Politechnika Lubelska Wydział Mechaniczny	Ćwiczenie nr 2: Recykling odpadów sztucznych.
Laboratorium Recyklingu			Data wykonania: 02.04.2012	Ocena:

1. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z metodami recyklingu tworzyw sztucznych.

2. Opis wybranej metody odzysku odpadów zawierających polistyren.

Najbardziej znaną i powszechnie stosowaną formą polistyrenu jest styropian, wykorzystywany przede wszystkim w budownictwie i chłodnictwie jako materiał izolacyjny, a także w branży opakowaniowej do pakowania sprzęty RTV i AGD oraz artykułów spożywczych. Jego popularność związana jest głównie z niskimi kosztami wytwarzania i bardzo dobrymi parametrami fizyko-chemicznymi. Te pozytywne cechy produktu nie idą jednak w parze z cechami odpadu. Styropian będący odpadem jest, bowiem materiałem trudnym do przetwarzania. Ponadto niska opłacalność recyklingu związana z wysokimi kosztami transportu (lekkie i wielkogabarytowe elementy) nie sprzyjają znalezieniu lepszej metody unieszkodliwiania niż powszechnie stosowane składowanie. Wśród istniejących na świecie technologii dominują rozwiązania bardzo kosztowne. Odpady styropianu zbierane są przez samochód cysternę. W zbiorniku znajduje się płyn o właściwościach podobnych do kwasu cytrynowego, w którym spieniony polistyren rozpuszcza się. Dzięki temu transport odpadu jest zdecydowanie bardziej efektywny. Styropian, nadający się do ponownego wykorzystania, odzyskuje się po odparowaniu i skropleniu płynu.

3. Metody badań.

Najczęściej identyfikacja badanego tworzywa opiera się:

- na wyglądzie zewnętrznym próbki i zewnętrznych obserwacjach organoleptycznych,

- na zachowaniu się małej próbki tworzywa podczas ogrzewania w rurce

szklanej bez swobodnego dostępu powietrza, podczas kontaktu z otwartym

płomieniem palnika,

- na działaniu na tworzywo rozpuszczalnikami i niektórymi stężonymi

odczynnikami chemicznymi, np. 30% H2SO4, 20% NaOH.

Podczas prażenia i spalania w rurce szklanej obserwuje się również wygląd,

zapach i odczyn powstających gazów, par i dymów, wygląd popiołu itp. Dodatkowo

można się posługiwać oznaczeniem pierwiastków występujących w danym tworzywie

oraz ciężarem właściwym.

Znane są dwa podstawowe systemy postępowania przy rozpoznawaniu

tworzyw sztucznych. Jeden z nich polega na działaniu rozpuszczalników i

odczynników chemicznych traktując inne obserwacje jako pomocnicze.

Drugi system polega na wstępnej eliminacji na podstawie wyglądu

zewnętrznego, na badaniu systematycznym przez prażenie i palenie próbki oraz na

badaniu uzupełniającym za pomocą rozpuszczalników, odczynników chemicznych,

oznaczeniu jakościowym różnych pierwiastków oraz oznaczeniu ciężaru właściwego.

3.1. Metody identyfikacji odpadów z tworzyw sztucznych stosowane na ćwiczeniu.

a) metoda wykorzystująca zachowanie odpadów z tworzyw sztucznych w substancjach chemicznych;

b) metoda wykorzystująca różnicę gęstości polimerów;

c) analiza zachowania odpadów z tworzyw sztucznych w płomieniu palnika gazowego.

3.2. Przebieg ćwiczenia.

1. W metodzie wykorzystującej zachowanie odpadów z tworzyw sztucznych w substancjach chemicznych, 10 próbek odpadów zestawionych w poniższej tabeli poddano działaniu stężonego kwasu solnego (ok.33%) oraz rozpuszczalnika organicznego (acetonu). Próbki na czas działania substancji chemicznych były pozbawione dopływu tlenu.

Lp.	Rodzaj odpadu.
1.	znane	PVC - izolacja zewnętrzna przewodu myszki.
2.			PS - obudowa myszki komputerowej.
3.			PE - taśma.
4.			PMMA.
5.			PC - płyta CD.
6.			PA - opaska zaciskowa.
7.		nieznane	Opakowanie na płytę.
8.			Obudowa zewnętrzna tonera.
9.			Taśma maskująca.
10.			Przewód biały, twardy.

Po upływie pewnego czasu zbadano wygląd próbek, wyniki pomiarów i obserwacji przedstawiono w tabeli:

Lp.	Zachowanie się próbek po zadziałaniu kwasu HCl.	Zachowanie się próbek po zadziałaniu rozpuszczalnika organicznego.
1.	Brak reakcji.	Próbka spęczniała.
2.	Próbka rozwarstwia się.	Próbka rozpuściła się.
3.	Brak reakcji.	Brak reakcji.
4.	Brak reakcji.	Brak reakcji.
5.	Brak reakcji.	Próbka spęczniała oraz zmieniła barwę na nieprzezroczystą.
6.	Próbka rozpuszcza się.	Brak reakcji.
7.	Brak reakcji.	Próbka zaczyna się rozpuszczać, mętnieje.
8.	Próbka straciła kolor.	Próbka zaczyna się rozpuszczać, roztwór przybrał kolor próbki.
9.	Brak reakcji.	Próbka spęczniała i zmiękła.
10.	Brak reakcji.	Brak reakcji.

2. W metodzie wykorzystującej różnicę gęstości polimerów każdą z 10 próbek wkładano do wody destylowanej o znanej gęstości równej ƍ _wody= 1 g/cm³ oraz do roztworu chlorku sodu czyli soli kuchennej w wodzie destylowanej o stężeniu 14% i znanej gęstości równej ƍ_NaCl= 1,1 g/cm³. Metoda ta miała na celu określenie przybliżonej gęstości próbek z tworzyw nieznanych w celu ich zidentyfikowania.

Gęstości znanych próbek tworzyw sztucznych odczytane z tablic:

1. ƍ_PVC = 1.19 - 1.35 g/cm³

2. ƍ_PS = 1.04 - 1.08 g/cm³

3. ƍ_PE = 0.89 - 0.98 g/cm³

4. ƍ_PMMA = 1.16 - 1.2 g/cm³

5. ƍ_PC = 1.2 - 1.22 g/cm³

6. ƍ_PA = 1.12 - 1.16 g/cm³

Gęstości próbek nieznanych w stosunku do wody destylowanej i roztworu soli , określono na sprawdzając czy dana próbka pływa w roztworze, czy unosi się, czy opada na dno.

Wyniki obserwacji przedstawia tabela:

Lp.	Stosunek ƍpróbki do ƍwody	Stosunek ƍpróbki do ƍr-r NaCl
7.	ƍpróbki > ƍwody	ƍpróbki < ƍr-r NaCl
8.	ƍpróbki > ƍwody	ƍpróbki < ƍr-r NaCl
9.	ƍpróbki > ƍwody	ƍpróbki > ƍr-r NaCl
10.	ƍpróbki > ƍwody	ƍpróbki > ƍr-r NaCl

3. Podczas analizy zachowania odpadów z tworzyw sztucznych w płomieniu palnika gazowego każdą z próbek po kolei umieszczano w płomieniu w celu zbadania zachowania próbek znanych i nieznanych. Dla każdej z próbek należało określić cechy charakterystyczne podczas palenia się.

Zachowanie się znanych tworzyw w płomieniu:

Rodzaj tworzywa:	Stopień łatwopalności	Gaśnie po wyjęciu z płomienia	Wygląd płomienia	Zmiany wyglądu tworzywa pod wpływem płomienia	Zapach produktów spalania
PVC	mały	tak	biało-żółty, brzegi zielonkawe, trochę kopci	zwęgla się, kruszy się	HCl
PS	duży	nie	świecący, żółto-pomarańczowy, silnie kopcący	mięknie, nadtapia się, ciemnieje	styrenu
PE	duży	nie	świecący, żółty, wierzchołek niebieski, nie kopcący, po zgaszeniu biały dym	topi się, kapie, spływa kroplami, ze stopu można wyciągać nitki	palonej parafiny (świecy)
PMMA	średni	nie	wierzchołek żółty, reszta niebieskawa, drobne iskierki, nie kopcący	mięknie, na powierzchni bąbelkuje, lekko ciemnieje	woń kwiatowa, hiacynty
PC	mały	tak	świecący, kopcący	ciemnieje, nie kapie	charakter. styrenu
PA	średni	tak	biały z żółtym wierzchołkiem, nie kopcący	topi się, pieniące krople, ze stopu można wyciągać nitki	palonego białka (włosów)

Wyniki obserwacji próbek nieznanych przedstawia tabela:

Lp.	Zachowania odpadów z tworzyw sztucznych w płomieniu palnika gazowego.
7.	Topi się, ze stopu można wyciągać nitki, płomień nie kopci, biały z żółtym wierzchołkiem.
8.	Nie pali się po wyjęciu z płomienia, zwęgla się.
9.	Zwęgla się i kruszy, płomień ma zielonkawe brzegi.
10.	Żarzy się w płomieniu.

Wnioski i uwagi końcowe.

W wykonywanym ćwiczeniu wykorzystaliśmy różne metody badań dla tych samych próbek, w celu doświadczalnego poznania właściwości próbek znanych i na tej podstawie próbowaliśmy stwierdzić jakie z tych substancji mogą zawierać próbki nieznane. Okazało się, że na podstawie jednej metody nie można jednoznacznie określić składu chemicznego próbki, dopiero po zastosowaniu 3 metod możliwe jest określenie składu niektórych próbek. Można z tego wnioskować, że odpady z tworzyw sztucznych są grupą, dla której procesy recyklingu są kosztowne i pracochłonne, ponieważ do tej grupy zalicza się dużo substancji i przed poddaniem ich recyklingowi należy je posortować.

---