Trisluoksnių vienkartinių ir tekstilinių kaukių terminės dekompozicijos tyrimas ir susidariusių produktų analizė bei palyginimas

Ištrauka

Trisluoksnių vienkartinių ir tekstilinių kaukių terminės dekompozicijos tyrimas ir susidariusių produktų analizė bei palyginimas
Baigiamasis magistro projektas

Turinys
Santrumpų ir terminų sąrašas...........................................................................................................8
Įvadas...................................................................................................................................................9
1. Literatūros apžvalga...................................................................................................................10
1.1. Plastikų klasifikavimas..............................................................................................................10
1.2. Plastiko atliekų perdirbimo būdai..............................................................................................13
1.2.1. Pirolizė....................................................................................................................................15
1.2.2. Dujinimas................................................................................................................................18
1.3. Termocheminių procesų metu naudojamo ZSM-5 katalizatoriaus savybės..............................19
1.4. Apsauginių veido kaukių pirolizės produktai............................................................................21
1.4.1. Trisluoksnės medicininės veido kaukės.................................................................................21
1.4.2. Tekstilinės apsauginės veido kaukės......................................................................................22
1.5. Projekto temos ir uždavinių pagrindimas..................................................................................23
2. Medžiagos ir tyrimo metodai.....................................................................................................24
2.1. Tiriamoji medžiaga ir paruošimas.............................................................................................24
2.2. Tiesioginė analizė......................................................................................................................24
2.2.1. Drėgmės kiekio nustatymas....................................................................................................24
2.2.2. Lakiųjų medžiagų kiekio nustaymas......................................................................................25
2.2.3. Peleningumo ir fiksuotos anglies kiekio nustatymas..............................................................25
2.3. Pirminė analizė..........................................................................................................................26
2.4. Termogravimetrinė analizė TGA...............................................................................................27
2.4.1. Terminės analizės tyrimas mikro mastelyje intertinėje aplinkoje..........................................28
2.4.2. Terminės analizės tyrimas mikro mastelyje dalinai intertinėje CO2 aplinkoje......................29
2.5. Terminės dekompozicijos metu gautų lakiųjų junginių analizė................................................30
2.5.1. Termogravimetrinė analizė kombinuota su Fourier transformacijos infraraudonųjų spindulių 
spektrometru (TGA-FTIR).................................................................................................................30
2.5.2. Termogravimetrinė analizė kombinuota su dujų chromatografu ir masių spektrometru
(TGA-GC/MS)....................................................................................................................................31
2.6. Dujinimo tyrimas laboratorinio dydžio įrenginyje....................................................................31
2.7. Terminės dekompozicijos metu gautos anglies analizė.............................................................32
2.7.1. Energijos dispersinė rentgeno spindulių analizė (EDS).........................................................32
2.7.2. Brunauerio-Emmetto-Tellerio analizė (BET).........................................................................32
3. Tyrimo rezultatai ir jų aptarimas.............................................................................................34
3.1. Tiesioginės ir pirminės analizės rezultatai.................................................................................34
3.2. Termogravimetrinės analizės rezultatai.....................................................................................36
3.2.1. Mikroterminė analizė inertinėje N2 dujų aplinkoje...............................................................36
3.2.2. Mikroterminė analizė dalinai inertinėje CO2 dujų aplinkoje..................................................38
3.3. Termogravimetrinės analizės kombinuotos su Fourier transformaciniu spindulių spektrometru 
(TGA-FTIR) rezultatai.......................................................................................................................39
3.4. Termogravimetrinės analizės kombinuotos su dujų chromatografu ir kvadrupoliniu masių 
spektrometru (TGA-GC/MS) rezultatai..............................................................................................42
3.5. Kaukių granulių dujinimo tyrimo laboratorinio dydžio įrenginyje rezultatai...........................43
3.5.1. Dujinimo metu susidariųsių dujinių produktų analizės rezultatai..........................................43
3.5.2. Dujinimo metu susidariusių dervų analizės rezultatai............................................................47
3.5.3. Dujinimo metu susidariusios anglies tyrimų rezultatai..........................................................50
4. Rekomendacijų dalis..................................................................................................................53
Išvados...............................................................................................................................................55
Literatūros sąrašas...........................................................................................................................56

Įvadas
Per pastaruosius dešimtmečius pasaulis susiduria su nuolat didėjančia problema – išteklių eikvojimu
ir atliekų kaupimu. Didžiąją dalį atliekų sudaro plastikų kompozitai, kurie negali būti perdirbami,
nes yra vienkartinio naudojimo arba sudaryti iš skirtingų polimerų [1]. Taip pat vienkartinio
plastiko naudojimą visuomenėje bei sveikatos priežiūros įstaigose padidino 2019 metais prasidėjusi
Covid-19 pandemija, kurios metu buvo privaloma dėvėti apsaugines veido kaukes [2]. Mokslinių
tyrimų analizė rodo, jog Covid-19 pandemijos įkarštyje Lietuvoje vienkartinių medicininių kaukių
galėjo susidaryti apie 4,5 t/d. Iš pirmo žvilgsnio, šis kiekis neturėtų kelti didelių problemų, tačiau
žinant tai, jog ne visos panaudotos medicininės kaukės iškeliauja su pagrindiniu atliekų srautu, jos
nėra tinkamai utilizuojamos. Nekontroliuojamas plastiko atliekų patekimas į aplinką (dirvožemį ar
vandens telkinius) gali sukelti rimtų problemų, kurios yra susijusios su mikroplastikais. Žinoma,
atšaukus priverstinius kaukių dėvėjimo reikalavimus, šių atliekų susidaro mažiau, tačiau vertinant
bendras tendencijas, tai išlieka išties labai didelė bei aktuali problema [3]. Dažnai tiek tekstilinės,
tiek medicininės veido kaukės yra gaminamos iš įvairių sluoksnių ir medžiagų, todėl jų perdirbimas
kelia rimtus iššūkius dėl skirtingos jų sudėties [4]. Remiantis atliktais moksliniais tyrimais, galima
pastebėti, kad yra ieškoma vis naujų būdų, kaip regeneruoti panaudotas medicinines kaukes.
Tyrimai atskleidė, kad plaunant ir dezinfekuojant kaukes, dėl mechaninio apdirbimo, yra
pažeidžiamas jų filtro sluoksnis, dėl ko medicininės kaukės tampa neefektyvios. Nors tekstilinės
kaukės yra daugkartinio naudojimo, jas taip pat labai svarbu plauti, tačiau dėl mechaninio poveikio
mažėja jų apsaugos efektyvumas, todėl jas reikia keisti. Svarbu paminėti, kad apsauginės veido
kaukės yra priskiriamos prie pavojingų atliekų, todėl yra saugomos medicininių atliekų
sąvartynuose, kuriuose vėliau yra deginamos [5]. Deginant tokias atliekas, išsiskiria aplinkai bei
gyviems organizmams kenksmingos išmetamosios dujos ir šiltnamio efektą sukeliančios dujos,
tačiau, taikant termocheminius procesus, tokius kaip pirolizė ir dujinimas, apsauginių veido kaukių
perdirbimui, galima pavojingas atliekas paversti atgautine žaliava, kuri būtų naudojama tvariai
energetinių produktų gamybai [6]. Dujinimo ar pirolizės procesų taikymas atliekų utilizacijai yra ne
toks pageidautinas...