

Каталитическая деполимеризация отходов полиэтилентерефталата с использованием метилата натрия и микроволнового излучения
https://doi.org/10.18412/1816-0387-2017-4-278-286
Аннотация
Изучен процесс химического рециклинга полиэтилентерефталата (ПЭТ) в терефталевую кислоту (ТФК) путем его гидролиза in situ с использованием метилата натрия в метаноле и диметилсульфоксиде (ДМСО) в качестве растворителей и под действием микроволнового излучения (СВЧ). Реакцию проводили в области температур от 30 до 70 °C, ее продолжительность составляла от 5 до 30 мин. Высокие степени деполимеризации получены при ~70 °C и мощности СВЧ 300 Вт. Процесс вели в закрытом СВЧ-реакторе с контролем и записью времени и температуры. Основные продукты — такие мономеры, как ТФК и этиленгликоль (ЭГ); они были выделены и очищены для анализа. На начальном этапе реакции образуется смесь трех мономеров (монометил-терефталат, диметилтерефталат и ТФК), при гидролизе которой получают единственный мономерный продукт — ТФК. После очистки ТФК был проанализирован и идентифицирован методами ЯМР, ТГА, ДСК и инфракрасной Фурье-спектроскопии. Установлено, что показатели реакции гидролиза сильно зависят от количества метилата натрия, объемов метанола и ДМСО, времени и температуры. По сравнению с конвекционными методами нагрева, при использовании СВЧ и метилата натрия время, необходимое для достижения полного разложения ПЭТ, значительно уменьшилось (до 5 мин). Поэтому предлагаемый процесс рециклинга является очень выгодным для переработки отходов ПЭТ, так как обеспечивает значительное сокращение энергозатрат и снижение стоимости производства.
Ключевые слова
Об авторах
Махмуд А. МохсинОбъединенные Арабские Эмираты
Мохамед А. Алнагби
Объединенные Арабские Эмираты
Ренеш М. Бушер
Объединенные Арабские Эмираты
Йозеф Хайк
Катар
Список литературы
1. Awaja F., Pavel D. // European Polymer Journal. 2005. Vol. 41, № 7. P. 1453—1477.
2. Zhang H., Wen Z.-G. // Waste Management. 2014. Vol. 34, № 6. P. 987—998.
3. Siddiqui M.N., Redhwi H.H., Achilias D.S. // Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 2012. Vol. 98. P. 214—220.
4. Tuna Ö., Bal A., Güçlü G. // Polymer Engineering and Science. 2013. Vol. 53, № 1. P. 176—182.
5. Torres N., Robin J.J., Boutevin B. // European Polymer Journal. 2000. Vol. 36, № 10. P. 2075—2080.
6. Paszun D., Spychaj T. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1997. Vol. 36, № 4. P. 1373—1383.
7. Karayannidis G.P., Achilias D.S. // Macromolecular Materials and Engineering. 2007. Vol. 292, № 2. P. 128—146.
8. Pingale N.D., Shukla S.R. // European Polymer Journal. 2008. Vol. 44, № 12. P. 4151—4156.
9. Nikles D.E., Farahat M.S. // Macromolecular Materials and Engineering. 2005. Vol. 290, № 1. P. 13—30.
10. Achilias D.S., Tsintzou G.P., Nikolaidis A.K. et al. // Polymer International. 2011. Vol. 60, № 3. P. 500—506.
11. Siddiqui M.N., Achilias D.S., Redhwi H.H. et al. // Macromolecular Materials and Engineering. 2010. Vol. 295, № 6. P. 575—584.
12. Grause G., Handa T., Kameda T. et al. // Chemical Engineering Journal (Lausanne). 2011. Vol. 166, № 2. P. 523—528.
13. Mishra S., Zope V.S., Goje A.S. // Journal of Applied Polymer Science. 2003. Vol. 90, № 12. P. 3305—3309.
14. Yang Y., Lu Y., Xiang H. et al. // Polymer Degradation and Stability. 2002. Vol. 75, № 1. P. 185—191.
15. Chen W., McCarthy T.J. // Macromolecules. 1998. Vol. 31, № 11. P. 3648—3655.
16. Yoshioka T., Ota M., Okuwaki A. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2003. Vol. 42, № 4. P. 675—679.
17. Liu F., Cui X., Yu S. et al. // Journal of Applied Polymer Science. 2009. Vol. 114, № 6. P. 3561—3565.
18. Yue Q.F., Wang C.X., Zhang L.N. et al. // Polymer Degradation and Stability. 2011. Vol. 96, № 4. P. 399—403.
19. Wang H., Liu Y., Li Z. et al. // European Polymer Journal. 2009. Vol. 45, № 5. P. 1535—1544.
20. Genta M., Iwaya T., Sasaki M., Goto M. // Waste Management. 2007. Vol. 27, № 9. P. 1167—1177.
21. Kurokawa H., Ohshima M.-a., Sugiyama K., Miura H. // Polymer Degradation and Stability. 2003. Vol. 79, № 3. P. 529—533.
22. Das J., Halgeri A.B., Sahu V., Parikh P.A. // Indian Journal of Chemical Technology. 2007. Vol. 14, № 2. P. 173—177.
23. Kosmidis V.A., Achilias D.S., Karayannidis G.P. // Macromolecular Materials and Engineering. 2001. Vol. 286, № 10. P. 640—647.
24. Karayannidis G.P., Chatziavgoustis A.P., Achilias D.S. // Advances in Polymer Technology. 2002. Vol. 21, № 4. P. 250—259.
25. Oku A., Hu L.-C., Yamada E. // Journal of Applied Polymer Science. 1997. Vol. 63, № 5. P. 595—601.
26. Kao C.-Y., Wan B.-Z., Cheng W.-H. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1998. Vol. 37, № 4. P. 1228—1234.
27. Liu L., Zhang D., An L. et al. // Journal of Applied Polymer Science. 2005. Vol. 95, № 3. P. 719—723.
28. Yoshioka T., Motoki T., Okuwaki A. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2000. Vol. 40. P. 75—79.
29. Yoshioka T., Okayama N., Okuwaki A. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 1998. Vol. 37, № 2. P. 336—340.
30. Mehrabzadeh M., Shodjaei S.T., Khosravi M. // Iranian Polymer Journal. 2000. Vol. 9, № 1. P. 37—40.
31. López-Fonseca R., González-Velasco J.R., Gutiérrez-Ortiz J.I. // Chemical Engineering Journal (Lausanne). 2009. Vol. 146, № 2. P. 287—294.
32. Paliwal N.R., Mungray A.K. // Polymer Degradation and Stability. 2013. Vol. 98, № 10. P. 2094—2101.
33. Manju, Kumar Roy P., Ramanan A., Rajagopal C. // Materials Letters. 2013. Vol. 106. P. 390—392.
34. Kržan A. // Polymers for Advanced Technologies. 1999. Vol. 10, № 10. P. 603—606.
35. Nikje M.M.A., Nazari F. // Advances in Polymer Technology. 2006. Vol. 25, № 4. P. 242—246.
36. Lidström P., Tierney J., Wathey B., Westman J. // Tetrahedron. 2001. Vol. 57, № 45. P. 9225—9283.
37. Fini A., Breccia A. // Pure and Applied Chemistry. 1999. Vol. 71, № 4. P. 573—579.
38. Namboori C.G.G., Haith M.S. // Journal of Applied Polymer Science. 1968. Vol. 12, № 9. P. 1999—2005.
39. Khalaf H.I., Hasan O.A. // Chemical Engineering Journal (Lausanne). 2012. Vol. 192. P. 45—48.
40. Beguüm Elmas Kimyonok A., Mehmet Ulutuürk // Journal of Energetic Materials. 2016. Vol. 34, № 2. P. 113—122.
Рецензия
Для цитирования:
Мохсин М.А., Алнагби М.А., Бушер Р.М., Хайк Й. Каталитическая деполимеризация отходов полиэтилентерефталата с использованием метилата натрия и микроволнового излучения. Катализ в промышленности. 2017;17(4):278-286. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2017-4-278-286
For citation:
Mohsin M.A., Alnaqbi M.A., Busheer R.M., Haik Y. Sodium Methoxide Catalyzed Depolymerization of Waste Polyethylene Terephthalate under Microwave Irradiation. Kataliz v promyshlennosti. 2017;17(4):278-286. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2017-4-278-286