alçak ve yüksek yoğunluklu polietilen atıkların

ALÇAK VE YÜKSEK YOĞUNLUKLU POLİETİLEN ATIKLARIN PİROLİZİ
(Yüksek Lisans Tezi)
İlknur KAYACAN
GAZİ ÜNİVERSİTESİ
FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
Aralık 2002
ÖZET
Günümüzde plastikler modern yaşamın bir parçası olarak her alanda
kullanılmaktadır. Son yıllarda kullanım alanlarının hızlı artışından dolayı toplam
plastik üretimi artarken, plastik atık miktarında da hızlı bir artış gerçekleşmiştir.
Bu durumda plastik atıkların değerlendirilmesi için kullanılan prosesler çok
büyük önem kazanmaktadır. Çevre kirliliği bakımından da plastik atıklar büyük
öneme sahiptir. Kullanılan plastiklerin, kullanıldıktan sonra çevreye zarar
vermeden değerlendirilmesi gerekmektedir. Türüne bağlı olmaksızın atık
plastikleri değerlendirme yöntemlerinden en yaygın ve kullanışlı olanı piroliz
işlemidir.
Yapılan bu çalışmada, evsel ve endüstriyel plastiklerden yüzdece kullanım
oranı en fazla olan (~% 50) alçak ve yüksek yoğunluklu polietilenin (ham ve
atık) bozunma reaksiyonu kinetiği ve piroliz işlemi ile elde edilen sıvı ürünlerin
karakterizasyonu incelenmiştir. Bu amaçla ekonomik değeri olan, petrokimya
endüstrisinde hammadde veya yakıt olarak kullanılabilecek hidrokarbonların
eldesi için gerekli deneysel çalışmalar yapılmıştır. Çalışma üç aşamada
gerçekleştirilmiştir. Birinci aşamada, Termogravimetrik Analiz (TGA) yöntemi
kullanılarak ham ve atık AYPE, YYPE’nin bozunma reaksiyonu için frekans
faktörü (k0) ve aktivasyon enerjisi (Ea) belirlenmiştir. TGA cihazında 5, 10 ve 20
K/dakika’lık ısıtma hızlarında yapılan deneyler sonucunda, ham AYPE için,
aktivasyon enerjisi 324-360 kJ/mol aralığında; frekans faktörü ise 2,19x10221,08x1025 dakika-1 aralığında belirlenmiştir. Aynı şekilde ham YYPE numunesi
için aktivasyon enerjisi 401-437 kJ/mol aralığında; frekans faktörü ise
9,64x1026-1,60x1030 dakika-1 aralığında hesaplanmıştır. Benzer şekilde atık
AYPE ve atık YYPE için de aktivasyon enerjileri ve frekans faktörleri
bulunmuştur. İkinci aşamada, laboratuvar ölçekli sabit yataklı piroliz deney
düzeneğinde plastiklerin ısıl bozunması ile sıvı ürünler elde edilmiştir. Sıvı ürün
verimlerinin her bir numune için % 80’in üzerinde olduğu bulunmuştur. Üçüncü
aşamada ise, piroliz işleminden elde edilen sıvı ürünlerin yapısı, Fourier
Transform İnfrared Spektrometresi (FTIR) ve Nükleer Magnetik Rezonans 1H ve
13
C (NMR) analizleri yapılarak incelenmiştir. FTIR analizleri sonucunda elde
edilen sıvı ürünlerde alifatik yapının aromatik yapıya oranının 10-18 arasında
olduğu görülmüştür. NMR spektrumları da bu bulguları doğrulamıştır. Yapılan
her iki analiz sonucunda, elde edilen sıvı ürünlerin safsızlıkları giderildikten
sonra petrokimya endüstrisinde hammadde girdisi olarak değerlendirilebileceği
sonucuna varılmıştır. Ayrıca piroliz işlemi ile elde edilen sıvı ürünler, sıvı yakıt
olarak da kullanılabilir.
Bilim Kodu
: 603. 01. 01
Anahtar Kelimeler
:
Sayfa Adedi
: 170
Tez Yöneticisi
: Yrd. Doç.Dr. Ö. Murat DOĞAN
Polietilen,
NMR.
piroliz,
TGA,
sabit
yatak,
FTIR,