مطالعه سینتیک فرایند آمین‌کافت پلی‌(اتیلن ترفتالات) بدون استفاده از کاتالیزگر

فرضیه: بازیافت شیمیایی ضایعات بطری پلی(اتیلن ترفتالات) و تولید مواد با ارزش افزوده، مناسب‌ترین روش مطابق با اصول توسعه پایدار حفظ محیط زیست است. برای طراحی و ساخت واحدهای بازیافت در مقیاس صنعتی، به کسب داده‌های سینتیکی و ارتباط سرعت واکنش با غلظت مواد و دما و مهم‌تر از همه ثابت واکنش تخریب نیاز است. داده‌های سینتیکی به‌دست‌آمده برای طراحی در مقیاس بزرگ صنعتی، کنترل فرایند و مهم‌تر از همه ارزیابی اقتصادی می‌تواند به‌کار گرفته شود. برای مناسب‌بودن نتایج در مقیاس صنعتی از تمام مواد مصرفی در صنعت استفاده شد. روش‌ها: بازیافت شیمیایی پلی(‌اتیلن ترفتالات) با وجود بیش از پنج برابر مقدار استوکیومتری مونواتانول‌آمین و بدون کاتالیزگر بیرونی انجام شد. برای شناسایی محصول بیس(‌هیدروکسی‌اتیل) ترفتالامید از آزمون‌های طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (ftir)، گرماسنجی پویشی تفاضلی (dsc)، گرماوزن‌سنجی (tga) و تجزیه عنصری استفاده شد. واکنش تخریب آمین‌کافت در سه دمای 120، 140 و 160 درجه سلسیوس انجام شد و با نمونه‌برداری در زمان‌های متوالی و توزین مقدار باقی‌مانده یا تخریب‌شده پلی(اتیلن ترفتالات) در زمان‌های مختلف، ثابت‌های سینتیک واکنش آمین‌کافت و ارتباط آن با دما مشخص شد.یافته‌ها: تخریب شیمیایی کامل یا آمین کافت پلی(اتیلن ترفتالات) و تبدیل آن به بیس(هیدروکسی اتیل) ترفتالامید (bheta) در مجاورت مقدار زیادی مونواتانول‌آمین انجام شد. فرض الگوی سینتیک درجه یک استفاده‌شده و صحت آن با مقدار خطای محاسبات تایید شد. با انجام آزمایش‌ها در سه دما، ثابت سرعت واکنش آمین‌کافت پلی(اتیلن ترفتالات) و ارتباط آن با دما مشخص شد. انرژی فعال‌سازی واکنش آمین‌کافت مقدار 94.39kj/mol به‌دست آمد. تخریب آمین‌کافت در شرایط گرمادهی با استفاده از سامانه ژاکت برای راکتور، انرژی فعال‌سازی کمتری را در شرایط گرمادهی با تابش پرتو مایکروویو (درشت‌موج) نشان داد.

Kinetic Studies of Poly(ethylene terephthalate) Aminolysis Process without Catalyst

Hypothesis: Chemical recycling of poly(ethylene terephthalate) bottle waste and production of valueadded materials are the most appropriate ways in accordance with the principles of sustainable development and environmental protection. To design and build industrialscale recycling plants, kinetic data and the relationship between reaction rate and material concentration and temperature and, most importantly, the degradation reaction constant are required. Methods: Chemical recycling of poly(ethylene terephthalate) was performed using more than five times the stoichiometric amount of monoethanolamine and without any catalyst. The product was characterized using the conventional polymer characterization methods such as Fouriertransform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric (TGA), and the elemental analysis. The aminolysis reaction was carried out at three temperatures of 120, 140, and 160°C and the kinetics of the aminolysis reaction and its relationship with temperature were determined by sampling and weighing the residual or unreacted amount of PET at consecutive times. Findings: Complete chemical degradation or aminolysis of poly(ethylene terephthalate) and its conversion to bis(hydroxyethyl) terephthalamide (BHETA) were performed in the presence of an excessive amount of monoethanolamine. The assumption of the firstorder degree kinetics regime was used and its accuracy was confirmed by calculation error values. Experiments were performed at three temperatures to determine the rate of PET aminolysis reaction with respect to reaction temperature. Degradation of aminolysis under heating conditions using a jacket system for the reactor showed less activation energy than heating conditions with microwave radiation.