Thermal decomposition of fire retardant containing plastics
Panel
Chemistry 2
Department or equivalent
Institute of Materials and Environmental Chemistry (Research Center of Natural Sciences)
Participants
Novákné Dr. Czégény, Zsuzsanna Pekkerné Jakab, Emma
Starting date
2004-01-01
Closing date
2007-12-31
Funding (in million HUF)
5.977
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
Műanyag hulladékok közvetlen elégetésekor vagy pirolízis útján való hasznosításakor környezetre ártalmas vegyületek képződhetnek, amelyek fő forrása a polimerekhez gyakran jelentős arányban adagolt égésgátló.
Pályázati kutatásunk eredményeképp megállapítottuk, hogy a bróm- vagy foszfortartalmú aromás szerves vegyület alkotta égésgátlókból származó brómatom és aromás gyökök elősegítik az ugyancsak gyökösen bomló polimer elszenesedését az égés hőmérsékletén, kisebb hőmérsékleten viszont az égésgátlók bomlástermékei jelentősen szennyezik a polimer pirolízisolaját. Az ammónium-polifoszfátból (APP) hő hatására felszabaduló ammónia elősegíti a polikarbonát és az azt felépítő biszfenol fenolokra bomlását.
Az égésgátló szerekből származó brómtartalmú vegyületek kémiai eltávolítása ammónia atmoszférában végzett pirolízissel sikeresnek bizonyult: a pirolízisgáz brómmentes lett, a pirolízisolaj brómtartalma pedig egytizedére volt csökkenthető.
A pirolízisolajak halogéntartalmának kiszűrésére a nátriumtartalmú, nagypórusú zeolitokat (NaY és 10X) találtuk alkalmasnak. Pirolízis-GC/MS analízisen alapuló gyors és megbízható módszert vezettünk be a katalizátorok halogén-mentesítő aktivitásának, majd a pirolízisolaj tisztítása során elszennyeződött katalizátor regenerálásának hatásosság tesztelésére.
Results in English
Incineration or pyrolytic recycling of waste plastics may lead to the formation of polluting compounds, the main sources of which is the flame retardant added to the polymer often in considerable ratio.
The research in this project lead to the conclusion that bromine atom and other radicals formed at the temperature of burning from bromine- or phosphor-containing aromatic organic compounds promote char formation in polymers decomposing also by radical reactions, while at lower temperature the thermal decomposition products of flame retardants contaminate considerably the pyrolysis oil of the polymer. Ammonia evolved from ammonium polyphosphate (APP) by heating promotes the thermal decomposition of polycarbonate and the cleavage of its bisphenol building unit to phenols.
Chemical elimination of brominated compounds from the pyrolysate proved to be successful carrying out pyrolysis in ammonia atmosphere: bromine free pyrolysis gas and pyrolysis oil of considerably reduced bromine content was obtained.
Sodium zeolites of large pores (NaY and 13X) were successfully applied for the elimination of bromine-containing aromatic compounds from pyrolysis oils. The dehalogenation activity of the various catalysts, moreover the effectiveness of regeneration of the contaminated used catalysts have been tested applying a novel, fast and reliable method based on pyrolysis-GC/MS analysis.
Blazsó M: In situ modification of pyrolysis products of macromolecules in an analytical pyrolyser, J Anal Appl Pyrolysis 74: 344–352, 2005
Jakab E; Bhaskar T; Sakata Y: Pyrolysis of halogen-containing polymer mixtures, Feedstock Recycling of Plastics, Selected Papers of ISFR 2005 Karlsruhe, Universitatsverlag Karlsruhe, pp.163-168, 2005
Blazsó M: Composition of Liquid Fuels derived from the Pyrolysis of Plastics, pp. 315-344 in: Scheirs J; Kaminsky W. Feedstock Recycling and Pyrolysis of Waste Plastics. Wiley. Chicester, 2006
Blazsó M; Czégény Zs: Catalytic destruction of brominated aromatic compounds studied in a catalyst microbed coupled to gas chromatography/mass spectrometry, J Chromatog A 1130: 91-96, 2006
Brebu M; Jakab E; Sakata Y: Effect of flame retardants and Sb2O3 synergist on the thermal decomposition of high-impact polystyrene and on its debromination by ammonia treatment, J Anal Appl Pyrolysis (közlésre elfogadva, DOI:10.1016/j.jaap.2007.02.003), 2007
Blazsó M: Pyrolysis oils of plastic wastes, Feedstock Recycling of Plastics, Selected Papers of ISFR 2005 Karlsruhe, Universitatsverlag Karlsruhe, pp.11-17, 2005
