Atık PET'in KOH kullanılarak katalizörlü ortamda mikrodalga reaktör ile depolimerizasyonu
Depolymerızatıon of waste pet usıng KOH ın a catalyzed envıronment wıth a mıcrowave reactor
- Tez No: 848686
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMAHAT DORUK, DR. ÖĞR. ÜYESİ VEDAT ARDA KÜÇÜK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankırı Karatekin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 169
Özet
Plastik malzemelerin artan üretimi ve tüketimi, özellikle plastik atıklar olmak üzere küresel düzeyde çevresel atık sorununa yol açmıştır. Polietilen tereftalat (PET) şişeler yaygın kullanımı ve yavaş bozunması nedeniyle atık yönetimi açısından önemli bir sorun teşkil etmektedir. Mekanik geri dönüşümün yaygın bir yöntem olmasıyla geri dönüşüm, bu sorunu çözmek için önemli bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır. Ancak kimyasal geri dönüşüm, polimer zincirlerini değerli monomerlere veya diğer faydalı kimyasal bileşiklere parçalayarak PET şişelerin etkili bir şekilde geri dönüştürülmesine alternatif bir yaklaşım sunar. Glikoliz ve metanoliz, PET şişeler için yaygın olarak kullanılan iki kimyasal geri dönüşüm yöntemidir. Özellikle alkalin hidrolizi, yüksek reaksiyon verimliliği, ılımlı reaksiyon koşulları ve yüksek kaliteli monomerleri geri kazanma yeteneği nedeniyle tercih edilen bir seçimdir. Alkali hidroliz gibi kimyasal geri dönüşüm stratejilerini benimseyerek, PET şişe atıklarının çevresel etkisini etkili bir şekilde azaltabilir ve sürdürülebilir plastik atık yönetimi uygulamalarını teşvik edebiliriz. Bu makale, atık plastik sorununa genel bir bakış sunmakta, PET şişe geri dönüşümündeki spesifik soruna odaklanmakta, glikoliz ve metanoliz gibi kimyasal geri dönüşüm yöntemlerini araştırmakta ve tercih edilen bir kimyasal geri dönüşüm yaklaşımı olarak alkalin hidrolizin avantajlarını tartışmaktadır. Bu çalışma, bir mikrodalga reaktöründe farklı katalizörlerle (çinko oksit, çinko asetat ve katalizörsüz) potasyum hidroksit (KOH) kullanılarak PET atıklarının depolimerizasyon mekanizmasını araştırıyor. Katalizör çeşidinin, konsantrasyonunun, reaksiyon süresinin ve sıcaklığın depolimerizasyon prosesi üzerindeki etkileri araştırıldı. Çinko oksit ve çinko asetat katalizörlerinin dahil edilmesinin, PET'in depolimerizasyon oranını önemli ölçüde etkilediği, ZnO'nun özellikle yüksek verim gösterdiği ve 200°C'de %99,96 gibi dikkate değer bir dönüşüm oranına ulaştığı bulunmuştur. Depolimerizasyon sürecini daha da optimize etmek için Taguchi deneysel tasarım yöntemini kullanan sistematik bir yaklaşım kullanılır. Optimizasyon için dikkate alınan temel faktörler arasında değişen KOH konsantrasyonları (%6, %12 ve %18), reaksiyon süreleri (12, 24 ve 36 dakika) ve sıcaklıklar (150°C, 175°C ve 200°C) yer alır. Depolimerize PET ürünleri, FTIR, 1HNMR spektroskopisi ve elektron mikroskobu gibi analitik teknikler kullanılarak karakterize edilir. Sonuçları doğrulamak için ANOVA (Varyans Analizi) ve regresyon analizi kullanılarak optimizasyon sürecinin güvenilirliği ve doğruluğu sağlanır. Çalışma, geçerliliği ve güvenilirliği sağlamak için akademik araştırmalarda ANOVA ve regresyon analizini rapor ederken yerleşik yönergelere ve geleneklere bağlı kalmanın önemini vurgulamaktadır. Depolimerize PET ürünleri, FTIR analizinin gösterdiği gibi, orijinal PET ile karşılaştırıldığında daha düşük bir polimerizasyon derecesi sergiledi. Kimyasal geri dönüşüm yöntemleri, özellikle depolimerizasyon, plastik atıkların değerli monomerlere veya kimyasallara dönüştürülmesi için umut verici çözümler sunmaktadır. Hidroliz, özellikle alkalin hidroliz, etkinliği ve reaksiyon koşulları üzerindeki kontrolü nedeniyle PET depolimerizasyonu için tercih edilen bir yöntemdir. Katalizörler depolimerizasyon reaksiyonlarını arttırmada önemli bir rol oynarken, deney tasarımı ve mikrodalga ısıtma depolimerizasyon sonuçlarının optimize edilmesine katkıda bulunur. Ancak safsızlıklar, polimer karmaşıklığı ve proses verimliliği nedeniyle tam depolimerizasyonun sağlanmasında zorluklar devam etmektedir. PET'in önemli bir bileşeni olan Tereftalik Asit (TPA), depolimerizasyon ve sonraki saflaştırma işlemleri yoluyla atık PET'ten sentezlenebilir. Bu çalışma, PET depolimerizasyonunun optimizasyonuna ilişkin bilgiler sağlar ve PET atık yönetimi ve sürdürülebilir depolimerizasyon süreçleri için etkili stratejilerin geliştirilmesine katkıda bulunur.
Özet (Çeviri)
The increasing production and consumption of plastic materials have led to a global environmental challenge of waste, particularly in the case of plastic waste. Polyethylene terephthalate (PET) bottles, due to their widespread use and slow degradation, pose a significant problem in terms of waste management. Recycling has emerged as a key solution to address this issue, with mechanical recycling being a common method. However, chemical recycling offers an alternative approach to effectively recycle PET bottles by breaking down the polymer chains into valuable monomers or other useful chemical compounds. Glycolysis and methanolysis are two chemical recycling methods commonly used for PET bottles. Alkaline hydrolysis, specifically, is a favorable choice due to its high reaction efficiency, mild reaction conditions, and the ability to recover high-quality monomers. By adopting chemical recycling strategies like alkaline hydrolysis, we can effectively mitigate the environmental impact of PET bottle waste and promote sustainable plastic waste management practices. This stady provides an overview of the waste plastic problem, focuses on the specific problem of PET bottle recycling, explores chemical recycling methods such as glycolysis and methanolysis, and discusses the advantages of alkaline hydrolysis as a preferred chemical recycling approach. This study explores the depolymerization mechanism of PET waste using potassium hydroxide (KOH) with different catalysts (zinc oxide, zinc acetate, and no catalyst) in a microwave reactor. The effects of catalyst variety, concentration, reaction duration, and temperature on the depolymerization process were investigated. The inclusion of zinc oxide and zinc acetate catalysts has been found to significantly impact the depolymerization rate of PET, with ZnO showing particularly high efficiency, achieving a remarkable 99.96% conversion rate at 200°C. To optimize the depolymerization process further, a systematic approach using the Taguchi experimental design method is employed. Key factors considered for optimization include varying KOH concentrations (6%, 12%, and 18%), reaction durations (12, 24, and 36 minutes), and temperatures (150°C, 175°C, and 200°C). The depolymerized PET products are characterized using analytical techniques like FTIR, 1HNMR spectroscopy, and electron microscopy. To validate the results, ANOVA (Analysis of Variance) and regression analysis are used, ensuring the reliability and accuracy of the optimization process. The study highlights the importance of adhering to established guidelines and conventions when reporting ANOVA and regression analysis in academic research to ensure validity and reliability. The depolymerized PET products exhibited(TPA) a good degree of polymerization compared to the original PET, as indicated by FTIR analysis. Chemical recycling methods, particularly depolymerization, offer promising solutions for converting plastic waste into valuable monomers or chemicals. Hydrolysis, particularly alkaline hydrolysis, is a preferred method for PET depolymerization due to its efficiency and control over reaction conditions. Catalysts play a crucial role in enhancing depolymerization reactions, while experimental design and microwave heating contribute to optimizing depolymerization outcomes. However, challenges remain in achieving complete depolymerization due to impurities, polymer complexity, and process efficiency. Terephthalic Acid (TPA), a key component of PET, can be synthesized from waste PET through depolymerization and subsequent purification processes. This study provides insights into the optimization of PET depolymerization and contributes to the development of effective strategies for PET waste management and sustainable depolymerization processes.
Benzer Tezler
- Atık polietilentereftalattan özel blok kopolimerler ve çevre dostu alkid reçine üretimi
Production of special block copolymers and environmental friendly alkyd resins from PET wastes
OĞUZ MECİT
- Farklı yoğunluk ve türdeki esnek poliüretan köpükler için glikolize atık polietilen tereftalat parçacıklarından PET poliester poliol sentezi
PET polyester polyol synthesis from glycolized waste polyethylene terephthalate particles for flexible polyurethane foams of different density and types
ZEYNEP KÖROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiMarmara ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEYFULLAH MADAKBAŞ
- Atık PET'in 1,3-propandiol glikoliz ürünlerinden su bazlı akrilik modifiye alkid reçinelerin üretimi
Production of water borne acrylic modified alkyd resins from 1,3-propanediol glycolysis products of waste PET
NAGİHAN AKGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. IŞIL ACAR
- Atık PET'in farklı glikoliz ürünlerinden su bazlı akrilik modifiye alkid reçinelerin üretimi
Production of water borne acrylic modified alkyd resins from different glycolysis products of waste PET
ÖZGE NAZ BÜYÜKYONGA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GAMZE GÜÇLÜ
- Atık PET'in hidroliz ürünlerinin alkid reçinelerinin özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of hydrolysis products of waste PET on the properties of alkyd resins
ÖZLEM TUNA
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GAMZE GÜÇLÜ