KR20170131935A - Separation method of plastics containing halogen - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라스틱 폐기물에 존재하는 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for separating halogen-containing plastics present in plastic waste.
플라스틱은 산업화와 경제성장으로 나무, 금속, 기타물질을 대체하는 매우 우수하고 유용한 물질로서 산업화와 경제성장으로 생활 및 산업 전반에 걸쳐 다양하게 사용되고 있다. 그러나 다 사용하고 버려지는 폐플라스틱은 일부 성분 및 첨가제로 인해 소각이나 매립 시, 처리설비를 훼손하거나 다이옥신 및 유독가스 등을 배출해 환경오염의 거시적 원인이 되고 있다.Plastics are very good and useful substances that replace wood, metal and other materials with industrialization and economic growth. They are widely used in life and industry as a result of industrialization and economic growth. However, waste plastics that are used and discarded are damaged due to incineration or landfill due to some components and additives, and dioxins and toxic gases are emitted, which is a macro cause of environmental pollution.
특히 할로겐을 함유하는 폐플라스틱의 경우 소각 유화 재생 등 모든 분야에서 플라스틱 재활용을 어렵게 만드는 주요 요인을 꼽힌다. 구체적으로, 환경 측면에서 할로겐 함유 플라스틱은 소각 시 유독가스나 다이옥신 등이 발생되는 문제가 있다. 또한, 할로겐 함유 플라스틱이 다른 플라스틱과 혼입된 경우 혼입된 다룬 플라스틱의 재생이 어려우므로 경제적, 환경적 측면에서 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.In particular, waste plastics containing halogen are considered to be the major factors that make plastic recycling difficult in all fields, such as incineration and emulsification regeneration. Specifically, halogen-containing plastics in terms of environment have a problem that toxic gas or dioxin is generated when incinerated. In addition, when halogen-containing plastics are mixed with other plastics, it is difficult to regenerate the mixed plastics. Therefore, development of a technology for separating halogen-containing plastics from the economic and environmental standpoints is urgently required.
이러한 문제를 해결하기 위하여,To solve this problem,
본 발명의 목적은, 플라스틱 폐기물에 존재하는 할로겐 함유 플라스틱을 선택적으로 분리하는 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a method for selectively separating halogen-containing plastics present in plastic waste.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 일실시예에서,In order to achieve the above object, the present invention provides, in one embodiment,
플라스틱 폐기물과 탄소 화합물을 포함하는 혼합물을 열처리하는 단계; 및Heat treating the mixture comprising the plastic waste and the carbon compound; And
열처리된 혼합물을 물에 혼합하여 혼합물 내 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 단계를 포함하는 할로겐 함유 플라스틱의 분리방법을 제공한다.And mixing the heat-treated mixture with water to separate the halogen-containing plastic in the mixture.
본 발명에 따른 할로겐 함유 플라스틱의 분리방법은 할로겐 함유 플라스틱의 겉보기 밀도와 젖음성을 조절하여 플라스틱 폐기물 내에 존재하는 할로겐 함유 플라스틱을 부유법으로 선택적 분리할 수 있으므로 플라스틱 폐기물을 친환경적으로 재활용할 수 있는 이점이 있다.The method of separating halogen-containing plastics according to the present invention can selectively isolate halogen-containing plastics present in the plastic waste by the floating method by controlling the apparent density and wettability of the halogen-containing plastics, thereby providing an advantage of eco- have.
도 1은 탄소 화합물 코팅 및 열처리 후 할로겐 함유 플라스틱의 물성 변화를 나타낸 이미지이다.
도 2는 할로겐 함유 플라스틱의 열처리 전후 표면 거칠기 변화를 도시한 이미지이다.
도 3은 열처리 전·후 각 플라스틱의 표면을 원자간력현미경(atomic force microscope, AFM) 분석한 이미지이다.
도 4는 본 발명에 따른 할로겐 함유 플라스틱 분리방법의 원리를 간략하게 나타낸 이미지이다.
도 5는 열처리 시간에 따른 각 플라스틱의 부유율을 도시한 그래프이다.
도 6은 열처리 전·후, 각 플라스틱의 겉보기 밀도를 도시한 그래프이다.
도 7은 열 처리 시간에 따른 각 플라스틱의 접촉각을 도시한 그래프이다.
도 8은 열처리 전·후 X선 광전자 분광 분석 시 각 플라스틱 표면의 친수성 관능기를 나타내는 피크의 면적 비율을 도시한 그래프이다.
도 9는 할로겐 함유 플라스틱의 2차 분리 시 교반 속도에 따른 각 플라스틱의 회수율 및 회수된 폴리비닐클로라이드(PVC)의 순도를 도시한 그래프이다.1 is an image showing changes in the physical properties of a halogen-containing plastic after carbon compound coating and heat treatment.
2 is an image showing a change in surface roughness of the halogen-containing plastic before and after the heat treatment.
FIG. 3 is an atomic force microscope (AFM) image of the surface of each plastic before and after the heat treatment.
Fig. 4 is an image schematically showing the principle of the halogen-containing plastic separation method according to the present invention.
5 is a graph showing the floating rate of each plastic according to the heat treatment time.
6 is a graph showing the apparent density of each plastic before and after the heat treatment.
7 is a graph showing contact angles of respective plastics with respect to heat treatment time.
8 is a graph showing the area ratio of peaks showing the hydrophilic functional groups on the surface of each plastic in X-ray photoelectron spectroscopic analysis before and after the heat treatment.
9 is a graph showing the recovery rate of each plastic and the purity of recovered polyvinyl chloride (PVC) according to the stirring speed in the secondary separation of the halogen-containing plastic.
본 발명에서 "밀도"란 물질의 질량을 부피로 나눈 값, 즉 단위 부피당 질량을 의미하고, 단위는 g/㎖, g/㎤ 등을 사용할 수 있다.In the present invention, "density" means a value obtained by dividing the mass of a substance by the volume, that is, a mass per unit volume, and units such as g / ml and g / cm3 may be used.
또한, 본 발명에서 "겉보기 밀도"란 물질을 일정 조건 하에서 용기에 충전하고 그 점유하는 체적을 측정하여 구한 값으로서 단위 체적당 질량을 의미한다. "부피 밀도"라고도 하며, 단위는 g/㎖, g/㎤ 등을 사용할 수 있다.In the present invention, the term "apparent density" means the mass per unit volume as a value obtained by filling a container in a container under a predetermined condition and measuring the volume occupied by the container. Also referred to as "bulk density ", the unit may be g / ml, g / cm3, or the like.
이와 더불어, 본 발명에서 "부선제"란 반응기 내에 가스를 주입하여 형성된 기포를 미세화하여 기포수를 증가시키는 물질을 나타낸다.In addition, in the present invention, "sub-preheating agent" refers to a substance that increases the number of bubbles by refining bubbles formed by injecting gas into a reactor.
본 발명은 플라스틱 폐기물에 존재하는 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for separating halogen-containing plastics present in plastic waste.
플라스틱은 산업화와 경제성장으로 나무, 금속, 기타물질을 대체하는 매우 우수하고 유용한 물질로서 산업화와 경제성장으로 생활 및 산업 전반에 걸쳐 다양하게 사용되고 있으나 다 사용하고 버려지는 폐플라스틱, 그 중에서도 할로겐을 함유하는 플라스틱 폐기물은 소각 유화 재생 등 모든 분야에서 플라스틱 재활용을 어렵게 하므로 경제적, 환경적 측면에서 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 기술의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Plastic is an excellent and useful material that replaces wood, metal, and other materials with industrialization and economic growth. It is widely used throughout life and industry due to industrialization and economic growth. However, waste plastics, It is difficult to recycle the plastic in all fields such as incineration and emulsification regeneration. Therefore, it is urgently required to develop a technology for separating the halogen-containing plastic from the economic and environmental aspects.
이에, 본 발명은 할로겐 함유 플라스틱의 겉보기 밀도 및 젖음성을 조절하여 플라스틱 폐기물에서 분리하는 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method of separating halogen-containing plastics from plastic waste by controlling the apparent density and wettability of halogen-containing plastics.
본 발명에 따른 할로겐 함유 플라스틱의 분리방법은 할로겐 함유 플라스틱의 겉보기 밀도와 젖음성을 조절하여 플라스틱 폐기물 내에 존재하는 할로겐 함유 플라스틱을 부유법(flotation)으로 선택적 분리할 수 있으므로 플라스틱 폐기물을 친환경적으로 재활용할 수 있는 이점이 있다.The method of separating halogen-containing plastics according to the present invention can selectively separate halogen-containing plastics present in the plastic waste by flotation by controlling the apparent density and wettability of the halogen-containing plastics, so that the plastic waste can be recycled eco- There is an advantage.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 일실시예에서In one embodiment,
플라스틱 폐기물과 탄소 화합물을 포함하는 혼합물을 열처리하는 단계; 및Heat treating the mixture comprising the plastic waste and the carbon compound; And
열처리된 혼합물을 물에 혼합하여 혼합물 내 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 단계를 포함하는 할로겐 함유 플라스틱의 분리방법을 제공한다.And mixing the heat-treated mixture with water to separate the halogen-containing plastic in the mixture.
본 발명에 따른 할로겐 함유 플라스틱의 분리방법은 플라스틱 폐기물과 탄소 화합물을 포함하는 화합물을 열처리한 후, 액체 내에서의 밀도 차를 이용하여 물질을 분리하는 부유법을 이용하여 열처리된 플라스틱 폐기물로부터 할로겐 함유 플라스틱만을 선택적으로 분리할 수 있다. 여기서, "부유법"이란 할로겐 함유 플라스틱만을 액체, 즉 물의 표면에 띄우거나 가라앉혀 분리하는 방법으로, 구체적으로는 수용액에 플라스틱 폐기물을 투입한 후 플라스틱 폐기물 내 플라스틱 간의 겉보기 밀도 차이를 이용하여 할로겐 함유 플라스틱만을 분리하거나, 수용액 내에 기포를 형성하고 형성된 기포에 할로겐을 함유하지 않는 플라스틱을 부착시켜 기포의 부력에 의해 표면에 포말로서 떠오르게 하여 분리하는 방법을 말한다.The method for separating halogen-containing plastics according to the present invention is a method for separating halogen-containing plastics from heat-treated plastic waste by using a floating method in which a compound containing a plastic waste and a carbon compound is heat- Only plastic can be selectively removed. Here, the "floating method" means a method in which only halogen-containing plastics are floated on the surface of water, that is, the water is separated and separated. Specifically, after the plastic waste is injected into the aqueous solution, A method in which only plastic is separated or bubbles are formed in an aqueous solution and a halogen-free plastic is adhered to the bubbles, and the bubbles float on the surface by the buoyancy of the bubbles.
본 발명은 부유법을 이용하여 플라스틱 폐기물로부터 할로겐 함유 플라스틱을 분리하기 전에 플라스틱 폐기물과 탄소 화합물을 포함하는 혼합물의 열처리를 통하여 플라스틱 폐기물에 각 플라스틱의 겉보기 밀도 및 젖음성을 변성시킴으로써 할로겐 함유 플라스틱을 선택적으로 분리할 수 있다.The present invention relates to a process for the selective removal of halogen containing plastics by modifying the apparent density and wettability of each plastic in the plastic waste through the heat treatment of the mixture comprising the plastic waste and the carbon compound prior to the separation of the halogen- Can be separated.
이를 위해, 본 발명에 따른 할로겐 함유 플라스틱의 분리방법은 플라스틱 폐기물과 탄소 화합물을 포함하는 혼합물을 열처리하는 단계를 포함한다.To this end, the method for separating a halogen-containing plastic according to the present invention comprises a step of heat-treating a mixture containing a plastic waste and a carbon compound.
상기 단계는 할로겐 함유 플라스틱을 분리하기 위한 전처리 단계로서 도 1에 나타낸 바와 같이 탄소 화합물과 혼합된 플라스틱 폐기물의 열처리를 수행하여 플라스틱 폐기물에 포함된 할로겐 함유 플라스틱의 겉보기 밀도와 젖음성을 변성시키는 단계이다. 구체적으로 할로겐을 함유하는 플라스틱은 표면에 탄소와 할로겐의 결합(예컨대, C-Cl 결합)이 존재하여 친수성을 띠는데, 이러한 표면에 열을 가하면 친수성을 내는 탄소와 할로겐의 결합을 끊어져 소수성으로 변성시킬 수 있다.In this step, as shown in FIG. 1, a pretreatment step for separating the halogen-containing plastic is a step of heat-treating the plastic waste mixed with the carbon compound to denature the apparent density and wettability of the halogen-containing plastic contained in the plastic waste. Specifically, halogen-containing plastics have hydrophilic properties due to the presence of a carbon-halogen bond (for example, a C-Cl bond) on the surface. When heat is applied to such a surface, the hydrophilic carbon- .
이때, 열처리되는 플라스틱 폐기물과 탄소 화합물의 혼합물은 그 형태를 특별히 제한하는 것은 아니나 구체적으로는 반응기에 플라스틱 폐기물과 탄소 화합물을 투입하고 혼합하여 표면에 탄소 화합물이 묻어 코팅된 형태를 가질 수 있다.At this time, the form of the mixture of the plastic waste and the carbon compound to be heat-treated is not particularly limited. However, the plastic waste and the carbon compound may be added to the reactor and mixed with the carbon compound on the surface.
또한, 상기 탄소 화합물은 플라스틱의 표면에서 열 처리 시 열 흡수제로 작용하여 탄소와 할로겐의 결합이 쉽게 끊어지게 하는 촉매 역할을 수행할 수 있다. 이러한 탄소 화합물로는 흑연 카본블랙, 활성탄 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 활성탄을 사용할 수 있다.In addition, the carbon compound acts as a heat absorber upon heat treatment on the surface of the plastic, and can act as a catalyst to easily break the bond between carbon and halogen. Examples of such carbon compounds include graphite carbon black and activated carbon, and specifically, activated carbon can be used.
아울러, 플라스틱 폐기물 및 탄소 화합물을 포함하는 혼합물을 열처리하는 온도는 플라스틱 폐기물이 용융되지 않으면서 각 플라스틱의 겉보기 밀도 및 젖음성이 적절히 변성되는 범위라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합물의 열처리 온도는 50℃ 내지 300℃일 수 있으며, 보다 구체적으로는 50℃ 내지 250℃, 80℃ 내지 200℃, 100℃ 내지 200℃, 120℃ 내지 180℃, 120℃ 내지 160℃, 140℃ 내지 180℃ 또는 140℃ 내지 160℃일 수 있다.In addition, the temperature at which the mixture containing the plastic waste and the carbon compound is subjected to the heat treatment is not particularly limited as long as the plastic density of the plastic is not melted and the apparent density and wettability of each plastic are appropriately denatured. Specifically, the heat treatment temperature of the mixture may be 50 ° C to 300 ° C, and more specifically, 50 ° C to 250 ° C, 80 ° C to 200 ° C, 100 ° C to 200 ° C, 120 ° C to 180 ° C, C, 140 < 0 > C to 180 [deg.] C or 140 [deg.] C to 160 [deg.] C.
이와 더불어, 상기 열처리 시간은 30초 내지 200초일 수 있으며, 구체적으로는 30초 내지 150초, 40초 내지 120초, 60초 내지 120초, 70초 내지 120초, 60초 내지 110초, 60초 내지 100초, 70초 내지 110초, 80초 내지 110초 또는 75초 내지 105초일 수 있다. 본 발명은 열처리 시간을 상기 범위로 조절함으로써 플라스틱 폐기물 내에 함유된 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)의 부유율을 적절히 제어할 수 있고, 폴리비닐클로라이드(PVC)의 회수율 및 순도를 향상시킬 수 있다.In addition, the heat treatment time may be 30 seconds to 200 seconds, and is 30 seconds to 150 seconds, 40 seconds to 120 seconds, 60 seconds to 120 seconds, 70 seconds to 120 seconds, 60 seconds to 110 seconds, 60
또한, 상기 단계는 플라스틱 폐기물에 포함된 할로겐 함유 플라스틱의 형태를 변형시킬 수 있다. 하나의 예로서, 상기 단계는 브롬(Br) 함유 첨가제를 포함하는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)의 구조를 비틀어진 형태로 변형시킬 수 있다. 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)와 같이 구조가 변형되는 경우, 물질 자체의 밀도는 그대로이나 겉보기 밀도가 1 g/㎤ 이하, 구체적으로는 0.95 g/㎤ 이하, 0.9 g/㎤ 이하 또는 0.85 g/㎤ 이하로 저하되므로 물에서의 부유율이 향상될 수 있다.In addition, this step can modify the shape of the halogen-containing plastic contained in the plastic waste. As an example, the above step may transform the structure of an acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) comprising a bromine-containing additive into a twisted form. When the structure is deformed like an acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), the density of the material itself is intact, but the bulk density is not more than 1 g / cm 3, specifically not more than 0.95 g / cm 3, not more than 0.9 g / cm 3, g / cm < 3 > or less, so that the floating rate in water can be improved.
나아가, 상기 단계는 할로겐 함유 플라스틱의 표면 거칠기를 변형시킬 수 있다. 구체적으로, 폴리비닐클로라이드(PVC)와 같은 할로겐 함유 플라스틱은 도 2에 나타낸 바와 같이 열처리된 이후 표면의 거칠기가 커질 수 있다. 표면 거칠기가 커진 플라스틱은 수중에 형성된 기포에 대한 친화력이 높고, 교반 시 물 분자의 이동이 용이하여 기포의 탈착률이 향상될 수 있다.Further, the above step can modify the surface roughness of the halogen-containing plastic. Specifically, a halogen-containing plastic such as polyvinyl chloride (PVC) may have a surface roughness after heat treatment as shown in Fig. Plastics with increased surface roughness have a high affinity for bubbles formed in water and can facilitate the movement of water molecules during stirring, thereby improving the desorption rate of bubbles.
또한, 본 발명에 따른 할로겐 함유 플라스틱의 분리방법은, 열처리된 혼합물을 물에 혼합하여 혼합물 내 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 단계를 포함한다.In addition, the method of separating a halogen-containing plastic according to the present invention includes a step of mixing the heat-treated mixture into water to separate the halogen-containing plastic in the mixture.
상기 단계는 열처리된 플라스틱 폐기물로부터 부유법을 이용하여 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 단계로서, 열처리된 혼합물을 물에 투입하여 플라스틱간 겉보기 밀도차에 의해 할로겐 함유 플라스틱을 1차 분리하는 단계; 및 할로겐 함유 플라스틱을 1차 분리하고 남은 잔류물에 기체를 주입하여 할로겐 함유 플라스틱을 2차 분리하는 단계를 포함할 수 있다.The step of separating the halogen-containing plastic from the heat-treated plastic waste by using the floating method includes the steps of: firstly separating the halogen-containing plastic by the difference in apparent density between plastics by injecting the heat-treated mixture into water; And a step of secondary separation of the halogen-containing plastic by injecting gas into the residue remaining after primary separation of the halogen-containing plastic.
구체적으로, 할로겐 함유 플라스틱을 1차 분리하는 단계는 열처리된 플라스틱 폐기물을 물에 투입하여 열처리에 의해 겉보기 밀도가 1 g/㎤ 이하로 낮아진 플라스틱을 부유시켜 분리하는 단계이다. 하나의 예로서, 상기 단계는 열처리 후 겉보기 밀도가 0.85±0.05 g/㎤로 낮아진 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)를 겉보기 밀도가 1 g/㎤을 초과하는 다른 플라스틱들과 1차적으로 분리할 수 있다.Specifically, the step of firstly separating the halogen-containing plastic is a step of putting the heat-treated plastic waste into water and separating the plastic having the bulk density lowered to 1 g / cm 3 or less by the heat treatment by floating. As an example, the step may be performed by first separating an acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) having an apparent density of 0.85 ± 0.05 g / cm 3 after heat treatment with other plastics having an apparent density exceeding 1 g / cm 3 can do.
또한, 할로겐 함유 플라스틱을 2차 분리하는 단계는 할로겐 함유 플라스틱을 1차 분리하고 남은 잔류물에 기체를 주입하여 기포를 형성하고 형성된 기포가 플라스틱 표면에 부착되어 부유하면 교반을 통해 할로겐 함유 플라스틱 표면에 부착된 기포를 선택적으로 탈착시킴으로써 할로겐 함유 플라스틱을 선별할 수 있다.In the second step of separating the halogen-containing plastic, the halogen-containing plastic is firstly separated and the gas is injected into the remaining residue to form bubbles. When the bubbles formed adhere to the plastic surface and float, Halogen-containing plastics can be selected by selectively desorbing the adhered bubbles.
이때, 기포를 형성하기 위하여 주입되는 기체의 주입 속도는 특별히 제한되는 것은 아니나 분리 효율을 고려하여 잔류물 부피가 1500 ㎤ 내지 2000 ㎤인 경우 기체 주입 속도가 0.1 L/m 내지 5 L/m로 조절될 수 있다. 구체적으로는 잔류물 부피가 1500 ㎤ 내지 2000 ㎤인 경우 0.1 L/m 내지 2 L/m, 0.1 L/m 내지 1 L/m 또는 0.4 L/m 내지 0.6 L/m로 조절될 수 있다.At this time, the injection rate of the gas injected for forming the bubbles is not particularly limited, but the gas injection rate is controlled from 0.1 L / m to 5 L / m when the residue volume is 1500 cm < 2 > . Specifically, from 0.1 L / m to 2 L / m, from 0.1 L / m to 1 L / m or from 0.4 L / m to 0.6 L / m when the residue volume is from 1500 cm 3 to 2000 cm 3.
아울러, 상기 교반은 10℃ 내지 100℃에서 1분 내지 100분간 수행될 수 있으며, 구체적으로는 20℃ 내지 60℃에서 1분 내지 60분, 1분 내지 30분 또는 1분 내지 10분간 수행될 수 있다.The stirring may be carried out at 10 to 100 ° C for 1 minute to 100 minutes, specifically at 20 to 60 ° C for 1 to 60 minutes, 1 to 30 minutes, or 1 to 10 minutes. have.
이와 더불어, 상기 교반 속도는 형성된 기포와 플라스틱의 젖음성에 따라 탈부착이 쉽게 유도될 수 있도록 5 rpm 내지 300 rpm으로 조절될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 교반 속도는 5 rpm 내지 300 rpm, 5 rpm 내지 200 rpm, 5 rpm 내지 100 rpm, 50 rpm 내지 250 rpm, 50 rpm 내지 150 rpm, 100 rpm 내지 300 rpm, 100 rpm 내지 200 rpm 또는 120 rpm 내지 180 rpm으로 조절될 수 있다.In addition, the stirring speed may be adjusted to 5 rpm to 300 rpm so that the detachment can be easily induced according to the wettability of the formed bubbles and the plastic. More specifically, the stirring speed may be from 5 rpm to 300 rpm, from 5 rpm to 200 rpm, from 5 rpm to 100 rpm, from 50 rpm to 250 rpm, from 50 rpm to 150 rpm, from 100 rpm to 300 rpm, And may be adjusted from 120 rpm to 180 rpm.
한편, 본 발명에서 분리하고자 하는 할로겐 함유 플라스틱은 할로겐 원소, 예를 들어 플루오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br) 및 요오드(I)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 플라스틱이라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있으며, 보다 구체적으로는 염소(Cl) 및 브롬(Br) 중 어느 하나 이상을 포함하는 플라스틱일 수 있다. 하나의 예로서, 상기 할로겐 함유 플라스틱은 염소(Cl)를 포함하는 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC)나 브롬(Br) 함유 첨가제를 포함하는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)일 수 있다.Meanwhile, the halogen-containing plastic to be separated in the present invention is a plastic containing at least one element selected from the group consisting of halogen elements such as fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br) and iodine (I) , And more specifically, it may be a plastic containing at least one of chlorine (Cl) and bromine (Br). As one example, the halogen-containing plastics may be acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) containing polyvinylchloride (PVC) or bromine (Br) containing additives including chlorine (Cl).
또한, 상기 할로겐 함유 플라스틱을 포함하는 플라스틱 폐기물은 할로겐 함유 플라스틱 외에 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌(polystyrene, PS) 등을 포함할 수 있다. 아울러, 폐기물 내에 포함된 각 플라스틱의 형태 및 크기가 특별히 제한되는 것은 아니나 부유법 수행 시 플라스틱의 부유를 쉽게 조절하기 위하여 파쇄된 것일 수 있다.In addition, the plastic waste containing the halogen-containing plastic may include polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), and the like in addition to the halogen-containing plastic. In addition, although the shape and size of each plastic contained in the waste is not particularly limited, it may be crushed to easily control floating of the plastic during the flotation process.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.
실시예Example 1. One.
평균 크기가 10㎜ X 10㎜ X 2㎜로 파쇄된 플라스틱 폐기물을 활성탄(2g)이 들어있는 셰이커(shaker)에 투입한 후 15분 동안 혼합하였다. 여기서, 상기 플라스틱 폐기물은 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)를 각각 포함한다. 그런 다음, 표면에 활성탄이 코팅된 플라스틱 폐기물들을 오븐(KT-1800H, Kitchen-Art Co., LTD., KOREA)의 그릴 플레이트에 옮겨 150±2℃로 100초 동안 열 처리하고, 다시 25±1℃로 냉각시켰다.The plastic waste having an average size of 10 mm x 10 mm x 2 mm was charged into a shaker containing activated carbon (2 g) and mixed for 15 minutes. Here, the plastic waste includes polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), and acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS). Then, plastic waste coated with activated carbon on the surface was transferred to a grill plate of an oven (KT-1800H, Kitchen-Art Co., LTD., KOREA), heat treated at 150 ± 2 ° C. for 100 seconds, Lt; 0 > C.
그 후, 150㎝ X 7㎝(높이 X 직경)인 유리 반응기에 물(400㎖)을 채우고, 플라스틱 표면에 기포가 부착될 수 있게 하는 부선제로서 메틸 이소부틸 카비놀(methyl isobutyl carbonol, MIBC, 0.5㎖)을 첨가하였다. 열처리된 플라스틱 폐기물을 27±3℃에서 상기 용액에 투입하고 부유하는 플라스틱 폐기물을 1차 분리하였다. 그런 다음 40±1℃에서 공기 펌프(MP-Σ300, Sibata, Japan)로 15초 동안 0.5 L/분의 속도로 가스 기포를 주입한 후 150±20 rpm의 속도로 2분간 교반하여 부유하는 플라스틱 폐기물을 2차 분리하였다.Thereafter, water (400 ml) was filled in a glass reactor having a size of 150 cm x 7 cm (height X diameter), and methyl isobutyl carbonol (MIBC, 0.5 ml) was added. The heat treated plastic waste was put into the solution at 27 ± 3 ° C and the floating plastic waste was firstly separated. Then, gas bubbles were injected at a rate of 0.5 L / min for 15 seconds into the air pump (MP-Σ300, Sibata, Japan) at 40 ± 1 ° C. and stirred for 2 minutes at a speed of 150 ± 20 rpm, .
1차 분리된 플라스틱 폐기물은 형태가 비틀어진 구조로 변형되어 겉보기 밀도가 저감된 아크릴로니트리 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)로 확인되었고, 부유하는 플라스틱 폐기물을 2차 분리하고 용액 내에 침전된 상태로 남은 플라스틱 폐기물은 폴리비닐클로라이드(PVC)로 확인되었다[분리효율: ABS=100%, PVC=100% (회수된 ABS 및 PVC 순도: 각각 100% 88.2±0.5%)].The first separated plastic waste was identified as an acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) whose shape was deformed into a twisted structure and whose apparent density was reduced. Secondly, the suspended plastic waste was separated and the remaining The plastic waste was identified as polyvinyl chloride (PVC) [separation efficiency: ABS = 100%, PVC = 100% (recovered ABS and PVC purity: 100%, 88.2 ± 0.5% each)].
실험예Experimental Example 1. One.
할로겐 함유 플라스틱 분리 시 탄소 화합물의 사용 여부에 따른 각 플라스틱의 젖음성 변화를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.The following experiment was conducted to evaluate the change of the wettability of each plastic according to the use of carbon compounds in the separation of halogen-containing plastics.
평균 크기가 10㎜ X 10㎜ X 2㎜로 파쇄된 플라스틱 폐기물을 준비하고, 플라스틱 폐기물에 함유된 각 플라스틱의 접촉각을 측정하였다. 여기서, 상기 플라스틱 폐기물은 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)를 각각 포함한다. 그 후, 플라스틱 폐기물 중 1/2를 활성탄(1g)이 들어있는 셰이커(shaker)에 투입한 후 15분 동안 혼합하였다. 그런 다음, 표면에 활성탄이 코팅된 플라스틱 폐기물과 활성탄이 코팅되지 않은 플라스틱 폐기물 각각을 오븐(KT-1800H, Kitchen-Art Co., LTD., KOREA)의 그릴 플레이트에 옮겨 150±2℃로 80초 동안 열 처리하고, 다시 25±1℃로 냉각시킨 후 이들의 접촉각을 측정하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.Plastic wastes having an average size of 10 mm x 10 mm x 2 mm were prepared and the contact angle of each plastic contained in the plastic waste was measured. Here, the plastic waste includes polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), and acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS). Then, 1/2 of the plastic waste was put into a shaker containing activated carbon (1 g) and mixed for 15 minutes. Then, plastic waste coated with activated carbon on the surface and plastic waste not coated with activated carbon were transferred to a grill plate of an oven (KT-1800H, Kitchen-Art Co., LTD., KOREA) And then cooled again to 25 ± 1 ° C, and their contact angles were measured. The results are shown in Table 1 below.
표 1을 살펴보면 플라스틱 폐기물 내에 존재하는 대부분의 플라스틱들은 열처리가 됨에 따라 표면의 친수성이 증가되어 접촉각이 낮아지는 것으로 확인되었으며, 할로겐 함유 플라스틱 중 폴리비닐클로라이드(PVC)는 표면의 친수성이 감소하여 접촉각이 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 이러한 경향은 활성탄이 코팅된 플라스틱 폐기물에서 더 두드러지게 나타났다.Table 1 shows that most of the plastics present in the plastic wastes have a lower contact angle due to increased hydrophilicity of the surface due to heat treatment. Polyvinyl chloride (PVC) among the halogen-containing plastics has decreased contact angle Respectively. This trend was also more pronounced in activated carbon coated plastic waste.
이러한 결과로부터 플라스틱 폐기물의 열처리 시, 폴리비닐클로라이드(PVC) 표면에 존재하는 친수성의 탄소-염소 결합(C-Cl 결합)이 분해되어 친수성에서 소수성으로 변성되고, 이러한 탄소-염소 결합(C-Cl 결합)의 분해는 열 흡수제로 작용 가능한 활성탄이 혼합되는 경우 강하게 나타나는 것을 알 수 있다.From these results, it has been found that hydrophilic carbon-chlorine bonds (C-Cl bonds) existing on the surface of polyvinyl chloride (PVC) are decomposed from hydrophilic to hydrophobic upon heat treatment of plastic waste, Bond) is strongly exhibited when activated carbon capable of acting as a heat absorber is mixed.
실험예Experimental Example 2. 2.
열처리에 따른 각 플라스틱의 표면 거칠기 변화를 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.The following experiment was conducted to evaluate the surface roughness change of each plastic after heat treatment.
평균 크기가 10㎜ X 10㎜ X 2㎜로 파쇄된 플라스틱 폐기물을 준비하고, 준비된 플라스틱 폐기물을 활성탄(2g)이 들어있는 셰이커(shaker)에 투입한 후 15분 동안 혼합하였다. 여기서, 상기 플라스틱 폐기물은 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)를 각각 포함한다. 그런 다음, 표면에 활성탄이 코팅된 플라스틱 폐기물에 포함된 각 플라스틱의 표면을 원자간력현미경(atomic force microscopy, AFM) 분석하였다. 그 후, 상기 플라스틱 폐기물을 오븐(KT-1800H, Kitchen-Art Co., LTD., KOREA)의 그릴 플레이트에 옮겨 150±2℃로 100초 동안 열 처리하고 다시 25±1℃로 냉각시킨 다음, 열처리된 각 플라스틱의 표면을 원자간력현미경(atomic force microscopy, AFM) 분석하였다. 측정된 결과는 도 4에 나타내었다.Plastic wastes having an average size of 10 mm x 10 mm x 2 mm were prepared and the prepared plastic wastes were put into a shaker containing activated carbon (2 g) and mixed for 15 minutes. Here, the plastic waste includes polycarbonate (PC), polymethylmethacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), and acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS). Then, the surface of each plastic contained in the plastic waste coated with activated carbon on the surface was analyzed by atomic force microscopy (AFM). Then, the plastic waste was transferred to a grill plate of an oven (KT-1800H, Kitchen-Art Co., LTD., KOREA), heat-treated at 150 ± 2 ° C. for 100 seconds, cooled to 25 ± 1 ° C., The surface of each thermally treated plastic was analyzed by atomic force microscopy (AFM). The measured results are shown in Fig.
도 4를 살펴보면, 플라스틱 폐기물에 포함된 대부분의 플라스틱 표면은 열 처리 후 거칠기가 작아지는 것으로 나타났으나, 할로겐 함유 플라스틱 그 중 폴리비닐클로라이드(PVC)의 경우 표면 거칠기가 증가하는 것으로 확인되었다.FIG. 4 shows that most of the plastic surfaces included in the plastic waste have a reduced roughness after heat treatment. However, the surface roughness of polyvinyl chloride (PVC) among halogen-containing plastics has been found to increase.
이러한 결과로부터, 탄소화합물과 혼합된 플라스틱 폐기물을 열 처리하는 경우 플라스틱 폐기물에 포함된 할로겐 함유 플라스틱 특히 폴리비닐클로라이드(PVC)의 표면 거칠기가 증가하는 것을 알 수 있다.From these results, it can be seen that when the plastic waste mixed with the carbon compound is heat-treated, the surface roughness of the halogen-containing plastic, especially polyvinyl chloride (PVC), contained in the plastic waste increases.
실험예Experimental Example 3. 3.
할로겐 함유 플라스틱 분리 시 열처리 시간에 따른 할로겐 함유 플라스틱의 분리 효율을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to evaluate the separation efficiency of halogen-containing plastics according to the heat treatment time in the separation of halogen-containing plastics, the following experiment was conducted.
(1) 플라스틱의 겉보기 밀도 변화(1) Change in apparent density of plastic
평균 크기가 10㎜ X 10㎜ X 2㎜로 파쇄된 플라스틱 폐기물을 활성탄(2g)이 들어있는 셰이커(shaker)에 투입한 후 15분 동안 혼합하였다. 이때, 상기 플라스틱 폐기물로는 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)가 혼합된 것을 사용하였다. 그런 다음, 표면에 활성탄이 코팅된 플라스틱 폐기물의 플라스틱 종류별 겉보기 밀도를 측정하고, 오븐(KT-1800H, Kitchen-Art Co., LTD., KOREA)의 그릴 플레이트에 옮겨 150±2℃로 0초, 20초, 40초, 60초, 80초, 90초 및 100초로 각각 열 처리하였다. 열 처리된 플라스틱 폐기물을 다시 25±1℃로 냉각시키고, 150㎝ X 7㎝(높이 X 직경)인 유리 반응기에 물(400㎖) 및 메틸 이소부틸 카비놀(MIBC, 0.5㎖)을 채운 후, 플라스틱 폐기물을 투입하여 열처리 시간에 따른 플라스틱 종류별 부유율을 평가하였다. 이때, 상기 부유율은 플라스틱의 종류별로 투입량 대비 부유량을 측정하여 도출하였다. 또한, 100초 동안 열 처리된 플라스틱 폐기물을 대상으로 플라스틱 종류별 겉보기 밀도를 측정하였다. 측정된 결과는 하기 도 5 및 6과 표 2에 나타내었다.The plastic waste having an average size of 10 mm x 10 mm x 2 mm was charged into a shaker containing activated carbon (2 g) and mixed for 15 minutes. At this time, as the plastic waste, a mixture of polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC) and acrylonitrile butadiene styrene copolymer . Then, the apparent density of the plastic waste coated with activated carbon on the surface was measured and transferred to a grill plate of an oven (KT-1800H, Kitchen-Art Co., LTD., KOREA) 20 seconds, 40 seconds, 60 seconds, 80 seconds, 90 seconds, and 100 seconds, respectively. The thermally treated plastic waste was again cooled to 25 1 C and a glass reactor of 150 cm x 7 cm (height x diameter) was filled with water (400 ml) and methylisobutylcarbinol (MIBC, 0.5 ml) Plastic waste was added and the flotation rate of each type of plastic was evaluated according to the heat treatment time. At this time, the floating rate was derived by measuring the amount of the flow relative to the input amount of each type of plastic. In addition, the apparent density of each type of plastic was measured for thermally treated plastic waste for 100 seconds. The measured results are shown in Figs. 5 and 6 and Table 2 below.
먼저, 도 5를 참고하면 활성탄이 코팅된 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)는 열처리 시간에 따라 부유율이 변하는 것을 알 수 있다. 구체적으로 플라스틱 폐기물에 포함된 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS) 및 폴리비닐클로라이드(PVC)는 열 처리 시간에 상관없이 모두 수용액 내에 가라앉아 있는 것을 확인되었다. 그러나, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)는 열처리 시간이 60초를 초과하면 수용액의 수면으로 부유하는 것으로 나타났다. 구체적으로 폴리비닐클로라이드(PVC)의 부유율은 80초, 90초 및 100초로 각각 열처리 한 경우 전체 폴리비닐클로라이드(PVC)의 부피에 대하여 약 60%, 80% 및 100%인 것으로 확인되었다.First, referring to FIG. 5, it can be seen that the acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) coated with activated carbon has a different floating rate depending on the heat treatment time. Polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS) and polyvinyl chloride (PVC) contained in the plastic waste were found to be completely immersed in the aqueous solution regardless of the heat treatment time. However, the acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) was found to float to the surface of the aqueous solution when the heat treatment time exceeded 60 seconds. Specifically, the floating rate of polyvinyl chloride (PVC) was found to be about 60%, 80%, and 100% of the total polyvinyl chloride (PVC) volume after heat treatment for 80 seconds, 90 seconds, and 100 seconds, respectively.
또한, 도 6을 참고하면 표면에 활성탄이 코팅된 후 100초간 열 처리한 경우 플라스틱 폐기물에 함유된 대부분의 플라스틱은 겉보기 밀도가 1 g/㎤를 초과하는 것으로 나타났다. 그러나, 플라스틱 폐기물에 함유된 플라스틱 중 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)는 겉보기 밀도가 0.85±0.05 g/㎤로 열 처리 전의 겉보기 밀도와 비교하여 약 19% 감소한 것으로 확인되었다.Also, referring to FIG. 6, when the surface is coated with activated carbon and then heat-treated for 100 seconds, most of the plastics contained in the plastic waste have an apparent density exceeding 1 g / cm3. However, it was confirmed that the acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) among the plastics contained in the plastic waste had an apparent density of 0.85 ± 0.05 g / cm 3, which was about 19% lower than the apparent density before heat treatment.
이러한 결과로부터 플라스틱 폐기물의 표면을 활성탄과 같은 탄소 화합물로 코팅한 후 60초 이상의 시간 동안 150±10℃에서 열처리하는 경우 폐기물 내에 존재하는 플라스틱 중 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)의 겉보기 밀도를 효과적으로 감소시킬 수 있음을 알 수 있다.From these results, it can be seen that when the surface of plastic waste is coated with a carbon compound such as activated carbon and then heat treated at 150 ± 10 ° C for more than 60 seconds, the apparent density of acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) Can be effectively reduced.
(2) 플라스틱의 젖음성 변화(2) Wettability change of plastic
앞서 활성탄으로 코팅된 후 150±2℃로 0초, 20초, 40초, 60초, 80초, 90초 및 100초로 각각 열 처리되었던 플라스틱 폐기물로부터 분리된 플리스틱을 대상으로 플라스틱 종류별 열처리 시간에 따른 접촉각을 측정하였다.The plastics coated with activated carbon and separated from the plastic waste which had been heat treated at 150 ± 2 ℃ for 0, 20, 40, 60, 80, 90, and 100 seconds, respectively, Contact angle was measured.
또한, 열처리 전의 각 플라스틱과 열처리 후 분리된 플라스틱을 대상으로 X선 광전자 분광 분석을 수행하여 분석된 각 피크의 면적을 통하여 표면에 존재하는 친수성 관능기의 상대적 비율을 분석하였다. 그 결과는 도 7 및 8에 나타내었다.In addition, X - ray photoelectron spectroscopy was performed on the plastics before heat treatment and the plastics after heat treatment, and the relative ratios of hydrophilic functional groups on the surface were analyzed through the area of each peak analyzed. The results are shown in Figures 7 and 8.
먼저 도 7을 살펴보면, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS) 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)는 활성탄 코팅 후 열 처리 시간이 길어질수록 접촉각이 감소하는 것으로 나타났다. 이에 반해, 폴리비닐클로라이드(PVC)는 활성탄 코팅 후 열처리 시간이 60초 이상 길어질수록 접촉각이 86.8°에서 97.9°로 커지는 것을 확인되었다.7, the contact angles of the polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), and acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) Respectively. On the contrary, it was confirmed that the contact angle increased from 86.8 ° to 97.9 ° as the annealing time after polyvinyl chloride (PVC) was longer than 60 seconds.
또한, 도 8을 참고하면, X선 광전자 분석 결과 분리된 각 플라스틱 표면에는 친수성을 나타내는 C-O 결합을 갖는 관능기, C-Cl 결합을 갖는 관능기, O(C=O)-O 결합을 갖는 관능기, O-C=O 결합을 갖는 관능기, 및 C≡N 결합을 갖는 관능기가 존재하는 것으로 확인되었고, 이와 더불어 소수성을 나타내는 C-C 결합을 갖는 관능기 및 C-H 결합을 갖는 관능기도 존재하는 것으로 확인되었다. 여기서, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA) 및 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)의 경우 표면에서 확인된 관능기 중 친수성 관능기가 차지하는 비율이 열처리 전과 비교하여 증가하는 것으로 나타났다. 그러나, 폴리비닐클로라이드(PVC)의 경우 열처리 전 친수성 관능기의 상대적 비율이 약 34±1%인데 반해 열처리 후 상대적 비율은 20±1%로 약 40% 감소하는 것으로 나타났다.8, X-ray photoelectron analysis shows that the separated plastic surfaces have a functional group having a CO bond, a functional group having a C-Cl bond, a functional group having an O (C═O) -O bond, an OC = O bond, and a functional group having a C≡N bond. In addition, a functional group having a CC bond and a functional group having a CH bond, both of which exhibit hydrophobicity, were also found to exist. Here, in the case of polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA) and acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS), the ratio of the hydrophilic functional groups in the functional groups found on the surface was found to be increased as compared with that before the heat treatment. However, in the case of polyvinyl chloride (PVC), the relative ratio of hydrophilic functional groups before heat treatment is about 34 ± 1%, while the relative ratio after heat treatment is about 40 ± 1%.
이러한 결과로부터, 플라스틱 폐기물의 표면을 활성탄과 같은 탄소 화합물로 코팅한 후 60초 이상의 시간 동안 150±10℃에서 열처리하는 경우 폐기물 내에 존재하는 할로겐 함유 플라스틱, 특히 폴리비닐클로라이드(PVC)의 젖음성을 효과적으로 변성시킬 수 있음을 알 수 있다.From these results, it can be seen that when the surface of the plastic waste is coated with a carbon compound such as activated carbon and then heat-treated at 150 ± 10 ° C. for more than 60 seconds, the wettability of halogen-containing plastics, especially polyvinyl chloride (PVC) It can be denatured.
실험예Experimental Example 4. 4.
본 발명에 따라 열처리된 플라스틱 폐기물을 수중에서 분리할 때 교반 속도에 따른 할로겐 함유 플라스틱의 분리 효율을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to evaluate the separation efficiency of the halogen-containing plastics according to the stirring speed when separating the heat-treated plastic waste according to the present invention in water, the following experiment was conducted.
150㎝ X 7㎝(높이 X 직경)인 유리 반응기에 물(400㎖)을 채우고, 플라스틱 표면에 기포가 부착될 수 있게 하는 부선제로서 메틸 이소부틸 카비놀(MIBC, 0.5㎖)을 첨가하였다. 27±3℃에서 열처리된 플라스틱 폐기물을 상기 용액에 투입하고 부유하는 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체(ABS)를 1차 분리하였다. 그런 다음 공기 펌프(MP-Σ300, Sibata, Japan)로 15초 동안 0.5 L/분의 속도로 가스 기포를 주입한 후 0 rpm, 50 rpm, 100 rpm, 150 rpm, 200 rpm, 250 rpm 및 300 rpm의 속도로 각각 교반하여 부유하는 플라스틱 폐기물을 2차 분리하였다. 그 후 2차 분리된 플라스틱별 회수율 및 순도를 분석하여 도 9에 나타내었다.Water (400 ml) was filled in a glass reactor of 150 cm X 7 cm (height X diameter) and methyl isobutylcarbinol (MIBC, 0.5 ml) was added as a pre-emulsion to allow air bubbles to adhere to the plastic surface. The plastic waste heat-treated at 27 ± 3 ° C was added to the solution and the suspended acrylonitrile butadiene styrene copolymer (ABS) was firstly separated. The gas bubbles were then injected into the air pump (MP-Σ300, Sibata, Japan) at a rate of 0.5 L / min for 15 seconds and then at 0 rpm, 50 rpm, 100 rpm, 150 rpm, 200 rpm, 250 rpm and 300 rpm , Respectively, and the suspended plastic waste was secondarily separated. The recovery and purity of the second separated plastics were analyzed and shown in FIG.
도 9를 살펴보면, 물에 투입된 플라스틱 폐기물은 교반 속도에 따라 각 플라스틱이 분리되는 수율 및 순도가 다른 것을 알 수 있다. 구체적으로, 교반 속도가 0 rpm인 경우 폴리비닐클로라이드(PVC) 만이 소량 분리되나, 교반속도가 빨라질수록 폴리비닐클로라이드(PVC), 폴리스티렌(PS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 순으로 회수율이 증가하여 200 rpm 이상의 속도로 교반하면 상기 3종의 플라스틱의 회수율은 각각 100%, 60% 이상 및 20% 이상인 것으로 나타났다. 그러나, 200 rpm의 속도로 교반이 수행되면 회수되는 플라스틱들의 순도는 감소하여 할로겐을 함유하는 폴리비닐클로라이드(PVC)의 경우 회수율은 100%로 우수하나 순도는 60% 이하로 낮은 것으로 확인되었다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the yield and purity of separating each plastic in the plastic waste charged into water are different according to the stirring speed. Specifically, when the stirring speed is 0 rpm, only a small amount of polyvinyl chloride (PVC) is separated. However, as the stirring speed is increased, the recovery rate of polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS) and polymethyl methacrylate , And the recovery rate of the three types of plastics was 100%, 60% or more and 20% or more, respectively, when stirring was performed at a speed of 200 rpm or more. However, when stirring was carried out at a speed of 200 rpm, the purity of the recovered plastics decreased, and in the case of polyvinyl chloride (PVC) containing halogen, the recovery was 100%, but the purity was as low as 60% or less.
이러한 결과로부터, 열처리된 플라스틱 폐기물의 수중 분리 시 교반 속도는 플라스틱의 회수율 및 순도에 영향을 미치며, 150±50 rpm의 속도를 교반을 수행하는 경우, 할로겐 함유 플라스틱, 특히 폴리비닐클로라이드(PVC)를 효율적으로 선별할 수 있음을 알 수 있다.From these results, it can be concluded that the stirring speed in the separation of the thermally treated plastic waste in water influences the recovery and purity of the plastic. In the case of stirring at a speed of 150 ± 50 rpm, the halogen containing plastic, especially polyvinyl chloride It can be seen that it can be efficiently selected.
Claims (12)
열처리된 혼합물을 물에 투입하여 혼합물 내 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 단계를 포함하는 할로겐 함유 플라스틱의 분리방법.
Heat treating the mixture comprising the plastic waste and the carbon compound; And
And separating the halogen-containing plastic in the mixture by introducing the heat-treated mixture into water.
혼합물은 플라스틱 폐기물의 표면을 탄소 화합물이 코팅한 형태인 것을 특징으로 하는 분리방법.
The method according to claim 1,
Characterized in that the surface of the plastic waste is coated with a carbon compound.
탄소 화합물은 흑연, 카본블랙 및 활성탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 분리방법.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon compound is at least one selected from the group consisting of graphite, carbon black and activated carbon.
열처리 온도는 50℃ 내지 200℃인 분리방법.
The method according to claim 1,
And the heat treatment temperature is 50 ° C to 200 ° C.
열처리 시간은 30초 내지 200초인 것을 특징으로 하는 분리방법.
The method according to claim 1,
And the heat treatment time is 30 seconds to 200 seconds.
열처리된 혼합물을 물에 투입하여 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 단계는,
열처리된 혼합물을 물에 투입하여 플라스틱간 겉보기 밀도차에 의해 할로겐 함유 플라스틱을 1차 분리하는 단계; 및
할로겐 함유 플라스틱을 1차 분리하고 남은 잔류물에 기체를 주입하여 할로겐 함유 플라스틱을 2차 분리하는 단계를 포함하는 분리방법.
The method according to claim 1,
The step of introducing the heat-treated mixture into water to separate the halogen-
Subjecting the heat-treated mixture to water to firstly separate the halogen-containing plastic by the difference in apparent density between plastics; And
Separating the halogen-containing plastic from the halogen-containing plastic, and injecting gas into the remaining residue, thereby separating the halogen-containing plastic.
1차 분리하는 단계는, 겉보기 밀도가 1 g/㎤ 이하인 할로겐 함유 플라스틱을 분리하는 것을 특징으로 하는 분리방법.
The method according to claim 6,
Wherein the primary separation step separates the halogen-containing plastic having an apparent density of 1 g / cm 3 or less.
2차 분리하는 단계는 잔류물에 기체를 주입한 후 교반하는 것을 특징으로 하는 분리방법.
The method according to claim 6,
Wherein the step of secondary separation is carried out after the gas is injected into the residue.
교반 속도는 5 rpm 내지 300 rpm인 분리방법.
9. The method of claim 8,
And the stirring speed is 5 rpm to 300 rpm.
2차 분리하는 단계는, 잔류물 부피가 1500 ㎤ 내지 2000 ㎤인 경우 기체 주입 속도가 0.1 L/m 내지 5 L/m인 분리방법.
The method according to claim 6,
Wherein the secondary separation step has a gas injection rate of 0.1 L / m to 5 L / m when the volume of the residue is between 1500 cm < 3 > and 2000 cm < 3 >.
할로겐 함유 플라스틱은, 염소 및 브롬 중 어느 하나 이상을 포함하는 플라스틱인 분리방법.
The method according to claim 1,
Wherein the halogen-containing plastic is a plastic containing at least one of chlorine and bromine.
할로겐 함유 플라스틱은, 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 브롬 함유 첨가제를 포함하는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS)인 것을 특징으로 하는 분리방법.The method according to claim 1,
Wherein the halogen-containing plastic is acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) comprising polyvinyl chloride (PVC) and a bromine-containing additive.
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