본 연구는 미세플라스틱의 주요 원인이 되는 담배꽁초를 고부가가치 소재로써 재활용하기 위한 기초자료 제공을 목적으로 한다. 세부 목적으로 첫째, 담배꽁초의 물리화학적 특성 및 발생특성을 분석하여 기초자료를 마 련하고자 하였고, 둘째, 습식교반공정과 건식풍력선별의 최적의 선별조건을 도출하고자 하였으며, 셋째, 두 가지 선별실험에서 회수한 필터를 이용하여 셀룰로오스 ...
본 연구는 미세플라스틱의 주요 원인이 되는 담배꽁초를 고부가가치 소재로써 재활용하기 위한 기초자료 제공을 목적으로 한다. 세부 목적으로 첫째, 담배꽁초의 물리화학적 특성 및 발생특성을 분석하여 기초자료를 마 련하고자 하였고, 둘째, 습식교반공정과 건식풍력선별의 최적의 선별조건을 도출하고자 하였으며, 셋째, 두 가지 선별실험에서 회수한 필터를 이용하여 셀룰로오스아세테이트를 추출하여 재활용 가능성을 종합적으로 평 가하였다. 이에 따라 담배꽁초의 기초자료(담배꽁초의 물리화학적 특성 및 발생 원단위)를 분석하였고, 담배 필터와 종이를 분리하여 재활용 대상 물질인 셀룰로오스 아세테이트를 회수하기 위하여 습식공정과 건식공정으로 구분하여 각 공정의 셀룰로오스 아세테이트 회수율 및 공정을 평가하였다. 담배꽁초의 물리화학적 특성 중에서 겉보기밀도는 0.12ton/m3, 삼성분은 수분 12.92%, 가연분 79.96%, 회분 7.11%였다. 원소분석결과 탄소 48.42%, 산소 45.75%, 수소 4.86%, 질소 0.98%로 분석되었다. 발열량계로 측정한 건조고위발열량은 4,366kcal/kg로, 셀룰로오스 아세테이트의 특성(목질계 반합성플라스틱)으로 일반적인 석유계 합성플라스틱보다 발열량이 낮았다. 궐련형 일반담배꽁초의 원단위는 두께 6∼7mm일 때 0.21g/개, 8∼10mm 일 때 0.37g/개로 나타났으며, 궐련형 전자담배꽁초의 경우, 원단위는 두께 5mm일 때 0.41g/개, 7mm일 때 0.61g/개로 나타났다. 습식교반 선별실험 에 의한 담배 필터 선별효율은 고액비 1:45, 교반속도 200rpm, 교반온도 50℃, pH 7에서 원형이 유지된 필터 비율이 38.86%로 가장 높았으며, 건식풍력선별에 의한 필터의 선별효율은 함수율 20%, 체류시간 5분에서 회수된 필터의 비율이 22.29%였다. 셀룰로오스 아세테이트의 회수는 습식교 반 공정에서 48.69%, 건식풍력선별 공정에서 47.68%로 두 공정의 차이는 없었으며 FTIR 분석결과 회수된 물질은 셀룰로오스 아세테이트로 확인되었다. 습식교반 선별실험의 경우, 1g의 필터를 얻기 위하여 116mL의 폐수와 1.57g의 폐기물이 발생하며 13.08Wh의 에너지가 요구된다. 한편 높은 회수율을 얻기 위하여 선별공정이 추가되면 에너지요구량 및 폐기물 발생량이 더 증가한다. 그러나, 건식풍력선별의 경우, 3.49g의 폐기물이 발생하 고 2Wh의 에너지가 필요하므로, 건식풍력선별공정이 에너지요구량 측면에서 더 유리한 공정으로 사료된다.
본 연구는 미세플라스틱의 주요 원인이 되는 담배꽁초를 고부가가치 소재로써 재활용하기 위한 기초자료 제공을 목적으로 한다. 세부 목적으로 첫째, 담배꽁초의 물리화학적 특성 및 발생특성을 분석하여 기초자료를 마 련하고자 하였고, 둘째, 습식교반공정과 건식풍력선별의 최적의 선별조건을 도출하고자 하였으며, 셋째, 두 가지 선별실험에서 회수한 필터를 이용하여 셀룰로오스 아세테이트를 추출하여 재활용 가능성을 종합적으로 평 가하였다. 이에 따라 담배꽁초의 기초자료(담배꽁초의 물리화학적 특성 및 발생 원단위)를 분석하였고, 담배 필터와 종이를 분리하여 재활용 대상 물질인 셀룰로오스 아세테이트를 회수하기 위하여 습식공정과 건식공정으로 구분하여 각 공정의 셀룰로오스 아세테이트 회수율 및 공정을 평가하였다. 담배꽁초의 물리화학적 특성 중에서 겉보기밀도는 0.12ton/m3, 삼성분은 수분 12.92%, 가연분 79.96%, 회분 7.11%였다. 원소분석결과 탄소 48.42%, 산소 45.75%, 수소 4.86%, 질소 0.98%로 분석되었다. 발열량계로 측정한 건조고위발열량은 4,366kcal/kg로, 셀룰로오스 아세테이트의 특성(목질계 반합성플라스틱)으로 일반적인 석유계 합성플라스틱보다 발열량이 낮았다. 궐련형 일반담배꽁초의 원단위는 두께 6∼7mm일 때 0.21g/개, 8∼10mm 일 때 0.37g/개로 나타났으며, 궐련형 전자담배꽁초의 경우, 원단위는 두께 5mm일 때 0.41g/개, 7mm일 때 0.61g/개로 나타났다. 습식교반 선별실험 에 의한 담배 필터 선별효율은 고액비 1:45, 교반속도 200rpm, 교반온도 50℃, pH 7에서 원형이 유지된 필터 비율이 38.86%로 가장 높았으며, 건식풍력선별에 의한 필터의 선별효율은 함수율 20%, 체류시간 5분에서 회수된 필터의 비율이 22.29%였다. 셀룰로오스 아세테이트의 회수는 습식교 반 공정에서 48.69%, 건식풍력선별 공정에서 47.68%로 두 공정의 차이는 없었으며 FTIR 분석결과 회수된 물질은 셀룰로오스 아세테이트로 확인되었다. 습식교반 선별실험의 경우, 1g의 필터를 얻기 위하여 116mL의 폐수와 1.57g의 폐기물이 발생하며 13.08Wh의 에너지가 요구된다. 한편 높은 회수율을 얻기 위하여 선별공정이 추가되면 에너지요구량 및 폐기물 발생량이 더 증가한다. 그러나, 건식풍력선별의 경우, 3.49g의 폐기물이 발생하 고 2Wh의 에너지가 필요하므로, 건식풍력선별공정이 에너지요구량 측면에서 더 유리한 공정으로 사료된다.
This study was conducted to provide basic data for recycling cigarette butts, which are the main causes of microplastics, as high-value-added materials. The main research contents were to identify the physicochemical characteristics and generation characteristics of cigarette butts, derive the optim...
This study was conducted to provide basic data for recycling cigarette butts, which are the main causes of microplastics, as high-value-added materials. The main research contents were to identify the physicochemical characteristics and generation characteristics of cigarette butts, derive the optimal sorting conditions for cigarette filters from cigarette butts, and extract cellulose acetate from recovered cigarette filters to comprehensively evaluate the recyclability. As a result of the experiment, among the physicochemical properties of cigarette butts, the bulk density was 0.12ton/m3, and among the three components moisture content was 12.92%, the combustible content was 79.96%, and the ash content was 7.11%. As a result of elementary analysis, it was analyzed as 48.42% carbon, 45.75% oxygen, 4.86% hydrogen, and 0.98% nitrogen. The high dry calorific value was 4,366kcal/kg, which was lower than that of general petroleum-based synthetic plastics due to the characteristics of cellulose acetate (wood-based semi-synthetic plastic). The basic unit of conventional cigarette butts was 0.21g/cigarette when the thickness was 6-7mm and 0.37g/cigarette when the thickness was 8-10mm. and the electronic cigarette butts was 0.41g/cigarette when the thickness was 5mm and 0.61g/cigarette when the thickness was 7mm. Wet stirring experiment was the highest at Liquid/Solid ratio of 1:45, stirring speed of 200rpm, stirring temperature of 50℃, and pH 7, with a filter recovery rate of 38.86%. The recovery rate of the filter by dry wind force sorting experiment was 22.29% at a moisture content of 20% and a retention time of 5 minutes, and the screening efficiency by the Worrel method was the highest at 57.1%. The recovery rate of cellulose acetate was 48.69% in the wet stirring experiment and 47.68% in the dry wind force sorting experiment, with no difference between the two processes. As a result of FTIR analysis, the recovered material was identified as cellulose acetate. On the other hand, in the wet stirring experiment, 13.08Wh of energy is required to obtain 1g of cigarette filter, and 116mL of wastewater and 1.57g of waste are generated. In addition, if an additional screening process is applied to obtain a high recovery rate, energy requirements and waste generation will further increase. However, in the case of dry wind force sorting experiment, 2Wh of energy is required to obtain 1g of cigarette filter, and 3.49g of waste is generated. Therefore, it is suggested that the dry wind power sorting process is a more advantageous process in terms of energy requirements.
This study was conducted to provide basic data for recycling cigarette butts, which are the main causes of microplastics, as high-value-added materials. The main research contents were to identify the physicochemical characteristics and generation characteristics of cigarette butts, derive the optimal sorting conditions for cigarette filters from cigarette butts, and extract cellulose acetate from recovered cigarette filters to comprehensively evaluate the recyclability. As a result of the experiment, among the physicochemical properties of cigarette butts, the bulk density was 0.12ton/m3, and among the three components moisture content was 12.92%, the combustible content was 79.96%, and the ash content was 7.11%. As a result of elementary analysis, it was analyzed as 48.42% carbon, 45.75% oxygen, 4.86% hydrogen, and 0.98% nitrogen. The high dry calorific value was 4,366kcal/kg, which was lower than that of general petroleum-based synthetic plastics due to the characteristics of cellulose acetate (wood-based semi-synthetic plastic). The basic unit of conventional cigarette butts was 0.21g/cigarette when the thickness was 6-7mm and 0.37g/cigarette when the thickness was 8-10mm. and the electronic cigarette butts was 0.41g/cigarette when the thickness was 5mm and 0.61g/cigarette when the thickness was 7mm. Wet stirring experiment was the highest at Liquid/Solid ratio of 1:45, stirring speed of 200rpm, stirring temperature of 50℃, and pH 7, with a filter recovery rate of 38.86%. The recovery rate of the filter by dry wind force sorting experiment was 22.29% at a moisture content of 20% and a retention time of 5 minutes, and the screening efficiency by the Worrel method was the highest at 57.1%. The recovery rate of cellulose acetate was 48.69% in the wet stirring experiment and 47.68% in the dry wind force sorting experiment, with no difference between the two processes. As a result of FTIR analysis, the recovered material was identified as cellulose acetate. On the other hand, in the wet stirring experiment, 13.08Wh of energy is required to obtain 1g of cigarette filter, and 116mL of wastewater and 1.57g of waste are generated. In addition, if an additional screening process is applied to obtain a high recovery rate, energy requirements and waste generation will further increase. However, in the case of dry wind force sorting experiment, 2Wh of energy is required to obtain 1g of cigarette filter, and 3.49g of waste is generated. Therefore, it is suggested that the dry wind power sorting process is a more advantageous process in terms of energy requirements.
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