570 Ryszrd Wsielewski, Grzegorz Tomszewicz Ryszrd Wsielewski, Grzegorz Tomszewicz Instytut Chemicznej Przeróbki Węgl, ul. Zmkow 1, 41-803 Zbrze e-mil: rwsielewski@ichpw.pl Bdni termochemicznej konwersji odpdów tekstylnych zwierjących włókn syntetyczne Streszczenie: Przedstwiono wyniki bdń pirolizy w złożu stłym odpdów tekstylnych zwierjących włókn syntetyczne, głównie poliestrowe. Ustlono optymlną temperturę procesu (600 o C) i schrkteryzowno jkość produktów stłych, ciekłych i gzowych. Wszystkie produkty chrkteryzują się korzystnymi prmetrmi energetycznymi. Krbonizt poddno procesowi ktywcji ditlenkiem węgl i prą wodną w temperturze 900 o C. Uzyskno sorbenty węglowe o powierzchni BET równej 487 i 974 m 2 /g. Stwierdzono, że podczs pirolizy odpdów tekstylnych zwierjących włókn syntetyczne możn uzyskć interesujące prekursory dsorbentów węglowych. Słow kluczowe: odpdy tekstylne, włókn syntetyczne, piroliz, ktywcj, dsorbenty węglowe. Studies on thermochemicl conversion of textile wste contining synthetic fibers Abstrct: The results of investigtions on fixed bed pyrolysis of textile wste contining synthetic fibers, especilly polyester, hve been presented. The optimum process temperture ws found (600 C) nd qulity of solid, liquid nd gs products hs been determined. All products re chrcterized by fvorble energetic prmeters. The chr hs been ctivted by crbon dioxide nd stem t 900 C. There hve been obtined crbon sorbents of BET surfce re equl to 487 nd 974 m 2 /g. It hs been found tht during the pyrolysis of wste textiles contining synthetic fibers one cn obtin interesting precursors of crbon dsorbents. Keywords: textile wste, synthetic fibers, pyrolysis, ctivtion, crbon dsorbents. 1. Wprowdzenie W Polsce, kżdego roku, wytwrzne jest pond 140 mln Mg odpdów. Pond 2% tych odpdów stnowią tekstyli [1]. Odpdy tekstylne dzieli się n trzy grupy: odpdy tekstylne czyste, odpdy tekstylne brudne orz odpdy tekstylne pochodzeni medycznego. Ilość odpdowych, czystych mteriłów tekstylnych stle rośnie. Jest to spowodowne stle zwiększjącym się importem używnej odzieży z Europy Zchodniej, Azji orz Bliskiego Wschodu. Powiększnie się rynku mteriłów tekstylnych skutkuje poszukiwniem nowych metod zgospodrowni tekstyliów [2 5]. Njbrdziej populrną metodą recyklingu mteriłów tekstylnych jest obróbk mechniczn, do której zlicz się rozczesywnie, rozwrstwinie orz rozdrbninie mteriłu. Metod mechniczn umożliwi otrzymywnie jednorodnych włókien wtórnych, czkolwiek włókn te chrkteryzują się pogorszonymi prmetrmi fizycznymi. Inną metodą zgospodrowni odpdów tekstylnych jest recykling chemiczny. Wykorzystując procesy hydrolizy, lkoholizy orz trnsestryfikcji możliw jest degrdcj, w zleżności od rodzju tekstyliów, wiązń celulozowych lub polimerowych. Metod chemiczn umożliwi otrzymywnie czystych monomerów, które mogą być ponownie wykorzystywne w produkcji. Wdą tej metody jest jej opłclność. Mteriły tekstylne mogą być również przetworzone n drodze termicznej. Njczęściej wykorzystuje się proces pirolizy, gdzie w tmosferze pozbwionej tlenu dochodzi do rozkłdu mteriłu n produkty ciekłe, stłe orz gzowe. Zletą przeróbki termicznej w t-
Bdni termochemicznej konwersji odpdów tekstylnych zwierjących włókn syntetyczne 571 mosferze beztlenowej jest otrzymnie dużych ilości produktów ciekłych orz uwęglonych produktów stłych w postci krboniztu. Bdni pirolizy odpdowych mteriłów polimerowych wykzują, że możn z nich otrzymć interesujące krbonizty, które mogą stnowić prekursory tnich dsorbentów węglowych [6 9]. We współczesnych mteriłch tekstylnych, ze względu n ich specyficzne włściwości, często wykorzystywne są orgniczne włókn syntetyczne, zrówno smodzielnie jednk njczęściej w miesznkch z włóknmi nturlnymi [10]. Podstwowe grupy włókien syntetycznych to: włókn poliestrowe (m.in. eln, torlen czy diolen), polimidowe (m.in. nylon, stilon czy poln), polikrylonitrylowe (m.in. niln), i włókn poliuretnowe (m.in. lycr, elstn i dorlstn). Znczny i wciąż rosnący udził polimerów syntetycznych w wielu dziedzinch życi przyczyni się do wzrostu ich udziłu w odpdch, również odpdch tekstylnych [11]. Poniżej przedstwiono wyniki bdń prowdzonych w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgl nd możliwością zstosowni procesu pirolizy dl termochemicznej konwersji odpdów tekstylnych zwierjących włókn syntetyczne w kierunku uzyskni prekursorów dsorbentów węglowych. 2. Opis bdń Prce bdwcze obejmowły przebieg rozkłdu termicznego odpdów tekstylnych w wrunkch pirolizy orz testy ktywcji uzysknego krboniztu. 2.1. Chrkterystyk mteriłu bdwczego Przedmiotem bdń były odpdy tekstylne z przemysłowej krjowej sortowni odzieży używnej, pochodzące z krjów Unii Europejskiej. Surowiec, po rozdrobnieniu w młynie typu shredder do postci ścinek tekstylnych, zwierł tkniny wykonne z włókien syntetycznych, w tym głównie włókien poliestrowych. Ścinki te były mteriłem odpdowym, niemożliwym do zgospodrowni np. jko czyściwo przemysłowe. W tbeli 1 przedstwiono chrkterystykę włściwości fizykochemicznych bdnych odpdów. Tb. 1. Chrkterystyk odpdów tekstylnych zwierjących włókn poliestrowe Tb. 1. Chrcteristics of wste textiles contining polyester fibers Prmetr Jednostk Wrtość Zwrtość wilgoci cłkowitej, W t r % 1,5 Zwrtość wilgoci, W % 1,2 Zwrtość popiołu, A % 1,3 Zwrtość części lotnych, V % 82,95 Zwrtość części lotnych, V df % 82,70 Ciepło splni, Q s J/g 22304 Wrtość opłow, Q i r J/g 21079 Zwrtość sirki cłkowitej, S t % 0,13 Zwrtość węgl, C t % 58,4 Zwrtość wodoru, H t % 5,21 Zwrtość zotu, N % 1,75 Zwrtość chloru, Cl % 0,446 Bdn próbk odpdów tekstylnych był such, pozbwion widocznych znieczyszczeń i nie zwierł mteriłów innych niż tkniny. Cechowł się brdzo niską zwrtością popiołu orz wysoką zwrtością części lotnych, co przekłd się n wysoką wrtość opłową. Pondto mterił ten zwierł stosunkowo nieduże ilości sirki, co może być korzystne dl jego potencjlnego wykorzystni jko surowc w procesch termochemicznej konwersji, tkich jk piroliz, poniewż wpływ n zgrożeni emisyjne podczs energetycznego wykorzystni produktów ciekłych i gzowych. Nleży zuwżyć, że bdne odpdy zwierją znczącą ilość chloru. Chlor wpływ niszcząco n rektor, w którym nstępuje proces termicznej przeróbki mteriłu.
572 Ryszrd Wsielewski, Grzegorz Tomszewicz 2.2. Bdni rozkłdu termicznego odpdów tekstylnych w wrunkch pirolizy Próbkę odpdów tekstylnych poddno wstępnym bdniom rozkłdu termicznego z pomocą nliztor termogrwimetrycznego. Rejestrcję zminy msy, zchodzącą podczs ogrzewni próbki przeprowdzono z pomocą nliztor STA 409 PG Luxx firmy Netzsch. Wyniki tych bdń w postci przebiegu krzywych ubytku msy (TG) orz szybkości ubytku msy (DTG) przedstwiono n rysunku 1. Rys. 1. Przebieg rozkłdu termicznego odpdów tekstylnych w wrunkch beztlenowych (w tmosferze zotu), ogrzewnie 0 800 C ze stłą szybkością 10 K/min Fig. 1. Therml degrdtion of wste textiles under nerobic conditions (nitrogen) t 0 800 C, constnt heting rte of 10 K/min Przebieg krzywych TG i DTG wykzuje dwustopniowy chrkter rozkłdu termicznego bdnego mteriłu, który m miejsce w zkresie temperturowym 300 450 C i chrkteryzuje się dwom mksimum szybkości rozkłdu dl T = 336,8 C orz 409,6 C. Ostteczn dekompozycj mteriłu z obserwowlnym znczącym ubytkiem msy kończy się przy temperturze około 500 C. Powyżej tej tempertury postępuje stopniow krbonizcj mteriłu. W wyniku rozkłdu termicznego w wrunkch pirolizy powyżej 500 C możliwe jest uzysknie z próbki wyjściowej ok. 24 20% wg. krboniztu. Jk pokzują wyniki bdń [12] mksimum szybkości pirolizy obserwowne dl tempertury 336 C jest typowe dl bwełny. Co z tym idzie surowiec zwierł niewielką ilość bwełny. Mksimum szybkości rozkłdu w temperturze około 410 C jest typowe dl tekstyliów poliestrowych. Dl określeni optymlnych wrunków technologicznych wytwrzni krboniztu, mogącego stnowić prekursor dsorbentów węglowych wykonno serię bdń procesu pirolizy odpdów tekstylnych w różnych wrunkch temperturowych (przekrczjących zkres ustlony w oprciu o wyniki nlizy termogrwimetrycznej). Wykorzystno stnowisko do bdń pirolizy w złożu stłym znjdujące się w Instytucie Chemicznej Przeróbki Węgl. Fotogrfię stnowisk bdwczego orz schemt instlcji przedstwiono n rysunku nr 2.
Bdni termochemicznej konwersji odpdów tekstylnych zwierjących włókn syntetyczne 573 Instlcj do bdń pirolizy pliw w złożu stłym Schemt instlcji do bdń pirolizy pliw w złożu stłym Rys. 2. Stnowisko do bdń procesu pirolizy w złożu stłym Fig. 2. The test stnd for investigtion of pyrolysis process in fixed bed W przedmiotowej instlcji bdwczej retort (1) z próbką bdnego mteriłu umieszczn jest w piecu elektrycznym (3) posidjącym dwie strefy ogrzewni z niezleżnym sterowniem tempertury. Surowy gz pirolityczny przechodzi przez ukłd kondenscji złożony z chłodnic wodnych (4), w których nstępuje kondenscj produktów ciekłych termicznego rozkłdu surowc. W celu oczyszczeni gzu od niewykondensownych resztek produktów ciekłych (olejów, wody) przepuszcz się go przez kolumnę dsorpcyjną (6) wypełnioną selektywną żywicą (o symbolu XAD2), stosowną w poborch próbek surowych gzów przemysłowych. Nstępnie, oczyszczony gz pirolityczny zbierny jest w butli (7) wypełnionej solnką. Ukłd odbioru gzu umożliwi zebrnie cłego wytwrznego podczs testu gzu, co zpewni uzysknie uśrednionej dl cłego testu próbki gzu pirolitycznego, oczyszczonego z produktów ciekłych. Odwżoną próbkę odpdów o msie 40 g wsypywno do retorty, którą umieszczno w piecu i nstępnie łączono z ukłdem dozowni zotu orz odbioru gzu pirolitycznego. Próbkę w retorcie przedmuchiwno wstępnie zotem w celu usunięci powietrz. Nstępnie rozpoczynno ogrzewnie retorty ze stłą szybkością ngrzewni 20 K/min do złożonej końcowej tempertury pirolizy przy stłym przepływie strumieni zotu 0,01 dm 3 /min, zpewnijącym utrzymnie tmosfery inertnej w ukłdzie orz ułtwijącym ewkucję gzu pirolitycznego z retorty. Po osiągnięciu złożonej tempertury końcowej retortę w piecu przetrzymywno przez 60 minut. Po zkończeniu testu wyłączno ogrzewnie retorty, produkty stłe i ciekłe wżono dl sporządzeni bilnsu msowego. Przeprowdzono 3 testy w odmiennych wrunkch temperturowych (500, 600 i 700 C). Próbki uzysknych krboniztów poddno nlizie zwrtości części lotnych. Wyniki tych bdń przedstwiono n rysunku 3 i w tbeli 2. Rys. 3. Wpływ tempertury pirolizy odpdów tekstylnych n uzysk produktów Fig. 3. The impct of temperture of wste textiles pyrolysis on products yield
574 Ryszrd Wsielewski, Grzegorz Tomszewicz Przedstwione dne wskzują n rosnący udził produktów gzowych wrz ze wzrostem tempertury pirolizy, przy czym wzrost ich udziłu w temperturze powyżej 600 C jest wynikiem dekompozycji krboniztu, którego uzysk osiągnął mksimum dl pirolizy w temperturze 600 C. Wrz ze wzrostem tempertury pirolizy obserwuje się corz większy stopień odgzowni krboniztu (tbel 2). Tb. 2. Chrkterystyk krboniztów uzysknych podczs pirolizy odpdów tekstylnych Tb. 2. Chrcteristics of chrs obtined during pyrolysis of wste textiles Prmetr Jednostk Tempertur pirolizy, o C 500 600 700 Zwrtość wilgoci, W % 2,05 1,92 2,64 Zwrtość części lotnych w krbonizcie, V % 10,06 6,52 2,44 Wyniki przeprowdzonych bdń wykzły, że optymlną temperturą procesu pirolizy bdnych odpdów jest 600 C, ze względu n wielkość uzysku i stopień odgzowni krboniztu. Nstępnie powtórzono test pirolizy bdnych odpdów w identycznych wrunkch temperturowych (600 C, szybkość ogrzewni 20 K/min, czs przetrzymni w temp. 600 C 1 godz.) i procesowych (przepływ zotu dl utrzymywni tmosfery inertnej, w ilości 0,01 dm 3 /min.) dl próbki odpdów o msie 700 g. Celem testu był weryfikcj wyników bilnsu msowego i uzysknie większej ilości poszczególnych produktów do dlszych nliz. Gzy procesowe opuszczjące rektor nlizowno on-line w zkresie zwrtości podstwowych skłdników (CO 2, CO i H 2 ) z wykorzystniem nliztorów gzu mrki SICK. Pobrno również próbki gzu procesowego do worków probierczych w odstępch ok. 20, 40 i 60 minut od rozpoczęci testu, dl wykonni nlizy ich skłdu chemicznego orz określeni wrtości opłowej. Oznczeni przeprowdzono z wykorzystniem chromtogrfu gzowego firmy Vrin model CP-3800 wyposżonego w detektor płomieniowo-jonizcyjny FID i TCD orz kolumnę kpilrną CP Sil 5 60 m x 0,25 mm i kolumnę upkowną Moleculr Sieve 5A CP o wymirch 1,5 m x 2 mm. Anlizę zwrtości związków sirki wykonno przy wykorzystniu chromtogrfu gzowego w detektor PFPD CP Sil 5 for sulfur o wymirch 30 m x 0,32 mm. Przeprowdzony bilns msowy produktów (krbonizt 26%, produkty ciekłe 38%, gzowe 36%) wykzł stosunkowo wysoką zgodność z bilnsem msowym procesu pirolizy dl mniejszej próbki odpdów tekstylnych. Poniżej przedstwiono chrkterystykę poszczególnych produktów pirolizy odpdów tekstylnych oprtą o wyniki przeprowdzonych nliz. 2.2.1. Gz procesowy W tbeli 3 przedstwiono wyniki oznczeń skłdu chemicznego gzu pirolitycznego pobrnego przed zbiornikiem mgzynowym gzu po 20, 40 orz 60 minutch od rozpoczęci grzni. Jk wynik z dnych przedstwionych w tbeli 3 głównymi skłdnikmi gzu procesowego z pirolizy odpdów tekstylnych zwierjących włókn poliestrowe są: ditlenek i tlenek węgl (które rzem stnowią od 55 do pond 70%), metn i lekkie węglowodory orz wodór. W skłdzie gzu procesowego prktycznie nie zobserwowno związków sirki, co eliminuje problem emisji związków sirki podczs jego splni. Gz procesowy cechuje się wrtością opłową w zkresie 11 15,5 MJ/m 3, któr jest nieco niższ w stosunku do gzu koksowniczego (ok. 17 MJ/m 3 ) orz gzu ziemnego zzotownego (ok. 20 MJ/kg). Wynik to z dużej zwrtości tlenku węgl. Gz pirolityczny cechuje stosunkowo wysok gęstość w porównniu do innych wykorzystywnych gospodrczo gzów plnych (gz koksowniczy ok. 0,405 kg/m 3, gz ziemny zzotowny ok. 0,780 kg/m 3 ). Włściwości fizykochemiczne gzu pirolitycznego pozwlją n jego energetyczne wykorzystnie. Przebieg zmin skłdu chemicznego gzu procesowego (zwierjącego zot) przedstwiono n rysunku 4.
Bdni termochemicznej konwersji odpdów tekstylnych zwierjących włókn syntetyczne 575 Tb. 3. Chrkterystyk gzu (bez zotu) z pirolizy odpdów tekstylnych w 600 C Tb. 3. Chrcteristics of gs (excluding nitrogen) from pyrolysis of wste textiles t 600 C Prmetr Jednostk Gz po 20 min. Gz po 40 min. Gz po 60 min. H 2 % 3,6 12,0 21,6 O 2 % 1,6 1,5 2,8 CO % 14,9 16,3 13,0 CH 4 % 5,1 12,3 14,5 CO 2 % 65,0 47,7 40,7 Skłd chemiczny gzu C 2 H 4 % 6,9 5,8 3,6 C 2 H 6 % 1,7 2,3 2,2 C 3 H 8 % 0,2 0,2 0,2 C 3 H 6 % 0,8 1,5 1,1 C 4 H 10 % 0,1 0,1 0,1 C 5 H 12 % 0,1 0,1 0,1 H 2 S % 0,0 0,0 0,0 COS % 0,1 0,0 0,0 CH 3 SH % 0,0 0,0 0,0 CS 2 % 0,0 0,0 0,0 SO 2 % 0,0 0,0 0,0 C 4 H 4 S % 0,0 0,0 0,0 Ciepło splni, Q J/m 3 11990000 16880000 16180000 Wrtość opłow, Q i r J/m 3 11200000 15540000 14710000 Gęstość, d kg/m 3 2,48 1,86 2,14 Rys. 4. Przebieg zmin zwrtości podstwowych skłdników: CO 2, CO i H 2 w gzie podczs pirolitycznego rozkłdu odpdów tekstylnych w 600 C Fig. 4. The course chnges of bsic components content: CO 2, CO nd H 2 in gs during the pyrolytic decomposition of wste textiles t 600 C
576 Ryszrd Wsielewski, Grzegorz Tomszewicz Wyniki bdń wykzły, że w pierwszym etpie pirolizy odpdów tekstylnych w gzie procesowym dominuje ditlenek i tlenek węgl, nstępnie wrz ze wzrostem tempertury zczyn wydzielć się wodór. Wydzielnie wodoru jest końcowym etpem dekompozycji mtrycy polimerowej bdnych odpdów. 2.2.2. Produkty ciekłe Produkty ciekłe procesu pirolizy odpdów tekstylnych zwierły dwie frkcje wodną orz smołową. Frkcje te rozdzielono w szklnym rozdzielczu. Bdniom poddno głównie frkcję smołową (dolną) poniewż frkcj wodn (górn) stnowi niepożądny element produktów ciekłych. Zwrtość wody we frkcji wodnej wynosił pond 80%, co po zsumowniu z frkcją smołową dje wynik ok. 40% zwrtości wody w ciekłym produkcie popirolitycznym. Wysok zwrtość wody w produkcie ciekłym wskzuje n obecność włókien nturlnych w pirolizownych odpdch tekstylnych, które są miesznką różnych tknin. Z doniesień literturowych wynik, że w wyniku degrdcji termicznej włókien nturlnych (np. celulozy) powstją duże ilości wody pirogenetycznej [13]. Wyniki bdń produktów ciekłych (frkcji smołowej) przedstwiono w tbeli 4. Tb. 4 Chrkterystyk produktów ciekłych (frkcj smołow) pirolizy odpdów tekstylnych w 600 C Tb. 4 Chrcteristics of liquid products (tr frction) from pyrolysis of wste textiles t 600 C Prmetr Jednostk Wrtość Zwrtość wody, W % 11,13 Zwrtość popiołu, A d % 0,78 Ciepło splni, Q J/g 23463 r Wrtość opłow, Q i J/g 21811 Anliz elementrn Zwrtość węgl, C % 66,40 Zwrtość wodoru, H % 1,90 Zwrtość zotu, N % 6,30 Zwrtość sirki, S % 0,25 Zwrtość tlenu, O % 25,15 Lepkość Ps w 25 C = 0,0126 w 40 C = 0,0079 Tempertur zpłonu, met. Mrcusson o C 78 początek destylcji 0 235 C 235 270 C 270 300 C Pozostłość Strty Przebieg destylcji o C % % % % % 68 38,00 20,30 12,10 24,30 5,30
Bdni termochemicznej konwersji odpdów tekstylnych zwierjących włókn syntetyczne 577 Przedstwione w tbeli 4 dne wskzują n możliwość energetycznego wykorzystni frkcji smołowej. Frkcję tę cechuje nisk zwrtość popiołu i sirki, orz korzystn wrtość opłow, któr jest jednk dwukrotnie niższ od wrtości opłowej hndlowego lekkiego oleju opłowego. Frkcj smołow posid niską lepkość, co ułtwi jej podwnie w ukłdzie hydrulicznym. Pondto prwie 60% tej frkcji destyluje poniżej 270 C. 2.2.3. Krbonizt Krbonizt uzyskny podczs pirolizy odpdów tekstylnych zwierjących włókn poliestrowe m chrkter sypki i jest podtny n rozciernie. Dl pobrnej próbki krboniztu przeprowdzono nlizę techniczną i elementrną, oznczono ciepło splni i wrtość opłową, powierzchnię BET orz gęstość rzeczywistą. Oznczeni te wykonno w oprciu o wytyczne zwrte w normie ISO 9277:2010. Oznczenie powierzchni BET przeprowdzono z wykorzystniem nliztor struktury porowtej 3Flex TM firmy Micromeritics. W tbeli 5 przedstwiono chrkterystykę włściwości fizykochemicznych krboniztu. Tb. 5. Chrkterystyk krboniztu z pirolizy odpdów tekstylnych w 600 C Tb. 5. Chrcteristics of chr from pyrolysis of wste textiles t 600 C Prmetr Jednostk Wrtość Zwrtość wilgoci, W % 2,2 Zwrtość popiołu, A % 6,7 Ciepło splni, Q s r J/g 31429 Wrtość opłow, Q i J/g 30928 Zwrtość sirki cłkowitej, S t % 0,10 Zwrtość węgl, C % 83,9 Zwrtość wodoru, H t % 1,90 Zwrtość zotu, N % 4,20 Wyniki przeprowdzonych bdń wykzły brdzo korzystne prmetry energetyczne krboniztu, szczególnie w zkresie niskiej zwrtości popiołu orz wysokiej wrtości opłowej. Zwrc również uwgę nisk zwrtość sirki, wpływjąc n emisję ditlenku sirki przy potencjlnym energetycznym wykorzystniu krboniztu. Mterił ten może tkże stnowić potencjlny prekursor przy produkcji dsorbentów węglowych, co postnowiono zweryfikowć poprzez przeprowdzenie testów jego ktywcji. 2.3. Bdni procesu ktywcji krboniztu z pirolizy odpdów tekstylnych Krbonizt uzyskny podczs testów pirolizy odpdów tekstylnych w temperturze 600 C poddno ktywcji ditlenkiem węgl orz prą wodną. Aktywcję prowdzono w temperturze 900 C przez 2 godziny. Do bdń wykorzystno stnowisko bdwcze wyposżone w stlową retortę z dnem sitowym umożliwijącym podnie do retorty miesznek gzowych orz piec z regulowną szybkością ogrzewni. Próbkę krboniztu o msie 60 g umieszczono n dnie sitowym retorty stlowej o średnicy wewnętrznej 55 mm. Wysokość złoż wynosił około 30 cm. Gęstość nsypow krboniztu wynosił więc około 0,084 g/cm 3. Do retorty poprzez dno sitowe podwno zot, nstępnie po uzyskniu temp. 900 C miesznkę: zotu i ditlenku węgl, podczs I testu ktywcji zotu i pry wodnej, podczs II testu. Ditlenek węgl podwno do ukłdu z butli gzowej, ntomist wod dozown był ze zbiornik z pomocą pompy, poprzez rurkę umieszczoną w piecu elektrycznym. W efekcie odprowni wody do retorty był dozown pr wodn. W teście I ktywcję ditlenkiem węgl przeprowdzono według progrmu temperturowego przedstwionego n rys. 5. Przepływ zotu wynosił 125 ml/min, przepływ ditlenku węgl w trkcie ktywcji wynosił 100 ml/min. W teście II ktywcję prą wodną przeprowdzono wg progrmu temperturowego przedstwionego n rys. 6.
578 Ryszrd Wsielewski, Grzegorz Tomszewicz Rys. 5. Progrm temperturowy ktywcji krboniztu ditlenkiem węgl Fig. 5. The temperture progrm of crbon dioxide ctivtion of the chr Rys. 6. Progrm temperturowy ktywcji krboniztu prą wodną Fig. 6. The temperture progrm of stem ctivtion of the chr Przepływ zotu wynosił 125 ml/min, przepływ wody dozownej do retorty w trkcie ktywcji wynosił 4 ml/min. Po wychłodzeniu retorty produkty ktywcji zwżono i poddno nlizom. Dl pobrnych próbek ktywtu wykonno oznczeni podobnie jk dl wyjściowego krboniztu. Wyniki bdń przedstwiono w tbeli 6 w sposób porównwczy. Po sporządzeniu bilnsu msowego obydwu testów stwierdzono, że pozostłość po procesie ktywcji ditlenkiem węgl wyniosł 64,2%. Ntomist po procesie ktywcji prą wodną pozostłość t wyniosł 20,7%. Przedstwione w tbeli 6 dne wykzują, że proces ktywcji, zrówno prą wodną jk i CO 2, pozwolił n otrzymnie produktu o brdzo rozwiniętej powierzchni. W procesie ktywcji ditlenkiem węgl otrzymno ktywt o powierzchni BET równej 487,31 m 2 /g, w procesie ktywcji prą wodną ktywt o powierzchni BET dwukrotnie większej (973,59 m 2 /g). Wielkość powierzchni BET ktywtów wskzuje n klsę węgli ktywnych. Ob ktywty mogłyby być wykorzystne jko sorbenty pyliste. Nie mniej wżn jest jednk wydjność procesu ktywcji. Proces ktywcji ditlenkiem węgl był trzy rzy brdziej wydjny. Nleży zuwżyć, że uzyskne wyniki bdń dotyczą pojedynczych procesów ktywcji. Przeprowdzenie optymlizcji procesów ktywcji dl krboniztu z odpdów tekstylnych, z pewnością skutkowłoby wzrostem wydjności procesu przy jednoczesnym zchowniu dobrych prmetrów powierzchni lub nwet jej zwiększeniem.
Bdni termochemicznej konwersji odpdów tekstylnych zwierjących włókn syntetyczne 579 Tb. 6. Chrkterystyk krboniztu z pirolizy odpdów tekstylnych orz produktów jego ktywcji ditlenkiem węgl i prą wodną Tb. 6. Chrcteristics of the chr from the pyrolysis of wste textiles nd products of its crbon dioxide ctivtion nd stem ctivtion Prmetr Jednostk Krbonizt 600 C Wrtość Krbonizt po ktywcji ditlenkiem węgl Krbonizt po ktywcji prą wodną Zwrtość wilgoci, W % 2,2 2,8 1,3 Zwrtość popiołu, A % 6,7 10,6 32,5 Zwrtość części lotnych, V % 4,33 1,36 0,95 Powierzchni włściw, BET m 2 /g 7,20 487,31 973,59 Gęstość rzeczywist g/cm 3 1,605 2,139 2,547 Zwrtość węgl, C t % 83,90 84,10 62,5 Zwrtość wodoru, H % 1,90 0,70 0,46 Zwrtość zotu, N % 4,20 2,30 0,91 Zwrtość sirki, S t % 0,10 1,00 0,79 3. Podsumownie Przeprowdzone bdni wykzły, że proces termochemicznej konwersji odpdów tekstylnych zwierjących włókn syntetyczne z wykorzystniem procesu pirolizy w temp. 600 C może prowdzić do uzyskni interesujących produktów. Włściwości fizykochemiczne uzysknego krboniztu pozwlją n jego wykorzystnie zrówno w kierunku energetycznym orz jko surowiec do produkcji węglowych mteriłów dsorpcyjnych. Ten drugi kierunek zgospodrowni wydje się brdziej interesujący ze względów ekonomicznych. Po poddniu krboniztu nstępczej ktywcji możn uzyskć produkty o cechch zbliżonych do grupy hndlowych pylistych węgli ktywnych. Podjęcie bdń nd optymlizcją wrunków procesowych ktywcji może doprowdzić do zwiększeni uzysku dsorbentów przy jednoczesnej poprwie prmetrów dsorpcyjnych w stosunku do przedstwionych w niniejszym oprcowniu. Termicznemu przetwrzniu mteriłów tekstylnych powinny być poddwne jedynie mteriły syntetyczne, gdyż wykorzystnie mteriłów bwełninych, wełninych, skórznych i innych pochodzeni nturlnego skutkuje powstwniem dużej ilości wody pirogenetycznej, któr utrudni dlsze wykorzystnie frkcji ciekłych powstjących w trkcie pirolizy. Co z tym idzie, z uwgi n kosztowny i skomplikowny orgnizcyjnie proces selektywnego rozdziłu tekstyliów rozwijnie bdń nd produkcją ciekłych produktów pirolizy wydje się zgdnieniem skomplikownym. Bibliogrfi 1. Główny Urząd Sttystyczny. Ochron Środowisk 2015 2. Morczewski A., Wiśniewski M., Wojtysik J.: Recykling odpdów i zużytków tekstylnych, Recykling, 2006, 1 (61), s. 16 18 3. Lelicińsk-Serfin K., Mnczrski P.: Gospodrk odpdmi tekstylnymi. Część II. Metody zgospodrowni odpdów tekstylnych, GAZ, WODA I TECHNIKA SA- NITARNA, 2014, 6, s. 237 239
580 Ryszrd Wsielewski, Grzegorz Tomszewicz 4. Slemo-Kochn R.: Anliz podtności włókien syntetycznych n procesy rozkłdu występujące w metodch utylizcji odpdów, Zeszyty Nukowe Akdemii Ekonomicznej w Krkowie, 2002, 599, s. 73 84 5. Wng Y.: Fiber nd Textile Wste Utiliztion, Wste nd Biomss Vloriztion, 2010, 1, s.135 143 6. Chom J., Osuchowski Ł., Jroniec M., Włściwości i zstosownie węgli ktywnych otrzymnych z mteriłów polimerowych, Ochron Środowisk, 2014, 2 (36), s.3 16 7. Brtek W., Świątkowski A., Pkuł M., Binik S., Bystrzejewski M., Szmigielski R.: Chrcteristic of ctivted crbon prepred from wste PET by crbon dioxide ctivtion, Journl of Anlyticl nd Applied Pyrolysis, 2013, 100, s.192 198. 8. Brtek K., Brtek W., Kłużyński M.: Crbon dsorbents from wste ion-exchnge resin, Crbon, 2002, 40, s. 2213 2220 9. Nhil M. A., Willims P. T.: Activted crbons from crylic textile wste, Journl of Anlyticl nd Applied Pyrolysis, 2010, 89, 1, s. 51-59 10. Rosner T.: Włókn sztuczne, Wyd. WNT Wrszw, 1966 11. Lelicińsk-Serfin K., Mnczrski P.: Gospodrk odpdmi tekstylnymi część I. Chrkterystyk odpdów tekstylnych, Gz Wod i Technik Snitrn, 2014, 5, s.200 202 12. Chenxi Z., Enchen J., Aihui Ch., Voltile production from pyrolysis of cellulose, hemicellulose nd lignin, Journl of the Energy Institute, rticle in press 2016. 13. Moldovenu S., Anlyticl Pyrolysis of Nturl Orgnic Polymers, 1st Edition, Elsevier Science, 1998 Publikcję przyjęto do druku 30 11 2016