Polyethylene terephthalate (PET)는 화학적 안정성과 높은 기계적 강도를 가지고 있어 식품, 의류 등 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 이로 인해 PET는 주요 폐플라스틱 폐기물 중 하나이다. 본 연구에서 PET를 재활용하기 위해 ethylene glycol (EG)와 glycolysis의 반응을 이용하여 단량체 회수에 관한 연구를 수행하였다. 마이크로 튜빙 반응기를 사용하여 EG/PET비율 1~4, 반응시간 15~90 min, 반응온도 $250{\sim}325^{\circ}C$에서 망간, 구리 촉매 조건하에서 연구를 진행하였다. 10 wt% $Cu/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매에서 반응온도, 시간과 EG/PET의 비가 각각 $300^{\circ}C$, 30 min와 1 : 2였을 때 가장 높은 89.46%의 bis (2-hydroxyethyl) terephthalate monomer (BHET) 수율을 나타내었다.
Polyethylene terephthalate (PET)는 화학적 안정성과 높은 기계적 강도를 가지고 있어 식품, 의류 등 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 이로 인해 PET는 주요 폐플라스틱 폐기물 중 하나이다. 본 연구에서 PET를 재활용하기 위해 ethylene glycol (EG)와 glycolysis의 반응을 이용하여 단량체 회수에 관한 연구를 수행하였다. 마이크로 튜빙 반응기를 사용하여 EG/PET비율 1~4, 반응시간 15~90 min, 반응온도 $250{\sim}325^{\circ}C$에서 망간, 구리 촉매 조건하에서 연구를 진행하였다. 10 wt% $Cu/{\gamma}-Al_2O_3$ 촉매에서 반응온도, 시간과 EG/PET의 비가 각각 $300^{\circ}C$, 30 min와 1 : 2였을 때 가장 높은 89.46%의 bis (2-hydroxyethyl) terephthalate monomer (BHET) 수율을 나타내었다.
Polyethylene terephthalate (PET) has been widely applied in polymers and packaging industries to produce synthetic fibers, films, drink bottles or food containers. Therefore, it has become one of the major plastic wastes. In this article, glycolysis known as one of the main methods in PET chemical r...
Polyethylene terephthalate (PET) has been widely applied in polymers and packaging industries to produce synthetic fibers, films, drink bottles or food containers. Therefore, it has become one of the major plastic wastes. In this article, glycolysis known as one of the main methods in PET chemical recycling was investigated using a glycol to break down the polymer into a monomer. Glycolysis of PET and ethylene glycol was performed in a micro-tubing reactor under various conditions. The effect of glycolysis conditions on the product distribution was investigated at experimental conditions of the EG/PET ratio of 1~4, the reaction time of 15~90 min and the reaction temperature of $250{\sim}325^{\circ}C$ with Mn and Cu catalysts. The highest yield of bis (2-hydroxyethyl) terephthalate monomer (BHET) was obtained as 89.46 wt% under the condition of the reaction temperature of $300^{\circ}C$ and the time of 30 min using 10 wt% $Cu/{\gamma}-Al_2O_3$ catalyst, with the PET and ethylene glycol ratio of 1 : 2.
Polyethylene terephthalate (PET) has been widely applied in polymers and packaging industries to produce synthetic fibers, films, drink bottles or food containers. Therefore, it has become one of the major plastic wastes. In this article, glycolysis known as one of the main methods in PET chemical recycling was investigated using a glycol to break down the polymer into a monomer. Glycolysis of PET and ethylene glycol was performed in a micro-tubing reactor under various conditions. The effect of glycolysis conditions on the product distribution was investigated at experimental conditions of the EG/PET ratio of 1~4, the reaction time of 15~90 min and the reaction temperature of $250{\sim}325^{\circ}C$ with Mn and Cu catalysts. The highest yield of bis (2-hydroxyethyl) terephthalate monomer (BHET) was obtained as 89.46 wt% under the condition of the reaction temperature of $300^{\circ}C$ and the time of 30 min using 10 wt% $Cu/{\gamma}-Al_2O_3$ catalyst, with the PET and ethylene glycol ratio of 1 : 2.
플라스틱 재활용 방안 중 화학적 재활용을 통한 단량체 회수를 연구하였으며, 다량의 폐기물이 발생하는 PET의 글리콜리시스 반응 최적 조건을 연구하였다. PET의 화학적 재활용을 위하여 마이크로 튜빙 반응기 내에서 PET와 EG의 글리콜리시스 반응을 진행한 뒤 PET의 전화율 및 단량체 BHET 수율을 연구하였다.
제안 방법
플라스틱 재활용 방안 중 화학적 재활용을 통한 단량체 회수를 연구하였으며, 다량의 폐기물이 발생하는 PET의 글리콜리시스 반응 최적 조건을 연구하였다. PET의 화학적 재활용을 위하여 마이크로 튜빙 반응기 내에서 PET와 EG의 글리콜리시스 반응을 진행한 뒤 PET의 전화율 및 단량체 BHET 수율을 연구하였다. 실험결과 마이크로 튜빙 반응기의 최적 조건은 1：2 EG/PET 비율에서 325 ℃와 30 min에서 82.
대상 데이터
실험에 사용된 반응물은 일상생활에서 사용 후 폐기된 PET 병을 가로, 세로 2 mm 크기로 준비하였다. 글리콜리시스 반응에 필요한 에틸렌글리콜(EG; ethylene glycol)은 Sigma-Aldrich사의 ethylene glycol(C2H6O2, 99.8%, Sigma-Aldrich, USA)을 사용하였다.
실험에 사용된 반응물은 일상생활에서 사용 후 폐기된 PET 병을 가로, 세로 2 mm 크기로 준비하였다. 글리콜리시스 반응에 필요한 에틸렌글리콜(EG; ethylene glycol)은 Sigma-Aldrich사의 ethylene glycol(C2H6O2, 99.
데이터처리
반응 후 생성된 PET 전화율과 PET의 단량체인 BHET의 수율을 계산하기 위하여 두 가지 단계로 분리하여 결과물을 분석하였다.
이론/모형
촉매는 초기 함침법(incipient wetness impregnation)[9,10]을 이용하여 10 wt% Mn/γ-Al2O3와 10 wt% Cu/γ-Al2O3를 제조 하였다. 각 촉매의 전구체는 copper(Ⅱ) nitrate trihydrate (CuN2O6⋅3H2O, 99-104%, Sigma-Aldrich, USA)와 manganese(Ⅱ) acetate tetrahydrate(C4H6MnO4⋅4H2O, 99.
성능/효과
PET의 화학적 재활용을 위하여 마이크로 튜빙 반응기 내에서 PET와 EG의 글리콜리시스 반응을 진행한 뒤 PET의 전화율 및 단량체 BHET 수율을 연구하였다. 실험결과 마이크로 튜빙 반응기의 최적 조건은 1：2 EG/PET 비율에서 325 ℃와 30 min에서 82.73%의 가장 높은 단량체의 수율을 나타내었다. 촉매를 사용한 조건에서는 10 wt% Cu/γ-Al2O3가 가장 높은 89.
73%의 가장 높은 단량체의 수율을 나타내었다. 촉매를 사용한 조건에서는 10 wt% Cu/γ-Al2O3가 가장 높은 89.46%의 BHET 수율을 나타내었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Polyethylene terephthalate의 특징은 무엇인가?
Polyethylene terephthalate (PET)는 화학적 안정성과 높은 기계적 강도를 가지고 있어 식품, 의류 등 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 이로 인해 PET는 주요 폐플라스틱 폐기물 중 하나이다. 본 연구에서 PET를 재활용하기 위해 ethylene glycol (EG)와 glycolysis의 반응을 이용하여 단량체 회수에 관한 연구를 수행하였다.
플라스틱의 특징은?
마지막으로 4차 재활용은 연소를 통한 에너지 회수법이다. 플라스틱은 1 kg당 11,000 kcal의 열량을 가지는 고효율 에너지원으로 난방유와 숯에 비해 높은 열량을 가지며, 1톤의 폐기물 연소할 경우 250 L의 난방유가 절약되는 효과가 있다[1]. 이처럼 다양한 재활용 방안 중 폐자원의 지속 가능한 재활용 및 환경오염의 우려가 가장 적은 화학적 재활용법이 많은 각광을 받고 있다.
Polyethylene terephthalate의 문제점은 무엇인가?
Polyethylene terephthalate (PET)는 반결정질 고분자로 우수한 기계적 강도와 화학적 안정성 때문에 일상생활 및 산업적으로 다양한 분야에서 사용되고 있다. 하지만 사용량이 증가할수록 다량의 폐자원이 발생되고 이러한 폐자원의 처리는 환경적, 경제적 문제를 수반하게 된다. PET 사용량 증가로 발생하는 문제점으로 인하여 선진국들은 폐자원의 재생 가능한 자원화를 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다.
참고문헌 (15)
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