1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Nghiên cứu tách chọn lọc plastic chứa thành phần halogen nguy hại từ hỗn hợp plastic có trong chất thải điện, điện tử bằng phương pháp xử lý bề mặt kết hợp froth flotation

Nghiên cứu tách chọn lọc plastic chứa thành phần halogen nguy hại từ hỗn hợp plastic có trong chất thải điện, điện tử bằng phương pháp xử lý bề mặt kết hợp froth flotation

Nghiên cứu cho thấy sự thành công của việc tách chọn lọc PVC ra khỏi hỗn hợp nhựa từ rác thải các thiết bị điện và điện tử. Lợi nhuận thu được khi tách được 1 tấn PVC ra khỏi hỗn hợp nhựa là khoảng 8 triệu đồng. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và kinh tế bởi giúp tăng hiệu quả và giảm thiểu vấn đề môi trường của việc tái chế nhựa. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU TÁCH CHỌN LỌC PLASTIC CHỨA THÀNH PHẦN HALOGEN NGUY HẠI TỪ HỖN HỢP PLASTIC CÓ

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 5

Ngày tạo 4/6/2023 2:22:11 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.72 M

Tên tệp

Tải Nghiên cứu tách chọn lọc plastic chứa thành phần h... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU TÁCH CHỌN LỌC PLASTIC CHỨA THÀNH PHẦN HALOGEN NGUY HẠI TỪ HỖN HỢP PLASTIC CÓ TRONG CHẤT THẢI ĐIỆN, ĐIỆN TỬ BẰNG PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỀ MẶT KẾT HỢP FROTH FLOTATION Nguyễn Văn Hiệu*, Võ Thị Xuân Thi, Nguyễn Hữu Tuấn Trường Đại học Tôn Đức Thắng *Tác giả liên lạc: vanhieu12011996@gmail.com TÓM TẮT Nghiên cứu đề cập phương pháp tách nhựa Poly Vinyl Chloride (PVC) chứa halogen nguy hại khỏi hỗn hợp các chất thải nhựa của thiết bị điện, điện tử. Xử lý bề mặt bằng H2O2: Fe2+ và froth flotation đã tách được PVC với độ thu hồi và tinh khiết lên tới 93,3%. Điều kiện tối ưu của quá trình là: tốc độ khuấy 70 vòng/phút, lưu lượng khí 3 lít/phút, nồng độ H2O2:Fe2+ 4%, thời gian tuyển nổi là 5 phút, chất tạo bọt là poly propylene glycol ethers 1 ml. Như vậy, nghiên cứu cho thấy sự thành công của việc tách chọn lọc PVC ra khỏi hỗn hợp nhựa từ rác thải các thiết bị điện và điện tử. Lợi nhuận thu được khi tách được 1 tấn PVC ra khỏi hỗn hợp nhựa là khoảng 8 triệu đồng. Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và kinh tế bởi giúp tăng hiệu quả và giảm thiểu vấn đề môi trường của việc tái chế nhựa. Từ khóa: Tuyển nổi, rác thải điện – điện tử, xử lý bề mặt, tách chọn lọc, halogen nguy hại. STUDY OF PLASTIC FILTER SELECTION HAZARDOUS INGREDIENTS IN PLASTIC CONTAINS IN ELECTRIC AND ELECTRICAL WASTES BY SURFACE MECHANISM FOR FROTH FLOTATION Nguyen Van Hieu*, Vo Thi Xuan Thi, Nguyen Huu Tuan Ton Duc Thang University *Corresponding Author: vanhieu12011996@gmail.com ABSTRACT The study involved the separation of Poly Vinyl Chloride (PVC) resins containing hazardous halogens from the plastic waste mixture of electrical and electronic equipment. Surface treatment with H2O2: Fe2+ and froth flotation have separated PVC with recovery and purity up to 93.3%. The optimum conditions of the process are: stirring speed 70 rpm, air flow 3 liters/min, H2O2: Fe2+ 4%, flotation time 5 minutes, polypropylene glycol ethers 1 ml. So, research has shown the success of separating PVC from the plastic mix from waste electrical and electronic equipment. The profit from separating 1 ton of PVC from the plastic mixture is about 8 million VNĐ. Research is of scientific and economic importance by increasing the efficiency and minimizing the environmental problem of plastic recycling. Keywords: Flotation, waste electrical - electronic, surface treatment, selective separation, hazardous halogen. 645
  2. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học TỔNG QUAN tố đất hiếm (REE) chứa trong chất thải Nhựa là thành phần quan trọng trong rắn có thể được lọc khỏi các bãi thải; các thiết bị điện, điện tử. Nhựa thường BFRs và polychlorobiphenyls (PCBs) bao bọc ngoài các thiết bị hoặc bộ phận có trong tụ điện có thể lan ra môi máy móc, làm đế đỡ cho các vi trường nếu được đốt cháy. Nếu các mạch,… nhằm cách điện hoặc cách chất độc hại đã được sử dụng, thì chất nhiệt, bảo vệ an toàn cho người sử thải điện tử được tái sử dụng tốt nhất dụng. Các loại nhựa này thường nhẹ và hoặc tái chế để giảm tác động môi có cấu trúc mềm nhưng độ bền cao và trường của chúng [5]. Nhiều phương dễ dàng định dạng phù hợp với các pháp được áp dụng cho việc tách nhựa thiết bị. Tỷ trọng nhựa trong lượng dựa trên loại nhựa, cấu trúc hóa học thiết bị điện, điện tử đã liên tục tăng từ hoặc mật độ điển hình của chúng bao khoảng 14% (1980) lên 18% vào năm gồm tách trọng lực, lọc khí (phương 1992, và 23% vào năm 2005. Thành pháp trọng lực khô), cách ly phần của nhựa trong WEEE tại châu triboelectric [9], [10] hoặc tách tự động Âu được ước tính là 20,6% (2008). Các bằng xác định phổ liên kết [11]. thành viên thuộc diễn đàn WEEE đã Triboelectrostatic separation: Sử dụng thu thập và xử lý khoảng 1,5 triệu tấn dòng điện một chiều 400kV để phân WEEE trong năm 2008, trong đó đã tách hỗn hợp nhựa ABS, PS, PP [12]. thu hồi hoặc xử lý khoảng 300.000 tấn Nhiều kỹ thuật tác động lên bề mặt chất thải bao gồm hỗn hợp các loại cũng đã được sử dụng để xử lý bề mặt nhựa khác nhau [4]. Theo báo các vật nhựa tạo điều kiện thuận lợi cho việc liệu nhựa chiếm từ 30 – 50% (w/w) phân tách bằng cách sử dụng kỹ thuật trọng lượng của WEEE, bao gồm tuyển nổi bọt kết hợp xử lý bề mặt. styrenics (acrylonitrile butadiene Froth flotation (tuyển nổi) là một quá styrene (ABS), high impact trình tách riêng các plastic khả năng polystyrene (HIPS), polystyrene (PS), thấm ướt bề mặt khác với các plastic styrene-acrylonitrile (SAN)), polylefin còn lại. Nói chung, tất cả các loại nhựa polypropylene (PP), hight density đều có bề mặt kỵ nước tự nhiên và dễ polyethylene (HDPE), low density dàng nổi với sự trợ giúp của bọt khí. polyethylene (LDPE)), nhựa kỹ thuật Hệ thống xử lý được lựa chọn phải làm (polyvinyl chloride (PVC), polycar- ít nhất một loại nhựa ưa nước để ít bonate (PC), polyurethane (PU), tương tác nhất với bọt khí trong hệ polyamide (PA), Poly Oxy Methylene thống tuyển nổi. Điều này có thể đạt (POM)). được bằng cách thêm một thuốc thử WEEE chứa một loạt các yếu tố khác phản ứng với lớp bề mặt của nhựa. nhau, nhiều trong số đó là vấn đề môi Tính kỵ nước và ưa nước là hai yếu tố trường hoặc vấn đề nghề nghiệp, cũng chính được áp dụng trong kỹ thuật như các chất ô nhiễm hữu cơ khó phân tuyển nổi để tách nhựa. Do đó, hầu hết hủy sinh học (persistent organic các phương pháp này đã cố gắng điều pollutants, POP) hoặc tiền chất tiềm chỉnh bề mặt nhựa để tạo ra các bề mặt năng của POP [5]. Tái chế WEEE làm ưa nước và thay đổi lớp phủ gốc kỵ tăng một số vấn đề về môi trường và nước bằng các liên kết ưa nước phù nghề nghiệp: phthalates, Pb, Cd, Hg hợp hơn cho việc tuyển nổi. trong pin và Ba, Pb, Hg và các nguyên Qua việc tìm hiểu về các phương pháp 646
  3. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học xử lý bề mặt cũng như phương pháp Polypropylene glycol ethers được chọn tách hỗn hợp nhựa khác nhau cho thấy là chất phụ trợ để tạo ra bong bóng khí hầu hết các phương pháp đều cần thời trong tuyển nổi do giá rẻ, hiệu quả và gian xử lý bề mặt hỗn hợp nhựa sau đó độ ổn định bọt. mới tiến hành tách các mẫu nhựa riêng Quá trình tuyển nổi được thực hiện biệt. Để quá trình tách hỗn hợp nhựa bằng hệ thống froth flotation. Hệ thống gồm 5 loại (ABS, PC, PP, PVC, PPO) froth flotation gồm một cột thủy tinh được nhanh chóng cũng như tiết kiệm (glass chamber) được thiết kế với chiều thời gian, nhóm nghiên cứu đã lựa cao 320 mm và đường kính bên trong chọn phương pháp xử lý bề mặt bằng 90 mm để vận hành thí nghiệm tuyển kết hợp froth flotation đồng thời để nổi, và lõi ceramic làm tấm khuếch tán tách được loại nhựa (PVC) ra hỗn hợp dòng chảy được lắp đặt ở phía dưới để nhựa. Phương pháp xử lý bề mặt tạo ra bọt khí đồng nhất. Để tạo sự ổn (H2O2/Fe2+) hỗn hợp nhựa kết hợp quá định lượng bong bóng khí trong tuyển trình froth flotation được tiến hành nổi, một máy bơm không khí nhãn hiệu đồng thời và nhanh chóng hơn so với HAILEA có thể điều chỉnh với tốc độ các phương pháp khác, hỗn hợp chất dòng khí tối đa 2-5 lít/phút. Máy thổi thải trong quá trình xử lý không độc hại khí cung cấp dòng khí thông qua một và dễ xử lý. Mặt khác phương pháp này tấm phân phối khí đặt ở đáy của bình cũng giúp tiết kiệm chi phí trong quá thủy tinh với vận tốc thổi là 2 – 5 trình thực hiện phân tách. lít/phút để tạo bọt bóng khí. Một máy khuấy hiệu Panasonic được sản xuất tại VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Nhật Bản với tốc độ khuấy 70 NGHIÊN CỨU vòng/phút được lắp trên hệ thống nhằm Vật liệu đảo trộn các mẫu nhựa giúp tiếp xúc Nhựa WEEE sau tiêu dùng, với bọt khí. Chất Polypropylene glycol Acrylonitrile-butadienestyrene (ABS), ethers được thêm vào quá trình tuyển Polyvinylchloride (PVC), nổi giống như một chất phụ trợ tạo bọt. Polycarbonate (PC), Polypropylene Các mẫu nhựa được xử lý bằng Fenton (PP), Polyphenylene Oxide (PPO), trong bình thủy tinh 1200 ml để nghiên được mua từ chợ đồ điện cũ quận Phú cứu tách chọn lọc plastic ảnh hưởng Nhuận, thành phố Hồ Chí Minh. Các của xử lý bề mặt với Fenton trên độ nổi mẫu nhựa phế thải được cắt nhỏ với của nhựa phế thải. Khi thí nghiệm kích thước 10mm × 10mm, rửa sạch tuyển nổi, các mẫu nhựa PP, PC, PPO, trong nước máy và sấy khô ở nhiệt độ ABS hoặc PVC được xử lý bằng dung phòng (25oC). Màu PVC, ABS, PC, dịch Fenton với các nồng độ từ 0 – 5% PP, PPO tương ứng là màu trắng, trắng trong cùng một lần. Thí nghiệm tuyển ngà, đen, tím và xám xanh, giúp phân nổi được tiến hành trong điều kiện tích hiệu quả của quá trình tách chọn nồng độ H2O2 (0%); 2,25mg/15ml lọc của nhựa dễ dàng. (1%); 4mg/30ml (2%); 6,75mg/45ml Hóa chất được sử dụng để xử lý bề mặt, (3%); 9mg/60ml (4%); 11,25mg/75ml cụ thể dung dịch Fenton là một sự kết (5%); điều kiện có khuấy và không hợp của hydrogen peroxide H2O2 50% khuấy trộn với thời gian tuyển nổi 5 và phèn sắt (FeSO4.7H2O) (30 mg/l) phút. Việc xử lý bề mặt kết hợp froth được pha loãng bằng nước cất với tỷ lệ flotation trong nghiên cứu, giúp ta tách thể tích H2O2:Fe2+ là 1:5 để được các được nhựa PVC ra khỏi hỗn hợp nhựa nồng độ H2O2 khác nhau (0% - 5%). với mô hình thí nghiệm, dễ thực hiện, 647
  4. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học dễ áp dụng thực tiễn, tiết kiệm chi phí các nồng độ khác, cho thấy nồng độ và thân thiện môi trường. ảnh hưởng tới nhựa PP làm tăng khả Phương pháp tính tóa n năng kỵ nước của nhựa. Về độ thu hồi Hiệu quả của quá trình tách chọn lọc của nhựa ABS tăng nhiều khi tăng PVC từ hỗn hợp nhựa của rác thải điện, nồng độ H2O2, tăng từ 60% đến 90% điện tử được tính tóa n dựa trên độ thu khi nồng độ từ 0% đến 5% , giúp cho hồi và độ tinh khiết của các thành phần ta thấy việc thay đổi nồng độ H2O2 có nổi và chìm của plastic. Trong đó, phần tác động lên nhựa ABS. Sự thay đổi về nổi là tổng số lượng các plastic nổi trên độ thu hồi của PPO không thay đổi mặt chất lỏng, phần chìm là tổng các nhiều, nghĩa là sự thay đổi nồng độ plastic chìm xuống đáy bình. Kết quả H2O2 không ảnh hưởng đến tính chất báo cáo là giá trị trung bình của 3 lần kỵ nước của nhựa PPO. thí nghiệm tương ứng với mỗi điều Về phần nhựa PVC, ta nhận thấy ở kiện nghiên cứu. nồng độ 4%, độ tinh khiết của nhựa PVC đạt giá trị cao nhất với gần 60%, KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN độ thu hồi đạt giá trị tuyệt đối là 100%. Quá trình tuyển nổi ở điều kiện không Độ tinh khiết của PVC tăng đều theo khuấy, có sục khí được thực hiện với nồng độ của H2O2 từ 0% đến 4%, tuy tốc độ sục khí là 3 lít/phút, nhiên ở nồng độ H2O2 là 5% thì độ tinh polypropylene glycol ethers 1ml, ở khiết của PVC lại giảm xuống. Như nhiệt độ phòng (25oC), dung dịch vậy tại nồng độ 4% thì quá trình xử lý H2O2/Fe2+ với nồng độ lần lượt từ 0% bề mặt nhựa PVC là hiệu quả nhất, mặc đến 5%. dù độ tinh khiết của PVC chưa cao Sau khi tiến hành thí nghiệm, ta nhận nhưng điều đó chứng tỏ khi xử lý bề thấy tỷ lệ lớn nhựa PVC chìm trong khi mặt kết hợp với Froth Flotation có thể các nhựa khác như: PP, PPO, PC, ABS giúp tách được PVC ra hỗn hợp nhựa. gần như nổi hoàn toàn. Trong điều kiện không khuấy, ta nhận thấy tỷ lệ nổi của KẾT LUẬN các nhựa đều cao. Độ tinh khiết của Trong nghiên cứu này, tách chọn lọc PVC là cao nhất (trên 50%) so với các được nhựa PVC ra khỏi hỗn hợp nhựa loại nhựa còn lại. Độ tinh khiết của 4 sau khi xử lý bề mặt bằng kết hợp froth loại nhựa (PC, PP, ABS, PPO) đều khá flotation được đánh giá theo quy mô thấp và ở mức dưới 40%. phòng thí nghiệm. Với mục đích tách Đối với nhựa PC, độ thu hồi của nhựa hiệu quả PVC ra khỏi hỗn hợp nhựa, PC giảm khi tăng nồng độ H2O2 từ 0% điều kiện tối ưu là xử lý bề mặt với đến 4%, nhưng ở nồng độ 5% thì độ nồng độ H2O2/Fe2+ 4%, froth flotation thu hồi tăng lại. Điều đó cho thấy trong có khuấy kết hợp với sục khí ở nhiệt độ nồng độ tại nồng độ 4% thì hiệu quả xử 25oC (khuấy với tốc độ 70 vòng/phút lý bề mặt nhựa PC cao nhưng do độ và sục khí với vận tốc 3 lít/phút), chất tinh khiết của nhựa PC còn thấp nên tạo bọt là polypropylene glycol ethers vẫn chưa thể tách được nhựa PC ra và thời gian tuyển nổi 5 phút. Trong khỏi hỗn hợp. Với nhựa PP, thì ngược điều kiện tối ưu đó PVC được tách ra lại, độ thu hồi của nhựa PP tăng khi ta khỏi hỗn hợp một cách hiệu quả bằng tăng nồng độ H2O2. Tại nồng độ 4% thì xử lý bề mặt kết hợp froth flotation. Độ độ thu hồi của nhựa PP cao nhất, điều tinh khiết và độ thu hồi của PVC trong đó cho thấy rằng tại nồng độ 4% thì số các sản phẩm chìm đạt 93,3% và lượng nhựa PP nổi nhiều nhất so với 93,3% tương ứng. 648
  5. Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học Xử lý bề mặt bằng Fenton là một nữa, phân tích kinh tế xác nhận lợi phương pháp thân thiện với môi trường nhuận đáng kể. Dựa trên những phát và thiết thực để tạo điều kiện tuyển nổi hiện của chúng tôi, nó là hợp lý để cho tách chất thải nhựa PVC ra khỏi hỗn thấy rằng quá trình này là thiết thực hợp nhựa. Phương pháp được phát cho việc tách chất thải nhựa. Chất thải triển trong nghiên cứu hiện tại cung nhựa là hỗn hợp phức tạp trong thực tế, cấp những hiểu biết kỹ thuật về ngành và sự khác biệt giữa hỗn hợp thực tế và công nghiệp tái chế nhựa phế thải. hỗn hợp hiện tại chủ yếu bao gồm các Phân tích kinh tế thể hiện lợi nhuận thành phần nhựa và các loại trong hỗn đáng kể của quá trình phát triển. Việc hợp. Do đó, cần nhiều nỗ lực hơn nữa sử dụng giải pháp xử lý bề mặt kết hợp để áp dụng công việc này để tái chế froth flotation là khả thi, cho thấy quá chất thải nhựa. trình xử lý này là quá trình sạch. Hơn TÀI LIỆU THAM KHẢO A. BUEKENS AND J. YANG, “Recycling of WEEE plastics: A review,” J. Mater. Cycles Waste Manag., vol. 16, no. 3, pp. 415–434, 2014. H. GIÁ, N. LIỆU, AND T. CẦU, “Báo cáo ngành nhựa 03/2017,” no. 08, 2017. C. P. BALDÉ, F. WANG, R. KUEHR, AND J. HUISMAN, The Global E-Waste Monitor 2014. 2015. P. WÄGER, M. SCHLUEP, E. MÜLLER, AND C.-S. GALLEN, “RoHS substances in mixed plastics from Waste Electrical and Electronic Equipment,” Empa, pp. 1–113, 2010. M. ALLSOPP, D. SANTILLO, AND P. JOHNSTON, “Environmental and Human Health Concerns in the Processing of Electrical and Electronic Waste - Greenpeace Research Laboratories,” Environ. Health Perspect., p. 25, 2006. 649
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học