TR2022012662A2

TR2022012662A2 - Atık poliolefinlerin ileri düzeyde saflaştırılması yöntemi.

Info

Publication number: TR2022012662A2
Application number: TR2022/012662A
Authority: TR
Inventors: Ünal Serkan; Kizildağ Nuray; Güçlü Serkan
Original assignee: Univ Sabanci
Priority date: 2022-04-26
Filing date: 2022-08-10
Publication date: 2023-11-21
Also published as: JP2025518629A; WO2023211390A1; KR20250006929A; EP4514581A1; MX2024013238A; US20250289165A1; CN119343218A; CA3256144A1

Abstract

Mevcut buluş, karışımdan bir veya daha fazla polimeri seçici olarak çözmek için farklı sıcaklıklarda bir veya daha fazla çözücü kullanarak, çok sayıda polimer içeren atıklardan saf poliolefin polimerlerinin seçici olarak ekstrakte edilmesi ve geri kazanılması için bir yöntem sağlamaktadır. Mevcut buluş, genel olarak, bitkisel yağda çözmek suretiyle karışık atıklardan atık poliolefinlerin ekstraksiyonu, her filtredeki gözenek boyutlarının kademeli olarak azaltılması yoluyla sıralı filtreler kullanılarak poliolefinlerin ileri düzeyde saflaştırılması ve seçilen ve/veya saflaştırılan poliolefinlerin bitkisel yağ ile karışabilen bir sıvı içinde çöktürülmesi olmak üzere temelde üç ana adımı içeren bir bitkisel yağ bazlı geri dönüştürme yöntemini sunmaktadır. Mevcut buluş ayrıca, saflığı %99?dan daha yüksek olan poliolefin ürün(ler) sağlamaktadır.

Description

TARIFNAME ATIK POLIOLEFINLERIN ILERI DÜZEYDE SAFLASTIRILMASI YÖNTEMI Bulusun Teknik Alani Mevcut bulus, polipropilen, polietilen, bunlarin kopolimerleri ve karisimlarini içerebilen atik ürünlerden poliolefinlerin geri dönüstürülmesine yönelik bir yöntem ile ilgilidir. Mevcut bulus, genel olarak, poliolefinlerin çözülmesi, eritme yoluyla çözülmesi, seçici olarak çözülmesi için bitkisel yaglarin ve bunlarin karisimlarinin kullanilmasi ve bunlarin çok bilesenli plastik atiklardan veya plastik atik karisimlarindan ekstraksiyonu ve geri kazanilmasi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu Artan çevresel endiseler ve döngüsel ekonominin artan önemi ile birlikte plastik geri dönüsümü ihtiyaci artmaktadir. Bu baglamda, çözücü bazli ekstraksiyon ile plastik geri dönüsümü, seçilen polimerlerin çok bilesenli/karisik plastik atiklardan ekstraksiyonunda basarili olmasi ve geleneksel mekanik geri dönüstürme yöntemlerine kiyasla daha yüksek saflikta geri dönüstürülmüs polimerler saglamasi nedeniyle diger yöntemlere göre önem kazanmaktadir. Bu çözücü bazli ekstraksiyon yöntemi genel olarak toplanan malzemenin bir çözücü içinde çözülmesini, safsizliklarin uzaklastirilmasi için filtrelemeyi, geri dönüstürülmesi amaçlanan polimerin çöktürülmesini, geri kazanilan polimerin ayrilmasini, yikanmasini ve kurutulmasini içerir. Ancak çözücü bazli ekstraksiyon prosesinde birçok problem ortaya çikmaktadir. Plastikleri çözmek için kullanilan kimyasallarin çogu çevreye ve canlilara zararlidir ve bu durum, bu geri dönüstürme yönteminin yaygin kullaniminin önünde çok önemli bir engeldir. Kullanilan çözücülerin çogu, yüksek karbon ayak izi ve yüksek maliyeti olan petrol bazli çözücülerdir. Prosesin diger bir dezavantaji, geri dönüstürülmüs polimerlerde az da olsa kalinti çözücünün varliginin, elde edilen bu polimerlerin birçok uygulamada yeniden kullanimini sinirlandirmasi, bunun da degerinde ve fiyatinda düsüse yol açmasidir. bitkisel yag içinde eriterek yakita dönüstürmek için bir aparat ve yöntemi açiklamaktadir. Söz konusu patent basvurusuna göre, evsel atiklardan elde edilen plastik, suyunun ve klorunun giderilmesi ve plastigin kalorifik degerinin arttirilmasi amaciyla sofra yagi, bitkisel yag ve mineral yag gibi yaglar içerisinde çözülür. Teknigin bilinen durumuna ait bir baska belge olan WO9909092A1 nolu patent basvurusu, lastikler ve PVC kapli metal ürünler gibi polimerik ürünlerin yeniden islenmesine yönelik bir yöntemi açiklamaktadir. Ilgili yöntem polimerik ürünün en az bir bitkisel yag ile islemden geçirilmesi ve polimerik ürün ile temas halinde olan bitkisel yagin, polimeri sivilastirmak için yeterli bir süre boyunca yüksek bir sicakliga tabi tutulmasi adimini içermektedir. Sivilastirilmis polimer daha sonra polimeri, metalleri ve kanvas/kayis ürünlerini geri kazanmak için polimerik üründeki metallerden ve kanvas/kayis ürünlerinden ayristirilmaktadir. Yukarida bildirildigi üzere, literatürde bitkisel yaglarin plastik geri dönüsümünde kullanimina iliskin çalismalar bulunmaktadir, ancak simdiye kadar saf kalitede ve aritilmis polimerler saglayan ve geri dönüstürülmüs polimer yapisindaki kalinti çözücünün uzaklastirilmasi için bir çözüm sunan herhangi bir yöntem bulunmamaktadir. Daha çevre dostu, toksik olmayan, daha ekonomik ve daha çevreci çözücüler kullanilmasi ve bu çözücülerin kullanildigi plastik geri dönüstürme yöntemlerinin gelistirilmesi gereklidir. Bulusun Amaçlari Mevcut bulusun baslica amaci, teknigin bilinen durumundaki yukarida bahsedilen eksikliklerin üstesinden gelmektir. Bulusun bir diger amaci, poliolefinleri çok bilesenli/karisik atiklardan ekstrakte edebilen ve bitkisel yaglarin çözücü olarak kullanilmasini saglayan etkili bir geri dönüstürme yöntemi gelistirmektir. Mevcut bulusun bir baska amaci, bitkisel yaglarin, plastiklerin kimyasal ve/veya çözücü bazli geri dönüsümü ve aritilmasinda halihazirda kullanilan çözücülere kiyasla daha ekonomik, yenilenebilir ve çevre dostu olan poliolefin çözücüleri olarak kullanilmasina izin veren bir yöntem saglamaktir. Mevcut bulusun baska bir amaci, çözücü olarak bitkisel yaglar ve çözücü olmayan sivi (nonsolvent) olarak alkanlar kullanilarak çok bilesenli plastik atiktan veya plastik atik karisimindan poliolefinlerin ekstrakte edilmesi için bir yöntem saglamaktir. Mevcut bulusun bir baska amaci, ekstrakte edilen poliolefindeki kalinti yag miktarini en aza indirmek için optimum çöktürme kosullarina sahip bir yöntem saglamaktir. Mevcut bulusun bir baska amaci, her poliolefin tipinin islenebilirligi ve ayristirilabilirligi için optimum sicakliga sahip bir yöntem saglamaktir. Mevcut bulusun bir baska amaci, çözücü olarak bitkisel yag ve çözücü olmayan sivi olarak alkanlar kullanilarak kaplanmis poliolefin ambalaj filmlerinin (metalik, poli (vinil alkol), poli (viniliden klorür), vb. kaplanmis) geri dönüstürülmesi için bir yöntem saglamaktir. Mevcut bulusun bir baska amaci, halihazirda kullanilan çözücüleri, petrol bazli dekalin, tetrakloroetilen, ksilen, toluen/petrol eter veya diger çözücüleri çevreye zararsiz bitkisel yaglarla degistirmektir. Mevcut bulusun diger amaçlari, ekteki sekillerden, asagidaki bölümde yer alan kisa açiklamalardan ve ekli istemlerden asikar hale gelecektir. Bulusun Kisa Açiklamasi Mevcut bulus, karisimdan bir veya daha fazla polimeri seçici olarak çözmek için farkli sicakliklarda bir veya daha fazla çözücü kullanarak, çok sayida polimer içeren atiklardan saf poliolefin polimerlerin seçici olarak ekstrakte edilmesi ve geri kazanilmasi için bir yöntem saglamaktadir. Mevcut bulus, genel olarak, temelde bitkisel yagda çözmek suretiyle karisik atiklardan atik poliolefinlerin ekstraksiyonu, her filtredeki gözenek boyutlarinin kademeli olarak azaltilmasi yoluyla sirali filtreler kullanilarak poliolefinlerin ileri düzeyde aritilmasi ve seçilen ve/veya aritilan poliolefinlerin bitkisel yag ile karisabilen bir sivi içinde çöktürülmesi olmak üzere üç ana adimi içeren bir bitkisel yag bazli geri dönüstürme yöntemini sunmaktadir. Poliolefinlerin atik karisimindan ekstraksiyonu ve geri kazanilmasi için yöntem esas olarak (i) atik malzemenin bir bitkisel yagla karistirilmasi, poliolefin tipine bagli olarak belirli bir sicaklikta isitilarak karisik atiklardan poliolefinlerin seçici olarak ekstrakte edilmesi, (ii) çözünmemis maddelerin bir kaba filtreden filtrelenerek çözeltiden ayrilmasi, (iii) çözünmüs poliolefini içeren filtrelenmis karisimin, baslangiç sicakligini korurken ince bir filtre ile daha filtrelenmesi ve diger safsizliklardan arindirilmasi, (iv) safsizliklardan arindirilmis karisimin söz konusu bitkisel yag ile karisabilen ve poliolefini bahse konu çöktürme kosullarinda çözmeyen bir sivi içinde çöktürülmesi, (v) çöktürülmüs poliolefinin bitkisel yag/çözücü olmayan sivi karisimindan ayristirilmasi, (vi) geri kalan yaglari uzaklastirmak için çöktürülmüs poliolefinin iyice yikanmasi, (vii) ayrilan poliolefinin kurutulmasi, (viii) bitkisel yag/çözücü olmayan sivi karisiminin distilasyon yoluyla ayrilmasi adimini içermekte olup, geri kazanilan çözücü olmayan sivi bir distilasyon kolonunun tepesinden geri alinmakta ve geri kazanilan bitkisel yag söz konusu distilasyon kabindan geri alinmaktadir. Söz konusu geri dönüstürme yönteminin bir baska yönü, çözücü olarak bitkisel yaglarin kullanilmasiyla karisik malzemelerden yüksek saflikta poliolefinler saglanmasidir. Bu yöntem su adimlari içermektedir: çözücü olarak bitkisel yaglar kullanilarak plastik atik karisimlarindaki poliolefinlerin seçici olarak çözülmesi, her filtredeki gözenek boyutlarinin kademeli olarak azaldigi sirali filtreler kullanilarak poliolefinlerin ileri düzeyde saflastirma isleminin gerçeklestirilmesi, filtrelenmis ve saflastirilmis çözeltinin bitkisel yagi çözen ama poliolefini çözmeyen çözücü olmayan (non solvent) bir sivi varliginda çöktürülmesi yoluyla bitkisel yagin filtrelenmis ve aritilmis poliolefinlerden ayrilmasi, çökeltilerin ayrilmasi ve iyice yikanmasi, geri dönüstürülmüs polimerlerin kurutulmasi. Olasi bir uygulamada, çöktürme adiminda kullanilan bitkisel yag/çözücü olmayan sivi orani 1:1'den (v/v) ve tercihen 1:3'ten (v/v) büyüktür. Olasi bir uygulamada, bitkisel yagdaki atik karisimi konsantrasyonu agirlikça %5 ila %30 araligindadir. Olasi bir uygulamada, polietilen ve polipropileni bir arada içeren bir atik karisimi, ilk önce polietileni polipropilenden seçerek ayirmak için bitkisel yag içerisinde 140 ila 155°C araliginda bir sicaklikta isitilarak yukarida bahsedilen adimlar uygulanmaktadir ve ardindan geriye kalan polipropilen içeren filtrelenmemis kisim, bir bitkisel yag içerisine yeniden karistirilmakta ve polipropileni yukarida bahsedilen adimlara göre çözmek ve geri kazanmak için 185°C'ye kadar isitilarak tekrar islem gerçeklestirilmektedir. Olasi bir uygulamada, safligi %99'dan daha yüksek olan poliolefin ürün(ler), söz konusu yönteme göre geri kazanilir. Olasi bir uygulamada, %1'den daha düsük bir miktarda kalinti çözücü içeren poliolefin ürün(ler), söz konusu yönteme göre geri kazanilir. Olasi bir uygulamada, çözücü olmayan sivi içerigi %1'den daha düsük olan poliolefin ürün(ler), söz konusu yönteme göre geri kazanilir. Sekillerin Kisa Açiklamasi Sekil 1 ve 2, örnek 1'e göre kanola yagi, atik hali malzemesi, kaba filtre atigi, saf polipropilen ve geri dönüstürülmüs polipropilen polimerinin FTIR spektrumlarini göstermektedir. Sekil 3 ve 4, örnek 2'ye göre saf polietilene kiyasla geri dönüstürülmüs polietilenin ve saf polipropilene kiyasla geri dönüstürülmüs polipropilenin FTIR spektrumlarini göstermektedir. Sekil 5, 6 ve 7, örnek 3'e göre 7°C, 24°C ve 98°C'de heptan içinde çöktürülen geri dönüstürülmüs polipropilenin FTIR spektrumlarini göstermektedir. Sekil 8, örnek 4'e göre çözücü / çözücü olmayan (non solvent) sivi oranlari degistirilerek 98°C'de heptan içinde çöktürülen, geri dönüstürülmüs polipropilenin FI'IR spektrumlarini göstermektedir. Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bir atik malzemeden poliolefinlerin geri kazanilmasi için bir yöntem olup, atik malzemenin bir bitkisel yaga karistirilmasi ve çözünmüs poliolefin içeren bir karisim elde etmek için 120°C ila 200°C araliginda bir sicaklikta isitilmasi; karisimin bir kaba filtre ile filtrelenmesi; çözünmüs poliolefin içeren filtrelenmis karisimin ikinci bir filtreden tekrar filtrelenerek safsizlastirilmasii; filtrelenmis karisimin, baslangiç sicakliginda, söz konusu bitkisel yag ile karisabilen çözücü olmayan bir sivi içerisine, çözücü olmayan sivinin kaynama noktasinda veya bunun altinda eklenmesi yoluyla saflastirilmis poliolefinin çöktürüllmesi; çöktürülen kati poliolefinin bitkisel yag/çözücü olmayan sivi karisimindan ayrilmasi; ayrilan poliolefinin çözücü olmayan sivi ile yikanmasi ve inert atmosfer altinda kurutulmasi adimini içerir. Bulusun bir uygulamasina göre, yöntem ayrica, bitkisel yag/çözücü olmayan sivi karisiminin distilasyon yoluyla ayristirilmasi adimini içermekte olup, geri kazanilan çözücü olmayan sivi bir distilasyon kolonundan geri alinmakta ve geri kazanilan bitkisel yag söz konusu distilasyon düzeneginin tabanindan geri alinmaktadir. Bulusun bir uygulamasina göre, birinci kaba filtre 5 ila 40 um araliginda bir gözenek boyutuna sahiptir. Bulusun bir uygulamasina göre, ikinci filtre 100 nm ila 450 nm araliginda bir gözenek boyutuna sahiptir. Bulusun bir uygulamasina göre, yöntem ayrica filtrelenmis karisimin aktif karbon kolonu gibi bir adsorpsiyon kolonundan geçirilmesi adimini içerir. Bulusun bir uygulamasina göre, iki asamali bir filtreleme sayesinde, elde edilen karisimdaki safsizliklar uzaklastirilir. Öncelikle, karisim içerisinde poliolefin olarak siniflandirilamayan ve bitkisel yagda çözünmeyen maddeler varsa, bu çözünmeyen maddeler kaba filtreleme ile uzaklastirilir. 5 mikron ve üzerinde bir ortalama gözenek boyutu, tercihen 37 mikron (400 mesh) kaba filtreleme için yeterlidir. Girdi malzemesinin çözünmüs kismini içeren çözeltide kalan dolgu maddelerini, pigmentleri ve çesitli katki maddelerini uzaklastirmak için, ortalama gözenek boyutu 1 mikron ve altinda, tercihen 0.1 mikron olan bir filtre ikinci filtrelemede gereklidir. Bulusun bir uygulamasina göre, yöntem ayrica elde edilen poliolefinin, adim (iv) ile adim (vi) arasinda 20°C ila 30°C araliginda bir sicaklikta heptan içinde çöktürüldügünde geri akis altinda kaynayan çözücü olmayan sivi (non solvent) içinde yikanmasi adimini içerir. Bulusun bir baska uygulamasina göre, yöntem ayrica elde edilen poliolefinin, adim (iv) ile adim (vi) arasinda 22°C ila 37°C araliginda bir sicaklikta heptan içinde çöktürüldügünde geri akis altinda kaynayan heptan içinde yikanmasi adimini içerir. Bulusun bir uygulamasina göre, girdi atik malzeme tercihen en az %30 poliolefin olmak üzere poliolefinler içeren herhangi bir organik ve inorganik karisim olabilir. Bulusun bir yapilandirmasina göre, söz konusu poliolefin bir polipropilen veya polietilen, bunlarin kopolimeri veya kombinasyonudur. Bulusun bir uygulamasina göre, söz konusu bitkisel yag, üç yag asidinin gliserole eklenmesiyle olusturulan bir ester olan bir trigliserit formudur. Soya fasulyesi yagi, üzüm çekirdegi yagi ve kakao yagi, tohumlardan elde edilen yaglarin örnekleridir. Zeytinyagi, palmiye yagi ve pirinç kepegi yagi, meyvelerin diger kisimlarindan elde edilen yaglarin örnekleridir. Bulusun bir baska yönünde söz konusu bitkisel yag; kanola yagi, ayçiçegi yagi, pamuk tohumu yagi, misir, zeytin, yer fistigi ve Hindistan cevizi yagi veya bunlarin iki veya daha fazlasinin bir kombinasyonunu içeren listeden seçilebilir. Söz konusu bulusa göre, çözdürme ve poliolefin ekstraksiyon sicakliklari sadece polietilen tipi poliolefin içeren atiklar için 140°C ve üzeri, tercihen 155°C'dir ve sadece polipropilen tipi poliolefin içeren atiklar için 170°C ve üzeri, tercihen 185°C'dir. Ayni atik karisimi içinde polietilen ve polipropilen tipi poliolefinlerin bir kombinasyonu olmasi durumunda, önce polietilenin 155°C'de ekstraksiyonu, ardindan geri kalan polipropilenin 185°C'de ekstraksiyonu yapilir. Olasi bir uygulamada, çözücü olmayan sivi bir alkandir ve tercihen karbon atomu sayisi 6 ila 9'a esit olan bir alifatik veya siklik doymus hidrokarbondur. Alternatif olarak, söz konusu çözücü olmayan sivi, karbon atomu sayisi 6'dan yüksek olan bir alifatik veya siklik doymus hidrokarbondur. Bir baska örnek yapilandirmada, alifatik veya siklik doymus hidrokarbon, bir kiral karbon atomu ile birlikte yedi karbon atomu içerir. Tercih edilen bir yapilandirmada, çözücü olmayan sivi heptan, heksan veya sikloheksandir. Söz konusu bulusa göre, çöktürme adiminda kullanilan bitkisel yag/çözücü olmayan sivi orani 1:1'den (v/v) ve tercihen 1:3'ten (v/v) büyüktür. Söz konusu yapilandirmaya göre, poliolefin içeren atik karisimi, geri dönüsüm çözücüsü içinde agirlikça %5 ila %30 araliginda bir konsantrasyondadir. Söz konusu bulusa göre, geri kazanilacak poliolefinin çöktürülmesi, sicak çözeltinin çözücü olmayan sivi içerisine çözücü olmayan sivinin kaynama noktasi sicakliginda veya bunun biraz altinda damlatilmasi yoluyla gerçeklestirilir. Örnegin, çözücü olmayan sivi olarak heptan kullanilirsa, çöktürme sicakligi 98°C veya altinda olacaktir. Çöktürme daha düsük sicakliklarda gerçeklestirildiginde, geri kazanilan poliolefin içinde hapsolan kalinti çözücü miktari artar. Bulusun bir yapilandirmasina göre, poliolefinler çöktürme isleminden sonra olusan karisimdan ayrildiginda, poliolefin parçaciklarinin içinde ve yüzeyinde bir miktar çözücü kalabilir ve uzaklastirilmasi için bunlar çözücü olmayan sivi (non solvent) ile yikanabilir ve iyice durulanabilir. Söz konusu bulusa göre, kurutma prosesi ortamdan oksijeni uzaklastirarak oksidasyon riskini azaltmak ve çözücü olmayan sivinin daha iyi sekilde uzaklastirilmasini saglamak için, inert atmosfer altinda, istege bagli olarak isi ve/veya vakum altinda gerçeklestirilir. Örnek 1: Atik halidan yüksek saflikta polipropilenin ekstraksiyonu ve geri kazanilmasi. Pamuk, yün, jüt, PAN, PET, PU ve SBR içeren bir atik hali küçük parçalara ayrilmistir. Söz konusu atik halida polipropilenin geri dönüsüm prosesi bir çözdürme adimini, sicak kaba filtreleme ve ardindan sicak ince filtrelemeyi, çöktürme adimini, çöktürülen polipropilenin ayrilmasi, iyice yikanmasi ve kurutulmasi islemlerini içerir. Çözdürme adiminda, kanola yagi içerisine ön islemden geçirilmis besleme stogu malzemesinin gerekli bir miktari yerlestirilmistir. Karisim, geri akis altinda 2 saat boyunca 185°C'de bir manyetik karistirici ile karistirilmistir. Filtreleme adiminda, safsizliklarin (sirasiyla çözünmemis kaba maddeler ve pigmentler) uzaklastirilmasi için iki asamali filtreleme uygulanmistir. Çözünmemis kaba maddeleri uzaklastirmak için kaba filtre olarak gözenek boyutu 37 um olan paslanmaz çelik bir elek kullanilmistir. Sicak ince filtreleme için 14,6 cm2 aktif filtreleme alanina sahip bir filtreleme hücresi kullanilmistir. Filtreleme hücresi esnek bir isitma bandi ile sarilmis ve filtrelemeden önce 190°C'ye isitilmistir. Filtreleme hücresindeki pigmentlerin uzaklastirilmasi için gözenek boyutu 0,2 um olan bir PTFE membran kullanilmistir. Çözelti, çöktürme için dogrudan heptan içine filtrelenmistir. Pigmentler, sicak filtreleme sirasinda PTFE membrani tarafindan tutulmus ve pigmentlerden arindirilmis polipropilen polimeri heptan içinde çöktürülmüstür. Çöktürme için, kanola yaginin çözücü olmayan siviya orani 1:3 v/v olarak seçilmistir. Atik hali/kanola çözeltisi membrandan 98°C'de heptan içerisine filtrelenmistir. Bundan sonra, geri kazanilan polipropilenin çözücü/çözücü olmayan sivi (non solvent) karisimdan ayrilmasi gerçeklestirilmistir. Çöken polipropilen taneleri, kanola ve heptan karisimindan izole edilmistir. Daha sonra, elde edilen geri dönüstürülmüs polipropilen polimer iyice yikanmis ve ardindan 50°C'de bir firinda vakum altinda (50 mbar) 5 saat kurutulmustur. Çözücü/çözücü olmayan sivi karisiminin ayrilmasi için, prosesin sonunda çözücü/çözücü olmayan sivi karisimi yeniden kullanilmak üzere döner bir buharlastirici ile ayrilmis ve prosesin çözücü geri kazanimi açisindan etkinligi degerlendirilmistir. Çözdürme prosesinde kullanilan kanola yagi miktari 88,76 ml, geri kazanilan kanola yagi miktari 87,04 mi ve geri kazanim verimi %98,06'dir. Çöktürme prosesinde kullanilan heptan Çözücü olarak kanola yagi kullanilarak çözücü bazli geri dönüsüm yoluyla elde edilen geri dönüstürülmüs polipropilenin, petrol bazli ürünlerden yeni sentezlenmis saf polipropilene benzer yapi ve bilesim gösterdigini dogrulamak amaciyla kanola yagi, atik hali malzemesi, kaba filtre atigi, saf polipropilen ve geri dönüstürülmüs polipropilen polimerin analizi için bir FI'IR spektrometre kullanilmistir. Spektrumlari elde etmek için 4000-650 cm'1 araliginda 4 cm'1 sinyal çözünürlügüne sahip minimum 32 taramanin ortalamasi alinmistir. Elde edilen FI'IR spektrumlari Sekil 1 ve Sekil 2'de sunulmustur. pik, CH3 düzlem içi bükülmesine atifta bulunurken, 1452 cm'1'deki tek yuvarlak pik, homopolimer polipropilende izole edilmis -CHz'nin C-H asimetrik deformasyon polipropilen polimer için karakteristik titresimlere atanabilir. Hali atiginin ve kaba filtre atiginin kimyasal bilesiminin bu malzemelerin karisik yapisi nedeniyle tam olarak belirlenmesi mümkün olmamakla birlikte, pigmentlere, katki maddelerine ve safsizliklara atanan ve atik hali için 600 ile 1750 cm'1 arasinda gözlemlenen pikler geri dönüstürülmüs polipropilen polimerin spektrumunda kaybolmus olup, bu da pigmentlerin ve katki maddelerinin uygulanan sirali filtreleme ile basarili bir sekilde uzaklastirildigini göstermistir. Saf polipropilenin karakteristik pikleri esas olarak geri dönüstürülmüs polipropilenin FTIR spektrumunda gözlenmistir. Ek olarak, geri dönüstürülmüs polipropilen polimerin FTIR spektrumu, geri dönüstürülmüs polipropilenin çözücüden (kanola yagi) arinmis oldugunu dogrulamistir, çünkü esas olarak karbonil pikine karsilik gelen 1742 cm'1'deki pik olmak üzere kanola yaginin sinyalleri, geri dönüstürülmüs polipropilen polimerin spektrumunda gözlenmemistir. Örnek 2: Çözücü olarak kanola yagi ve çözücü olmayan sivi (non solvent) olarak heptanin kullanildigi polipropilen ve polietilen karisimindan polimerlerin seçici olarak çözülmesi ve geri kazanilmasi. Mevcut bulus, bir plastik karisimindan hem polietilen hem de polipropilenin geri kazanilmasi için bir yöntem saglamaktadir. Atik hem polietilen hem de polipropilen içerdiginden, polietilen öncelikle 155°C'de bitkisel yag içinde çözünür ve çözünmeyen polipropilen filtrelenir. Yukarida bahsedilen prosesler, çözünmüs polipropilenin geri kazanilmasi için kullanilmakta olup, burada söz konusu proses, her filtredeki gözenek boyutlarinin kademeli olarak azaltilmasi yoluyla sirali filtreler kullanilarak polietilenin ileri düzeyde saflastirilmasini, filtrelenen ve saflastirilan çözeltinin bitkisel yagi çözen heptan içine çöktürülmesi yoluyla bitkisel yagin filtrelenen ve saflastirilan polietilenden ayrilmasini, çökeltilerin ayrilmasi ve iyice yikanmasini ve geri dönüstürülmüs polietilenin kurutulmasini içerir. Bundan sonra polietilen içermeyen kalinti atik, polipropilenin geri kazanilmasi için 185°C'de isitilarak kanola yaginda çözülür. Polipropilenin çözülmesini takiben, polipropilen geri kazanim prosesi boyunca filtreleme, çöktürme, ayirma, yikama ve kurutma prosedürleri gerçeklestirilir. Polietilen ve polipropilen, kimyasal yapilari bakimindan oldukça basit olup, sadece kovalent baglarla baglanmis karbon ve hidrojen atomlarindan olusur ve bu durum Sekil 3 ve Sekil 4'te görüldügü gibi FTIR spektrumunda az sayida sinyal ile sonuçlanir. Saf karakteristik pikler gözlemlenir. 2919 ve 2850 cm'1'deki pikler sirasiyla 'CHz asimetrik ve simetrik gerilmelerine atanir; 1464'teki pik ise -CHz'nin bükülme titresimine ve 730 cm'1 ise 'CHz salinmasina karsilik gelir. Geri dönüstürülmüs polietilenin spektrumunda gözlemlenen pikler, saf polietilenin karakteristik pikleriyle ayni olmustur, bu da uygulanan geri dönüstürme prosesi ile elde edilen geri dönüstürülmüs polietilenin saf polietilen ile ayni oldugunu ve saf halde (polipropilen ve kullanilan bitkisel yagdan arindirilmis) oldugunu göstermistir. Sekil 3 ve Sekil 4'e atifla, saf polipropilen peletlerinin FTIR gerilmelerine atifta bulunmustur. 1376 cm'1'de yer alan güçlü pik, CH3 düzlem içi bükülmesine atifta bulunurken, 1452 cm'1'deki tek yuvarlak pik, homopolimer polipropilende izole edilmis -CHz'nin C-H asimetrik deformasyon titresimlerine karsilik titresimlere atanmistir. Geri dönüstürülmüs polipropilenin spektrumunda gözlemlenen pikler, saf polipropilenin karakteristik pikleriyle ayni olmustur, bu da uygulanan geri dönüstürme prosesi ile elde edilen geri dönüstürülmüs polipropilenin saf polipropilen ile ayni oldugunu ve saf halde (polietilenden ve kullanilan bitkisel yagdan arindirilmis) oldugunu göstermistir. Örnek 3: Çözücü olmayan sivinin farkli sicakliklarinda ekstrakte edilmis polipropilenin çöktürülmesi. Saf polipropilen peletleri 185°C'de kanola yagi içinde %5 (w/v) oraninda çözülmüstür. Elde edilen çözeltiler, polipropileni çöktürmek için 7°C, 24°C ve 98°C'de heptan içine damlatilmistir. Kanola yagi/heptan orani söz konusu deneylerde 1:3 (v/v) olmustur. Sicak karisim kaynama noktasinda heptan içine döküldügünde, karisim ilk basta berrak ve seffaf olmustur. Ancak yavas yavas sogutuldugunda ve sicaklik 80°C'ye yaklastiginda, polipropilen yavas yavas katilasmaya baslayinca çözelti bulaniklasmaya baslamistir. Karisimin sicakligi yaklasik 80°C'nin altina düstügünde, bu bulanik durum daha belirgin hale gelmistir. Ancak ayni sicak çözelti 24°C'de heptan içerisine döküldügünde, karisimin nihai sicakligi 65°C'yi asmamis ve çözelti dökülür dökülmez çökelme gözlenmistir. Benzer sekilde, sicak çözelti 7°C'de heptan içerisine döküldügünde hemen çökelme gözlenmistir. Heptanin baslangiç sicakligi, ayri çöktürme denemelerinde oda sicakliginda veya daha düsük oldugunda, elde edilen polipropilen ürünleri, daha yüksek hapsolmus kanola yagi içerigine isaret eden sarimsi bir renge sahip olmustur. Bu ayni zamanda Sekil 5, 6 ve 7'de görüldügü gibi FTIR analizi ile de dogrulanmistir. 1743 cm'1'deki pik, polimerde hapsolmus kanola yagi varligini gösterecek sekilde 7°C'de çöken geri dönüstürülmüs polipropilen polimerin spektrumunda görünürken, 24°C çöktürme sicakliginda elde edilen polipropilen numunesinde azalmis ve 98°C çöktürme sicakliginda elde edilen polipropilen numunesinde tamamen kaybolmustur. Geri kazanilan polipropilen üründe kalan kalinti çözücü (kanola yagi) miktarinin, çöktürme öncesinde isitilmis heptan (98°C'ye kadar) kullanilarak gerçeklestirildiginde meydana gelen yavas katilasma ve kristallesme ile azaldigi sonucuna varilabilir. Bu, nihai polipropilen ürünündeki kalinti çözücüyü azaltmak için önemli bir adimdir. Örnek 4: Çözünmüs polipropilenin çesitli çözücü - çözücü olmayan sivi oranlarinda çöktürülmesi. Saf polipropilen peletleri 185°C'de kanola yagi içerisinde %5 (w/v) oraninda çözülmüstür. Çözücü-çözücü olmayan sivi oranlari 1:3, 1:5 ve 1:10 (v/v) olarak degistirilerek gerçeklestirilen üç ayri deneyde elde edilen çözeltiler 98°C'de heptan içine damlatilmistir. Çözücü-çözücü olmayan sivi oranlari degistirilerek elde edilen geri dönüstürülmüs polipropilen polimerlerin FTIR spektrumu, Sekil 8'de görüldügü gibi hiçbir kalinti kanola yagi belirtisi göstermemistir (1743 cm'1`deki pik görünür degildir). Örnek 5: Nihai polipropilenin geri akis altinda kaynayan heptan içinde yikanmasi. Saf polipropilen peletleri 185°C'de kanola yagi içerisinde %5 (w/v) oraninda çözülmüstür. Elde edilen çözeltiler, polipropileni çöktürmek için 24°C'de heptan içine damlatilmistir. Nihai polipropilen, 2 saat boyunca geri akis altinda kaynayan heptan içinde yikanmistir. Polipropilenin ilk halinin bu kosullar altinda yikanan polipropilenden daha sarimsi oldugu gözlenmistir. Geri akis altinda kaynayan heptan içinde yikama, kalan kalinti kanola yagini polipropilen polimerinden ekstrakte etmis ve uzaklastirmistir. Bir yöntemi ve/veya bir çözücü-çözücü olmayan sivi kombinasyonunu içeren koruma istenen bulus, asagidaki avantajlari saglamaktadir: Hizla azalan atik depolama alanlarinin korunmasi fosil yakitlara olan talebin azaltilmasi homojen olmayan plastik bazli atiklarin islenmesi çevreye duyarli olurken geri kazanim performansi sunmasi hali malzemelerinin geri kazanilmasi için ekonomik ve çevresel bir yol saglanmasi bir polimerler karisimindan çok sayida polimerin ayrilmasi TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR

Claims

ISTEMLER

1. Atik malzemelerden poliolefinlerin geri kazanilmasi için bir yöntem olup, asagidaki adimlari içerir: i. atik malzemenin bir bitkisel yaga karistirilmasi ve çözünmüs poliolefin içeren bir karisim elde etmek için 120°C ila 200°C araliginda bir sicaklikta isitilmasi, ii. karisimin bir kaba filtre ile filtrelenmesi, iii. çözünmüs poliolefin içeren filtrelenmis karisimin ikinci bir filtreden tekrar filtrelenerek saflastirilmasi, iv. filtrelenmis karisimin, baslangiç sicakliginda, söz konusu bitkisel yag ile karisabilen çözücü olmayan bir sivi içerisine, çözücü olmayan maddenin kaynama noktasinda veya bunun altinda eklenmesi yoluyla saflastirilmis poliolefinin çöktürülmesi, v. çöktürülen kati poliolefinin bitkisel yag/çözücü olmayan sivi karisimindan ayrilmasi, vi. ayrilan poliolefinin çözücü olmayan sivi ile yikanmasi ve inert atmosfer altinda kurutulmasi.

2. Istem 1'e göre yöntem olup, ayrica bitkisel yag/çözücü olmayan sivi karisiminin distilasyon yoluyla ayristirilmasi adimini içermekte olup, geri kazanilan çözücü olmayan sivi bir distilasyon kolonundan geri alinir ve geri kazanilan bitkisel yag söz konusu distilasyon düzeneginin tabanindan geri alinir.

3. Istem 1 veya 2'ye göre yöntem olup, ayrica adim (iv) ile adim (vi) arasinda, (iv') elde edilen poliolefinin, saflastirilmis poliolefin çözeltisi 20°C ila 30°C araliginda bir sicaklikta çözücü olmayan sivi içinde çöktürüldügünde geri akis altinda kaynamakta olan çözücü olmayan sivi içinde yikanmasi adimini içerir.

4. Istem 1 veya 2'ye göre yöntem olup, ayrica adim (iv) ile adim (vi) arasinda, (iv') elde edilen poliolefinin, saflastirilmis poliolefin çözeltisi 22°C ila 27°C araliginda bir sicaklikta heptan içinde çökeldiginde geri akis altinda kaynayan heptan içinde yikanmasi adimini

5. Istem 1'e göre yöntem olup, ayrica adim (iii) ile adim (iv) arasinda, (iii') filtrelenmis karisimin bir adsorpsiyon kolonundan geçirilmesi adimini içerir.

6. Istem 5'e göre yöntem olup, burada adsorpsiyon kolonu bir aktif karbon kolonudur.

7. Önceki istemler 1 ila 6'dan herhangi birine göre yöntem olup, burada kaba filtre 5 ila 40 um araliginda bir gözenek boyutuna sahiptir.

8. Önceki istemler 1 ila 7'den herhangi birine göre yöntem olup, burada ikinci filtre, 100 nm ila 450 nm araliginda bir gözenek boyutuna sahiptir.

9. Önceki istemler 1 ila 8'den herhangi birine göre yöntem olup, burada çözücü olmayan sividan ayrilan poliolefin, 30°C ila 60°C araliginda bir sicaklikta kurutulur.

10. Önceki istemler 1 ila 9'dan herhangi birine göre yöntem olup, burada söz konusu bitkisel yag kanola yagi, ayçiçegi yagi, zeytinyagi, Hindistan cevizi yagi, pamuk tohumu yagi, bunlarin iki veya daha fazlasinin bir kombinasyonundan seçilir.

11. Önceki istemler 1 ila 10'dan herhangi birine göre yöntem olup, burada söz konusu poliolefin bir polipropilen, polietilen, bunlarin kopolimerleri veya bir kombinasyonudur.

12. Önceki istemler 1 ila 11'den herhangi birine göre yöntem olup, burada söz konusu çözücü olmayan sivi, karbon atomu sayisi 5'e esit olan bir alifatik veya siklik doymus hidrokarbondur.

13. Önceki istemler 1 ila 11'den herhangi birine göre yöntem olup, burada söz konusu çözücü olmayan sivi, karbon atomu sayisi 6'dan büyük olan bir alifatik veya siklik doymus hidrokarbondur.

14. Önceki istemler 1 ila 11'den herhangi birine göre yöntem olup, burada alifatik veya siklik doymus hidrokarbon, bir kiral karbon atomu ile birlikte yedi karbon atomu içerir.

15. Önceki istemler 1 ila 11'dan herhangi birine göre yöntem olup, burada çözücü olmayan sivi heptan, heksan veya sikloheksandir.

16. Önceki istemler 1 ila 15'ten herhangi birine göre yöntem olup, burada çöktürme adiminda kullanilan bitkisel yag/çözücü olmayan sivi orani 1:1'den (v/v) ve tercihen 1:3'ten (v/v) büyüktür.

17. Önceki istemler 1 ila 16'dan herhangi birine göre yöntem olup, burada bitkisel yagdaki atik malzeme konsantrasyonu agirlikça %5 ila %30 araligindadir.

18. Önceki istemler 1 ila 17'den herhangi birine göre yöntem olup, burada polietilen ve polipropileni bir arada içeren atik karisiminda, ilk önce polietileni seçici olarak çözmek ve karisimdan geri kazanmak için 140 ila 155°C araliginda bir sicaklikta isitma yapilir ve ardindan geri kalan polipropileni çözmek ve geri kazanmak için bitkisel yag içerisinde sicaklik 185°C'ye çikarilir.

19. Önceki istemlere göre geri kazanilan, safligi %99'dan daha yüksek olan poliolefin

20. Önceki istemlere göre geri kazanilan, çözücü olmayan sivi içerigi %l'den daha düsük olan poliolefin ürün(ler).