn xuất hiện trên phổ IR hình 4-19 (b). Điều này chứng tỏ sau quá trình

xử lý kiềm thì hàm lƣợng keo dán đã bị loại. Mặt khác, qua phổ đồ IR hình 4-19 (a) cho

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

D S C

( m W / m g )

40035030025020015010050

Temperature (°C)Nhiệt độ ()







thấy mũi hấ p thu tại 760 cm-1 và 917 cm-1 đặc trƣng cho dao động của nhóm C-Cl

(Nguyễn Đình Triệu, 2001). Sau quá trình xử lý thì các số sống đặc trƣng đó không còn

xuất hiện nữa hình 4-19 (b), điều đó có nghĩa là tạ p chất PVC đã đƣợ c tách loại sau quá

trình xử lý.

Hình 4-19: Phổ hồng ngoại (IR) của chai PET (a) trƣớ c xử lý; (b) sau khi xử lý.

Các tần số hấ p thụ đặc tr ƣng của các nhóm chức đƣợ c trình trong bảng 4-4.

Bảng 4-5: K ết quả phân tích phổ FTIR của PET

Nhóm chứ c Tần số hấp thu (cm-1)

C – O 1122

C – Cl 760, 917

C = O 1730.20

– CH2 2970.63, 2905

Axit abietic 1695

80

60

40

20

0

-20

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

80

60

40

20

0

-20

% T r a n s m i t t a n c e

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500

Wavenumbers (cm-1)

PET waste

R-PET

(a)

b

Số sốn cm-1

Đ ộ t

r u y ề n q u a ( % )





Chương 5 Kế t luận và kiế n nghị Luận văn tố t nghiệ p


CHƢƠNG 5K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

------------------------

5.1 K ẾT LUẬNĐề tài đã tiến hành tái chế PET bằng phƣơng pháp hóa học, nghiên cứu ảnh hƣở ng

của dung môi đến quá trình tái chế PET thải. Từ các k ết quả nghiên cứu có thể rút ra một

số k ết luận sau:

Đối vớ i quá trình xử lý bằng dung dịch kiềm, thì cả hai yếu tố thờ i gian phản ứng

và nồng độ kiềm đều ảnh hƣởng đến quá trình loại tạ p chất từ PET thải. Thực nghiệm cho

thấy, hàm lƣợ ng tạ p chất đƣợ c tách ra từ PET thải tăng khi tăng thờ i gian phản ứng và

nồng độ kiềm. Phản ứng tách, loại tạ p chất chỉ xảy ra trong 30 phút đầu tiên. K ết quả khảo sát hàm lƣợ ng tro của mẫu cũng cho thấy một lƣợng đáng kể tạ p chất vô cơ bị loại

sau quá trình xử lý kiềm.

Khi tiến hành xử lý PET thải với toluene trƣớ c và sau xử lý kiềm, thì phần lớ n tạ p

chất đƣợ c loại trong khoảng 30 phút đầu tiên. Tuy nhiên, sau quá trình xử lý kiềm lƣợ ng

tạ p chất còn lại trong mẫu là r ất thấ p. Qua đó có thể thấy, chỉ cần xử lý PET thải vớ i dung

dịch kiềm thì phần lớ n tạ p chất đã đƣợ c loại bỏ.

Qua k ết quả phân tích nhiệt vi sai (DSC) và phân tích phổ FTIR cũng có thể thấy phần lớ n tạ p chất đã đƣợ c tách loại.

5.2 KIẾN NGHỊ

Khảo sát ảnh hƣở ng của dung môi đến quá trình loại tạ p chất đƣợ c nghiên cứu.

Cần phải có những hƣớ ng nghiên cứu mới để ứng dụng sản phẩm của đề tài vào một số

lĩnh vực khác nhƣ để chế tạo vật liệu composite để ứng dụng trong xây dựng giao thông

và dân dụng.

Tiế p tục hƣớ ng nghiên cứu của đề tài, tăng phân tử lƣợ ng của PET sau tái chế bằng

phƣơng pháp trùng hợ p tr ạng thái r ắn.





Tài liệu tham khảo Luận văn tố t nghiệ p


TÀI LIỆU THAM KHẢO

Ali, M. F. and M. N. Siddiqui, 2005. Thermal and catalytic decomposition behavior of

PVC mixed plastic waste with petroleum residue. Journal of Analytical and

Applied Pyrolysis: 282-289.

Awaja, F. and D. Pavel, 2005. Recycling of PET. European Polymer Journal: 1453-1477.

Brandrup, J., E. H. Immergut, E. A. Grulke, A. Abe, et al., 1999. Polymer handbook.

Wiley New York.

Caparanga, A. R., B. A. Basilia, K. B. Dagbay and J. W. Salvacion, 2009. Factors

affecting degradation of polyethylene terephthalate (PET) during pre-flotation

conditioning. Waste management: 2425-2428.

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 of chemical

technology: 173-177.

Đỗ Quang Minh, 2007. Tổng hợp coban aluminat (CoAl2O4) kích thƣớ c hạt siêu mịn ở

nhiệt độ thấ p. Science & Technology Development, Vol 10, No.10-2007.:

Dutta and Soni, 2013. A Review on Synthesis of Value Added Products from

Polyethylene Terephthalate (PET) Waste. Polymer Science, Ser. B:

Hoàng Thị Đông Quỳ, Phạm Huỳnh Trâm Anh, Thiêm Trí Viễn, Nguyễn Ngọc Nhƣ

Hƣơng, et al., 2012. Phụ gia chống cháy phi halogen ứng dụng vào các loại vật liệu

polyme chống cháy trên cơ sở polyeste không no. Tạ p chí phát triển KH&CN:

Napcor, 2014. Postconsumer PETContainer Recycling Activity.

https://www.google.com.vn/search?q=napcor&oq=napcor&aqs=chrome..69i57j0l3

.9412j0j7&sourceid=chrome&es_sm=93&ie=UTF-8#:

Nguyễn Đình Triệu, 2001. Các phƣơng pháp phân tích vật lý và hóa lý. Nhà xuất bảnkhoa học và k ỹ thuật. Hà Nội.

Nguyễn Thị Thu Ninh, 2012. Nghiên cứu chế tạo vật liệu composite bền cơ lý trên cơ sở

Acrylonitrile butadiene styrene (ABS), nhựa poly vinylclorua (PVC) tái chế. Luận

văn thạc sĩ. Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội:



http://www.google.com.vn/search?q=napcor&oq=napcor&aqs=chrome..69i57j0l3.9412j0j7&sourceid=chrome&es_sm=93&ie=UTF-8#:








Tài liệu tham khảo Luận văn tố t nghiệ p


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. Renewable and Sustainable Energy Reviews: 233-

248.

Saisinchai, S., 2013. Separation of PVC from PET/PVC Mixtures Using Flotation by

Calcium Lignosulfonate Depressant. Engineering Journal: 45-54.

Seville and Spain, 2012. End of waste criteria for waste plastic for conversion technical

proposals

Siddique, R., J. Khatib and I. Kaur, 2008. Use of recycled plastic in concrete: a review.

Waste management: 1835-1852.

Tr ần Vĩnh Diệu và Tr ần Lê Trung, 2006. Môi trƣờ ng trong gia công chất dẻo vàcompozit. Nhà xuất bản bách khoa – Hà Nội.

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.

Võ Thị Bạch Phƣơng, 2014. Khảo sát quá trình phân hủy Polyetylen tỷ tr ọng cao (HDPE)

bằng xúc tác thải FCC Dung Quốc Luận văn tốt nghiệ p cao học. Trƣờng Đại học

Cần Thơ:

Võ Thị Hai và Hoàng Ngọc Cƣờ ng, 2008. Phản ứng cắt mạch Polyetylenterephtalat (PET)từ vỏ chai bằng dietylen glycol (DEG). Science & Technology Development:

Wang, C.-Q., H. Wang and Y.-N. Liu, Separation of polyethylene terephthalate from

municipal waste plastics by froth flotation for recycling industry. Waste

Management:





Phụ l ục Luận văn tố t nghiệ p


PHỤ LỤC

Phụ lục 1 K ết quả xác định hàm lƣợ ng cho của mẫu PET tr ƣớ c và sau khi xử kiềm.

Mẫu Nồng

độ kiềm

Lần Khối lƣợ ng mẫuban đầu, mmẫu (g) Khối lƣợ ng mẫu saukhi nung, mtro (g) Hàm lƣợ ngtro, %

PET thảichƣa xử

lý

123

0.99450.98160.9930

0.00280.00260.003

0.280.260.3

PET thảiđã xử lý

kiềm

1%

2%

3%

4%

5%

6%

8%

10%

12312

3123123123

123123123

1.00020.99980.99840.99270.9916

0.99660.99200.99890.99960.99940.98870.98960.99640.99890.9972

1.05121.02251.02471.02981.02251.00620.99870.99460.9967

0.00140.00130.0015 0.00100.0011

0.00120.00090.00080.00100.00070.00080.00090.00070.00090.0006

0.00080.00060.00070.00050.00060.00070.00050.00050.0007

0.140.130.150.100.11

0.120.090.080.100.070.080.090.070.090.06

0.0080.0060.0070.0050.0060.0070.0050.0050.007

Phụ lục 2 K ết quả phân tích nhiệt vi sai (DSC) của PET trƣớ c và sau khi xử lý







Hình 2-1. Giản đồ DSC của PET trƣớ c xử lý

Hình 2-2. Giản đồ DSC của PET sau khi xử lý.

Phụ lục 3 K ết quả phân tích thành phần mẫu PET trƣớ c và sau khi xử lý bằng phƣơng

pháp FTIR.

Project :

Identity :Date/time :

Laboratory :

Operator :

Sample :

Test

polymer 10/22/2014 9:22:57 AM

Composite Lab

Duy Le

Mau_2, 11.300 mg

Reference :

Material :Corr./temp.cal :

Sens.file :

Range :

Sample car./TC :

Chuan,0.000 mg

polymer / Temperature calib.td5

Sn.ed5

30/10.0(K/min)/400

DSC 200F3 t-sensor / E

Mode/type of meas. :

Segments :Crucible :

Atmosphere :

Corr/m. range :

DSC / Sample

1/1Pan Al, open

---/--- / Nito/20 / 50/---

000/5000 µV

Instrument : NETZSCH DSC 200 F3 File : C:\Users\Composite Lab\Desktop\Thang_21_10_2014\Mau 2.sd5

50 100 150 200 250 300 350Temperature /°C

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

DSC /(mW/mg)

Main 2014-10-23 16:42 User: Composite Lab

Peak: 249.7 °C, 2.532 mW/mg

[1]

exo

Project :

Identity :

Date/time :Laboratory :

Operator :

Sample :

Test

polymer

10/21/2014 9:55:09 AMComposite Lab

Duy Le

Mau_1, 10.100 mg

Reference :

Material :

Corr./temp.cal :Sens.file :

Range :

Sample car./TC :

Chuan,0.000 mg

polymer

/ Temperature calib.td5Sn.ed5

30/10.0(K/min)/400

DSC 200F3 t-sensor / E

Mode/type of meas. :

Segments :

Crucible :Atmosphere :

Corr/m. range :

DSC / Sample

1/1

Pan Al, open---/--- / Nito/20 / 50/---

000/5000 µV

Instrument : NETZSCH DSC 200 F3 File : C:\Users\Composite Lab\Desktop\Thang_21_10_2014\Mau 1.sd5

50 100 150 200 250 300 350Temperature /°C

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

DSC /(mW/mg)

Main 2014-10-23 16:39 User: Composite Lab

Peak: 250.5 °C, 2.586 mW/mg

[1]

exo







Hình 3-1. Phổ IR của nhựa PET thải

Hình 3-2. Phổ IR của nhự a PET sau khi xử lý.







Phụ lục 4 K ết quả đo độ bền uốn ngang của mẫu nhựa sau khi xử lý

Mẫua0

mm b0mm

L0mm

S0mm2

EtMPa

s xMPa

sMMPa

eM%

etM%

1 2.81 10.23 60.00 28.75 1892.48 58.24 61.40 5.60 5.60

2 2.82 10.22 60.00 28.82 1789.76 8.79 56.63 4.35 4.35

3 2.85 10.21 60.00 29.1 1588.13 9.73 59.92 4.48 4.48

4 2.85 11 60.00 31.35 1723.09 52.57 55.45 5.92 5.92

5 2.96 11 60.00 32.56 1176.69 12.95 60.67 4.61 4.61

Hình 4-1. Độ bền uốn ngang của mẫu nhự a PET

0 1 2 3 4 5

0

20

40

60

80

Strain in mm

S t r e s s i n M P a

1

2

3

4

5







Phụ lục 5 K ết quả đo độ bền kéo của mẫu

Mẫua0

mm

b0

mm

Lv

mm

sfM

MPa

efM

%

sfC1

MPa

sfC2

MPa

sfC3

MPa

sfC4

MPa

1 2.79 15.4 30 79.73 4.99 17.77 39.03 58.64 73.02

2 2.88 14.99 30 78.32 5.88 17.82 38.03 56.52 70.41

3 2.77 14.75 30 75.68 5.69 18.91 39.22 57.52 70.11

4 2.81 14.45 30 75.35 5.88 19.58 39.43 57.54 69.94

5 2.78 14.68 30 75.88 5.57 18.77 38.64 57.00 69.62

Hình 5-1. Độ bền kéo của mẫu nhự a PET

0 20 40 60

0

20

40

60

Strain in %

S t r e s s i n M P a







Documents

Khảo sát ảnh hưởng của dung môi trong quá trình tái chế nhựa PET bằng phương pháp hóa học