プラスチック混合物から塩素 含有プラスチックの分離方法 - …...1...
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1
プラスチック混合物から塩素
含有プラスチックの分離方法
広島大学環境安全センター西嶋 渉
リエゾンフェア 2008.5.15
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2/23
背 景
家庭から排出されるリサイクルプラの約50%は埋め立て等処分されている!
材料リサイクル再商品化製品の品質基準:塩素分:0.3%以下 (原料塩素分数%)
塩化ビニル等塩素系プラの選択的分離方法がない ⇒ 現状:比重分離
回収プラ:PP、PE処分プラ:塩ビ、PS、PET・・・
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3/23
背 景
産業系プラは?
工程排出プラはリサイクル
混ざれば容器包装プラと同じ廃棄物
製品から排出される混合プラ
自動車シュレーダーダスト
家電シュレッダーダスト PP16%
PCPMMA
PE28.5%
ゴム
18.9%
PVC3.4%
PET9.3%
PAPS
ナイロン
11.6%
-
4/23
既存技術
汎用技術:比重選別PP,PEのみ回収(50%程度)
2段階の比重選別技術(グリーンサイクル(株))実用段階
1段目(比重):PP,PE、2段目(水流中比重):PS,ABS比重の近いPS等との分離精度とさらに比重が近いPET
等との分離は不可能
静電分離技術(三菱電機(株))実証段階塩ビのみ除去
静電分離は湿度等の影響が大きい
-
5/23
プラスチック類の比重
PP16%
PCPMMA
PE28.5%
ゴム
18.9%
PVC3.4%
PET9.3%
PAPS
ナイロン
11.6%
PP : 0.90~0.91低密度PE : 0.91~0.925高密度PE : 0.941~0.965====================PS : 1.05ABS樹脂 : 1.05====================PET : 1.34PA : 1.14~1.39PC : 1.20~1.43POM : 1.41~1.61軟質PVC : 1.16~1.35硬質PVC : 1.36~1.45
比重分離
水流+比重分離
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ブレイクスルー技術
沈降プラ
オゾンによる表面処理
PVCその他プラ
PVC表面のみ 酸化⇒親水化
そもそもプラスチック表面は疎水性
浮 上 分 離
沈降浮上
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7/23
オゾンによる表面改質(未処理プラ)
60
70
80
90
0 40 80 120 160 200 240
オゾン処理時間(分 )
接
触
角
(度)
軟質PVC
硬質PVC PET
PC
PMMA
疎水性
PVCのみ10分のオゾン酸化で20度以上低下・大きく親水化
液
接触角
プラスチック表面
親水性接触角
プラスチック表面
-
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オゾンによる表面改質
可塑剤(%)
接触角(大きいほど親水性)
処理前 処理後 差
硬質PVC 0.0 107.8 160.1 52.3
硬質PVC 3.5 110.4 152.8 42.8
軟質PVC 27.0 124.2 141.9 17.7
塩化ビニル分子にオゾンは作用
可塑剤は阻害的に働く
-
9/23
オゾン処理による官能基変化
K-M
オゾン処理後
オゾン処理前
4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 670
K-M
オゾン処理後
オゾン処理前
4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 670
FTIRによるIRスペクトル変化
COOH
COOCO
-
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XPS分析
-CHCl-CH2-オゾン処理前
オゾン処理後
-
11/23
H OH| |
― C ― C ―| |H H
表面改質原理
O3酸化
n
PVCの原子配列 オゾン処理後
H Cl| |
― C ― C ―| |H H n
OOH
親水基の付加親水基の付加
-
12/23
ASRプラに対する表面改質効果
70
75
80
85
90
95
オゾン処理前 オゾン処理後
接触
角
PVCPCPETEADBPPMMA
-
13/23
バージンプラスチックを使った確認実験
PVC PET PCPMMA
未使用プラ
軟質・硬質
流量:10ml/min
酸素
オゾン発生装置窒素
オゾン酸化
浮遊選別/窒素
10分
送気(気泡)+攪拌 : 15秒送気停止後 : 15秒攪拌
PMMA:ポリメチルメタクリレート
-
14/23
浮遊選別による分離
-
15/23
オゾン処理なし
軟質PVC
硬質PVC PET
PC
PMMA
0
20
40
60
80
100
0 50 100 150 200 250 300 350
回転数 (rpm)
浮上分
(%)
-
16/23
PVCのオゾン処理後の変化
0
20
40
60
80
100
0 50 100 150 200 250 300 350
回転数 (rpm)
浮上分
(%)
処理前
処理後
軟質PVC
-
17/23
オゾン処理後
収率、組成ともにほぼ100%完璧に近い形で分離
0
20
40
60
80
100
0 50 100 150 200 250 300 350回転数 (rpm)
浮上
分(%
)
-
18/23
ASRへの適用
PVC3%
PET8%
PMMA6%
EA4%
PC4%
PBMA9%
PP45%
Rubber4%
PE17%
比重分離で回収可能
-
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異なる攪拌速度における浮遊選別結果
0
20
40
60
80
100
0 50 100 150 200 250 300 350 400Mixing speed (rpm)
% o
f flo
at
PVCPETPMMAPCDBPEARubber DMMA
攪拌100rpmPVC分離
オゾン処理・無攪拌ゴム分離
ASRから分離した各プラ(10粒子づつ)
-
20/23
浮上分と沈殿分の割合
PET,29.4
PBMA,29.8
EA, 9.0
PMMA,22.9
PVC,0.4
PC, 8.6
PET, 8%
PBMA18%
EA, 19%
PVC, 31%
PMMA, 4%
PC, 20%
沈殿分27.9
浮上分72.1
0
20
40
60
80
100
%
-
21/23
全体フロー
破砕(5mm)
比重分離
自動車シュレッダーダスト
PP&PE 62%
オゾン処理
ゴム 4%
PC他 25%
PVC他 9%
91% 91% 回収回収リサイクルリサイクル
廃棄廃棄
-
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まとめ
オゾンによって、混合プラスチック中でPVC表面を選択的に酸化・親水化することができることを見出した。
この技術と浮遊選別を組み合わせることによって、比重分離が1より大きいプラスチックからPVCを選択的に取り出すことができる。
本開発技術をASRに適用したところ、従来なら60%程度あった混合廃プラスチックのリサイクル率を90%以上に高めることができた。
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本技術の移転先
自動車業界自動車リサイクル法に基づくシュレッダーダスト中プラス
チックのリサイクル
家電業界家電リサイクル法に基づく家電シュレッダーダスト中プラ
スチックのリサイクル
廃棄物中間処理・リサイクル業界RPF等燃料化再生プラスチック製造
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本技術に関する知的財産権
連絡先 : 広島大学環境安全センター(担当:西嶋)電話&FAX番号 : 082-424-6199E-mail : wataru@hiroshima-u.ac.jp
発明の名称 :プラスチック混合物から塩素
含有プラスチックの分離方法
出願番号 :特願2005-128513出願人 :広島大学
発明者 :西嶋渉、奥田哲士、岡田光正
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