Органик нэгдлүүдээс хуванцар үйлдвэрлэх үйл явц
Хуванцар бол төрөл бүрийн үйлдвэрлэл болон өдөр тутмын амьдралд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг материалуудын нэг юм. Хөнгөн, уян хатан, ус нэвтэрдэггүй, уян хатан шинж чанар нь хүнсний сав баглаа боодолоос эхлээд хүнд үйлдвэрийн эд анги хүртэл олон хэрэглээнд гол сонголт болдог. Энэ нийтлэлд бид органик нэгдлээс хуванцар үйлдвэрлэх үйл явцыг түүхий эдээс эцсийн бүтээгдэхүүн хүртэл судлах болно.
1. Пендахулуан
Хуванцар нь мономер гэж нэрлэгддэг олон давтагдах нэгжээс бүрдсэн том молекулууд болох полимер юм. Полимержилт гэдэг нь эдгээр мономеруудыг хооронд нь холбож полимер гинж үүсгэдэг химийн процесс юм. Хуванцар үйлдвэрлэхэд ашигладаг хамгийн түгээмэл органик нэгдлүүд нь газрын тос, байгалийн хий боловч сэргээгдэх нөөцийг ашиглах хүчин чармайлт нэмэгдэж байна.
2. Бахан Баку
2.1 Газрын тос нь гол эх үүсвэр
Ихэнх хуванцарыг газрын тосноос гаргаж авсан нефть химийн бүтээгдэхүүнээс хийдэг. Түүхий тос нь янз бүрийн нүүрсустөрөгч агуулдаг бөгөөд тэдгээрийг цэвэршүүлэх замаар этилен, пропилен, бутадиен зэрэг жижиг бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задалж, дараа нь хуванцар үйлдвэрлэлд мономер болгон ашигладаг.
2.2 Байгалийн хий
Газрын тосноос гадна байгалийн хий нь хуванцар үйлдвэрлэлийн чухал эх үүсвэр юм. Байгалийн хийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг болох метаныг уурын хагарал гэж нэрлэгддэг процессоор этилен болгон хувиргаж болно.
2.3 Сэргээгдэх органик материалууд
Цардуул, целлюлоз, ургамлын тос зэрэг сэргээгдэх нөөцөөс хуванцар үйлдвэрлэх чиглэлээр янз бүрийн хүчин чармайлт гаргасан. Эдгээр сэргээгдэх органик материалаар хийсэн биохуванцар нь уламжлалт хуванцараас илүү байгаль орчинд ээлтэй шийдэл юм.
3. Полимержих процесс
3.1 Нэмэлт полимержилт
Полимержилтээс гадна давхар холбоо бүхий мономерууд (жишээлбэл, этилен) нь нэмэлт процессоор полимер үүсгэх урвалд ордог. Энэ төрлийн полимержилтэд дайвар бүтээгдэхүүн үүсдэггүй. Нэмэлт полимержилтээр үүссэн хуванцаруудын нийтлэг жишээ бол полиэтилен ба полипропилен юм.
Этилен полимержих үйл явц:
1. Мономер бэлтгэх: Этиленийг нүүрсустөрөгчийн хагарал процессоор гаргаж авдаг.
2. Эхлүүлэлт: Полимержих урвалыг эхлүүлэхийн тулд инициатор (жишээ нь чөлөөт радикалууд, хүчил эсвэл суурь) нэмэх.
3. Үржих: Этилен мономерууд тасралтгүй нэгдэж полиэтилений урт гинжийг үүсгэдэг.
4. Төгсгөл: Урвалыг зогсоох бодис нэмснээр процессыг зогсооно.
3.2 Конденсацийн полимержилт
Конденсацийн полимержилтэд хоёр өөр төрлийн мономер нэгдэж полимер болон дайвар бүтээгдэхүүн (ихэвчлэн ус эсвэл метанол) үүсгэдэг. Нейлон болон полиэфир нь конденсацийн полимержилтээр үүссэн хуванцаруудын нийтлэг жишээ юм.
Нейлон полимержих үйл явц:
1. Мономер бэлтгэх: Адипийн хүчил ба гексаметилендиамин зэрэг мономеруудыг бэлтгэдэг.
2. Полимер үүсэх урвал: Хоёр мономер нь урвалд орж, дайвар бүтээгдэхүүн болгон нейлон ба усны урт гинжийг үүсгэдэг.
3. Цэвэршүүлэлт: Үүссэн нейлоныг угаах, хатаах процессоор дайвар бүтээгдэхүүнээс цэвэршүүлдэг.
4. Шахах ба хэлбэржүүлэх үйл явц
Полимер үүссэний дараа мөхлөг эсвэл үрэл хэлбэрийн хуванцарыг ихэвчлэн хайлуулж, янз бүрийн хэлбэржүүлэх аргаар янз бүрийн эцсийн бүтээгдэхүүн болгон хувиргадаг, тухайлбал:
4.1 Шахмал
Шахмал гэдэг нь хуванцар үрэлийг хайлуулж, хэвээр шахаж хоолой, хуудас эсвэл хальс гэх мэт тасралтгүй профильтай бүтээгдэхүүн үүсгэх үйл явц юм.
4.2 Тарилгын хэв
Энэ процесс нь хайлсан хуванцарыг өндөр даралттай хэвэнд шахаж, тоглоом, сав, автомашины эд анги гэх мэт хөндий эсвэл хатуу бүтээгдэхүүн үүсгэхийг хэлнэ.
4.3 Үлээж хэвлэх
Үлээгч хэвэнд оруулахад хайлсан хуванцар хоолойг хэлбэржүүлж, шахсан агаараар үлээж шил гэх мэт хөндий эд зүйлс үйлдвэрлэдэг.
4.4 Эргэлтийн хэв
Энэ арга нь хайлсан хуванцарыг хэвний дотор гадаргуу дээр жигд тараахын тулд олон тэнхлэг дээр эргэлддэг хэвийг ашиглан түлшний сав, том тоглоом гэх мэт хөндий бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэдэг.
5. Хуванцар шинж чанар
5.1 Полиэтилен (PE)
Полиэтилен нь хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг хуванцар бөгөөд LDPE (Бага нягтралтай полиэтилен) болон HDPE (Өндөр нягтралтай полиэтилен) зэрэг янз бүрийн хэлбэрээр байдаг. PE нь дэлгүүрийн уут, шил, хоолойд ашиглагддаг.
5.2 Полипропилен (PP)
Полипропилен нь өндөр суналтын бат бэх, химийн бодист тэсвэртэй гэдгээрээ алдартай. PP нь автомашины бүтээгдэхүүн, хүнсний сав, эмнэлгийн хэрэгсэлд ашиглагддаг.
5.3 Полистирол (PS)
Хөөсөн полистирол нь тунгалаг талст эсвэл хөөсөн хэлбэртэй байж болно. Талст PS нь тунгалаг хүнсний сав баглаа боодолд ашиглагддаг бол хөөсөн PS (полистрофом) нь хамгаалалтын сав баглаа боодол болон дулаалгын материалд ашиглагддаг.
5.4 Поливинил хлорид (PVC)
PVC нь хуванцаржуулагчаар хатууруулах эсвэл зөөлрүүлэх боломжтой олон талын хуванцар юм. Хатуу PVC нь хоолой, цонхонд ашиглагддаг бол уян хатан PVC нь цахилгааны утас болон винил шаланд ашиглагддаг.
6. Хуванцар хаягдлын менежмент
6.1 Дахин боловсруулалт
Дахин боловсруулалт гэдэг нь хуванцар хаягдлыг шинэ материал эсвэл бүтээгдэхүүн болгон хувиргах үйл явц юм. Дахин боловсруулах боломжтой хуванцарыг цуглуулж, үрэл болгон задалж, дахин хэлбэржүүлэхийн тулд хайлуулдаг.
6.2 Биологийн задралд ордог хуванцар
Сүүлийн үеийн хэд хэдэн шинэлэг зүйл нь хүрээлэн буй орчинд бичил биетнээр задарч болох биологийн задралд ордог хуванцарыг хөгжүүлэхэд чиглэгдэж, хогийн цэг дэх хуванцар хаягдлын ачааллыг бууруулж байна.
6.3 Хог хаягдлаас гарах эрчим хүч
Хэд хэдэн шинэ технологи нь хуванцар хаягдлыг пиролиз гэх мэт процессоор дамжуулан эрчим хүч болгон хувиргах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь хуванцарыг синтетик түлшний тос эсвэл хий болгон хувиргадаг.
7. Кесимпулан
Органик нэгдлээс хуванцар үйлдвэрлэх үйл явц нь мономерыг гаргаж авах, цэвэршүүлэхээс эхлээд полимержих хүртэл янз бүрийн үе шатуудыг хамардаг бөгөөд эцсийн бүтээгдэхүүн үүсэх хүртэл үргэлжилдэг. Технологийн дэвшил, байгаль орчны талаарх мэдлэг нэмэгдэхийн хэрээр сэргээгдэх нөөцөөс хуванцар үйлдвэрлэх, үр дүнтэй дахин боловсруулах аргуудыг хөгжүүлэх хүчин чармайлт үргэлжилсээр байна. Хуванцар нь орчин үеийн нийгэмд ихээхэн ашиг тустай байсан ч хаягдлыг удирдахад тулгарч буй бэрхшээлүүд нь хариуцлагатай, тогтвортой инновацийг шаарддаг.
