Geri Dön

Chemical recycling of poly(Ethylene terephthalate) and investigation of conditions for effective resynthesis

Polietilen tereftalatın kimyasal geri dönüşümü ve yeniden sentezi için etkili koşulların incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 898796
  2. Yazar: SERRA KORİ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN ÜNAL, DOÇ. DR. NURAY KIZILDAĞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 105

Özet

Plastik üretiminin artması, giderek daha fazla plastik atık oluşumuna yol açmakta, bu da doğal çevrenin tahrip olmasına neden olmaktadır. Polietilen tereftalat (PET), yüksek tüketimi nedeniyle en çok araştırılan polimerlerden biri haline gelmiştir. PET ürünlerinin yüksek tüketimi, büyük miktarda PET atığı yol açar, bu durum önemli ölçüde çevre kirliliğine neden olur. Buna göre, PET atıklarının geri dönüşümü ele alınması gereken önemli bir konu haline gelmiştir. Bu durum göz önünde bulundurulduğunda, tezin temel amacı PET atıkları kullanılarak yüksek kaliteli PET üretimiydi. Çalışmanın ilk basamağında PET malzemeleri olarak kimyasal geri dönüşüm yöntemiyle kullanılarak geri dönüştürüldü. Farklı PET malzemeleri türleri; şeffaf PET içecek şişeleri, renkli PET içecek şişeleri, apresiz PET iplikler ve apreli PET iplikler, çinko asetat (Zn(OAc)2) kullanılarak glikoliz yöntemiyle depolimerize edildi. Çalışmanın birinci amacının için ikinci basamağında, PET ipliklerin farklı katalizörler kullanılarak depolimerizasyonu araştırıldı. Katalizör olarak, (Zn(OAc)2), 1,3-Dimetilüre/Zn(OAc)2 derin ötektik çözücü (1,3-DMU/Zn(OAc)2 DES) ve Butil-3-metilimidazolyum bromin ([Bmim]Br) kullanıldı. Elde edilen Bis(2-hidroksietil) tereftalat (BHET), kimyasal yapısı ve termal özellikleri açısından analiz edildi ve ticari olarak temin edilebilen BHET ile karşılaştırıldı. Ayrıca uygulanan farklı glikoliz işlemlerinin verimleri de değerlendirildi. Kullanılan PET malzemesi çeşidinin, elde edilen BHET'in özelliklerinde önemli bir farklılığa neden olmadığı tespit edildi. Ayrıca farklı katalizör sistemlerinin kullanılmasının BHET'lerde kalite açısından önemli bir farklılığa yol açmadığı tespit edildi. BHET verimi dikkate alındığında Zn(OAc)2 en etkili katalizör olmuştur. Diğer taraftan 1,3-DMU/Zn(OAc)2 DES kullanılması glikoliz reaksiyonunun en kısa sürede tamamlanmasını sağlamıştır. Çalışmanın ikinci amacı geri dönüştürülmüş BHET'den PET elde edilmesiydi. Bu amaç için, repolimerizasyon reaksiyonları gerçekleştirildi. Sentez koşullarını optimize etmek amaçlı farklı reaksiyon koşulları altında çeşitli repolimerizasyon reaksiyonları gerçekleştirildi. Repolimerizasyonun reaksiyon süresinin ve uygulanan vakum süresinin PET ürününün özellikleri üzerindeki etkisi araştırıldı. Ayrıca repolimerizasyon reaksiyonlarına fosforik asit ve çeşitli konsantrasyonlarda etilen glikol eklenerek oluşan PET üzerindeki etkileri değerlendirildi. Eklenen katalizör konsantrasyonları değiştirilerek istenen özelliklere sahip PET oluşumuna yol açan en optimum katalizör konsantrasyonu araştırıldı. Son olarak, geri dönüştürülmüş BHET kullanımının, elde edilen PET üzerindeki etkisini görmek amacıyla işlenmemiş BHET kullanılarak bir polimerizasyon reaksiyonu gerçekleştirildi. Farklı katalizör konsantrasyonlarının kullanılması ve farklı vakum sürelerinin uygulanmasının PET özelliklerinde en büyük değişikliklere yol açtığı tespit edildi. Üçüncü amaç için, sentezlenen PET ürünlerine reaksiyon süresi, reaksiyon sıcaklığı ve parçacık boyutu gibi açılardan farklı reaksiyon koşullarında katı hal polimerizasyon işlemleri uygulandı. Elde edilen geri dönüştürülmüş PET, kimyasal yapısının yanı sıra fiziksel ve termal özelliklerine göre de analiz edildi. SSP uygulamasının PET ürünlerinin IV değerinde artışa yol açtığı tespit edildi.

Özet (Çeviri)

The increase in plastic production leads to formation of more and more plastic waste, which causes the destruction of the natural environment system. Poly(ethylene terephthalate) (PET) has become one of the most investigated polymers because of its high consumption as bottles, textile products etc. The high consumption of PET-based products means huge quantities of PET waste, which causes significant environmental pollution. Therefore, recycling of PET waste is an important issue to be addressed. The main objective of the thesis was the production of high-quality PET from PET waste. Accordingly, the PET materials were chemically recycled in the first part of the study. Different types of PET materials; transparent PET beverage bottles, coloured PET beverage bottles, PET yarns without finish and PET yarns with finish were depolymerized by glycolysis method. (Zn(OAc)2), 1,3-Dimethylurea/Zn(OAc)2 deep eutectic solvent (1,3-DMU/Zn(OAc)2 DES) and Butyl-3-methylimidazolium bromine ([Bmim]Br) were used as catalysts in depolymerization reactions. The obtained Bis(2-hydroxyethyl) terephthalate (BHET) was characterized with regards to its chemical structure and thermal properties and compared to commercially available BHET. Additionally, the yields of different applied glycolysis processes were evaluated. It was found that the type of the input PET material does not cause any significant difference in the properties of the BHET obtained. Moreover, it was found that using the different catalyst systems did not lead to significant difference in the quality of BHETs. When BHET yield was considered, Zn(OAc)2 was the most efficient catalyst. On the other hand, 1,3-DMU/Zn(OAc)2 DES resulted in the shortest reaction time to reach complete glycolysis. In the second part of the thesis, experiments were conducted to resynthesize PET from recycled BHET and increase its molecular weight by solid state polymerization (SSP). The effects of different reaction conditions were investigated for an optimum synthesis reaction. The influence of the reaction time of the repolymerization and the applied vacuum amount and time on the chemical structure, physical and thermal properties of the PET product was investigated. Moreover, EG in various concentrations and phosphoric acid were added to the repolymerization reactions and their effects on the synthesized PET's properties were evaluated. The catalyst concentrations were changed to determine the best catalyst concentration that leads to the formation of PET with the desired properties. Finally, a polymerization reaction was carried out with untreated BHET to evaluate the differences in the properties of PET obtained from recycled BHET compared to PET synthesized from untreated BHET. It was found that the use of different catalyst concentrations and the application of different vacuum times significantly affected the properties of PET polymer obtained. During the solid-state polymerization that was performed to increase the molecular weight of the polymer, different reaction conditions such as different reaction times and reaction temperatures were applied to the synthesized PET products. Besides, the effect of BHET particle size on the PET properties was investigated. The obtained recycled PET was characterized with regards to its chemical structure as well as its physical and thermal properties. It was found that the application of SSP resulted in an increase in the intrinsic viscosity (IV) of the PET products.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    761680

    Investigation of graphene growth on different natural substrates from aromatic plastic wastes and its systematic life cycle assessment

    Aromatik plastik atıklardan farklı doğal substratlar üzerinde grafen büyümesinin araştırılması ve sistematik yaşam döngüsü değerlendirmesi

    ESRA YALÇINKAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    KimyaSabancı Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN

  2. Tez No

    636191

    Thermal stability investigation of recycled polyethylene terephthalate (PET) through dynamic rheological measurements

    Geri dönüştürülmüş polietilen tereftalat'ın termal kararlılığının dinamik reolojik ölçümlerle incelenmesi

    MERVE GÜÇLÜ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MOHAMMADREZA NOFAR

  3. Tez No

    519784

    Amino modifiye polietilen tereftalat (PET) nanofiberlerin hazırlanması ve atık su arıtma performanslarının araştırılması

    Preparation of amino modified polyethylene terephthalate (PET) nanofibers and investigation of their waste water filtration performance

    YAŞAR CAN AYRA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    KimyaMarmara Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEMET VEZİR KAHRAMAN

    PROF. DR. BAHATTİN YALÇIN

  4. Tez No

    659590

    Investigation of the effect of colour masterbatch addition on the physical, mechanical and thermal properties of recycled polyethylene terepthalate fibers

    Renkli boya masterbatchi eklentisinin geri dönüşüm polietilen tereftalat elyafının fiziksel, mekaniksel ve termal özelliklerine etkisinin incelenmesi

    NİMET KÖLEOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Tekstil ve Tekstil MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    Tekstil Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET DAŞDEMİR

  5. Tez No

    480595

    Kullanılmış pet su şişelerinin glikoliz ara ürünlerinden alkid esaslı sentetik boya üretimi

    Production of alkyd based synthetic paint from glycolysis intermediates of post-consumer pet bottles

    KERİM CAN ÜNLÜ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Kimyaİstanbul Üniversitesi

    Kimyasal Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. IŞIL ACAR

Geri Dön