فصل الألومنيوم و البلاستيك لغايات إعادة تدوير المغلفات أو الشرائط الدوائية (WPBs) من خلال طريقة التعدين

فصل الألومنيوم و البلاستيك لغايات إعادة تدوير المغلفات أو الشرائط الدوائية (WPBs) من خلال طريقة التعدين

ملاحظة هامة جدا: هذا المقال عبارة عن ترجمة بناء على طلب بعض زوار الموقع لفقرات الملخص و المقدمة و التجارب للبحث : 

Separation of aluminum and plastic by metallurgy method for recycling waste pharmaceutical blisters

للباحثان الصينيان :

Chongqing Wang, Hui Wang*, Younian Liu
School of Chemistry and Chemical Engineering, Key Laboratory of Resources Chemistry of Nonferrous Metals, Ministry of Education,
Central South University, Changsha, 410083 Hunan, China

المنشور في مجلة:

Journal of Cleaner Production

Volume 102, 1 September 2015, Pages 378-383

الملخص

تم استخدام طريقة المعالجة المائية المعدنية لإعادة تدوير نفايات المغلفات (الشرائط) الدوائية (المغلفات الدوائية: هي المغلفات المصنوعة من الالومنيوم و البلاستيك لتغليف الحبوب و الكبسولات و المستحضرات الصيدلانية) ، حيث تم إجراء ارتشاح أو استغسال (استخلاص المكونات القابلة للذوبان من الخليط عن تلك المكونات الصلبة التي لا تقبل الذوبان بترشيحها بمذيب مناسب) لتلك المغلفات باستخدام محاليل حمض الهيدروكلوريك لفصل الألومنيوم عن بلاستيك متعدد كلوريد الفينيل PVC. و في هذا البحث تم دراسة تأثير درجة الحرارة وتركيز حمض الهيدروكلوريك ووقت التفاعل ونسبة السائل / الصلب و عمليات التقليب و التحريك على سلوك الغسول تحت ظروف ثابتة و مدى استخلاص الالومنيوم مع زيادة تلك العوامل . و توضح الآلية الحركية أنه يمكن التحكم في استغسال الألومنيوم من خلال نموذج التحكم في التفاعل الكيميائي ، وطاقة التنشيط لغسول الألومنيوم من المغلفات الدوائية هي 87.24 كيلو جول لكل مول .
و في ظل الظروف القياسية، يتم استخلاص أو استرداد الألمنيوم بنسبة تصل إلى 100٪ ، مما يعني تحقيق فصل كامل للألمنيوم و لبلاستيك متعدد كلوريد الفينيل. و تم التعرف على بلاستيك متعدد كلوريد الفينيل PVC المنقى بواسطة مطيافية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء.
كما تم تصميم مخطط يمكن من خلاله إعادة تدوير نفايات المغلفات (الشرائط) الدوائي بطريقة المعالجة المائية المعدنية ، كما يؤكد التحليل الاقتصادي جدوى إعادة تدوير نفايات المغلفات (الشرائط) الدوائية باستخدام طريقة المعالجة المائية المعدنية التي تعد تقنية صديقة للبيئة نسبيًا.

 

1. المقدمة

كان هناك قلق متنام ٍ بشأن الحجم المتزايد للنفايات البلاستيكية ، مما يؤدي إلى سلسلة من المشاكل ، مثل التلوث البيئي وهدر الموارد. و عليه فإن إعادة التدوير تُعد طريقة فعالة لإدارة النفايات البلاستيكية ، والتي تعتبر أنظف وأكثر استدامة ، من خلال تقليل كمية تصريف النفايات البلاستيكية في المجاري وإتاحة إمكانية استبدال المواد الأولية البكر في إنتاج البلاستيك (Dodbiba et al., 2008; Duval and MacLean, 2007; Radonjic, and Tominc, 2007; Ross and Evans, 2003). كما أن بعض النفايات البلاستيكية تحتوي ايضا على مبلمرات و فلزات كما هوم الحال في المغلفات (الشرائط ) الدوائية ، مما يزيد بشكل كبير من صعوبة إعادة التدوير.
و من بين العبوات الدوائية تمثل المغلفات الجزء الأكبر من السوق (Swain,1998) ، والتي توفر حماية فعالة للأدوية من حيث الوقاية من الرطوبة والضوء و أيضا حماية من الأكسجين الجوي. و تتكون المغلفات الدوائية بشكل رئيسي من أغشية بلاستيكية (80-85 بالوزن) ورقائق ألمنيوم (15-20 بالوزن) (Pilchik, 2000) ، وتتم معالجتها بطريقة التشكيل الحراري أو التشكيل البارد، و يوضح الشكل 1 المكونات الرئيسة لمغلف دوائي. كما أنه يتم استخدام أنواع مختلفة من البلاستيك للفيلم المشكل بالحرارة ، و يعد متعدد كلوريد الفينيل (PVC) هو أكثر أنواع البلاستيك استخدامًا ، نظرًا لخصائصه الكيميائية والفيزيائية والتكلفة المنخفضة (Allen, 1999; Van Dooren, 1991). و عادة ما تكون مادة التغطية عبارة عن رقائق معدنية قادرة على ضمان متانة العبوة والسماح بفتحها تحت الضغط ، و هنا تُعدّ رقائق الألومنيوم الأجدر بتلبية هذه المتطلبات.
و تُعد المغلفات (الشرائط) الدوائية أحد المكونات الرئيسة للنفايات البلاستيكية الطبية ، ويجب أخذ إعادة تدويرها في الاعتبار من أجل تحسين استدامة العملية الطبية وتقليل النفايات (Lee et al., 2002). بالإضافة إلى ذلك ، فإن التلوث بنفايات متعدد كلوريد الفينيل ويزيد من تلوث البيئة و يقصرمن عمر محرقة النفايات حيث يتولد عند حرقها غاز حمض الهيدروكلوريك الخطير ، والديوكسينات التي تحتوي على الكلورين ، وما إلى ذلك ، و علاوة على ما سبق لا يقتصر خطورة بلاستيك متعدد كلوريد الفينيل على صعوبة إعادة تدويره بل يتعدى ذلك يتقليل نسبة إعادة تدوير البلاستيك عن طريق تكوين مركبات أو التقليل من التفكك الطبيعي المواد البلاستيكية الأخرى (Ali and Siddiqui, 2005; Lungu, 2004; Park et al., 2007).

و نظرا للمخاطر البيئية فقد تم دراسة إعادة تدوير المغلفات الدوائية (WPBs) إلى ألومنيوم والبلاستيك . فقد بحث جينت وآخرون (Gente et al.، 2003، 2004) في هذا المجال حيث التفكيك إلى المكونات الأصلية بالتبريد والفصل الكهربائي للمغلفات الدوائية ، وقد ثبت أن عملية التبريد تحسن من فعالية تقليل الحجم وبالتالي تعزز من فصل الألمنيوم عن البلاستيك. و على الرغم من الحصول على نسبة عالية من البلاستيك والألمنيوم المعاد استرجاعها، إلا أنه تم استهلاك المزيد من الطاقة عن طريق التكسير بالتبريد. لذلك تم اقتراح تقنية الإذابة والترسيب لإعادة تدوير المبلمرات من مواد التعبئة والتغليف البلاستيكية ، وفي حالة التغليف للمستحضرات الصيدلانية ، كانت كمية المبلمر المعاد إسترجاعها منخفضة نسبيًا (Achilias et al. ، 2009).
و قد تم فحص إعادة تدوير نفايات لوحات الدوائر الكهربائية المطبوعة (PCBs) ، التي تشبه المغلفات الدوائية فيما يتعلق باحتوائها على الفلزات والبلاستيك كنفايات ، من خلال طرق المعالجة الحرارية المعدنية والعمليات المعدنية المائية (Cui and Zhang, 2008; Lee et al., 2007; Kim et al., 2011) ، وتقترح طرق المعالجة المائية المعدنية لاستبدال طرق المعالجة الحرارية المعدنية و التي لها عيوب عديدة مثل التوليد الكبير للنفايات السائلة ، و ميكانيكية التفاعل البطيئة ، وغير المتاحة لاستعادة جميع المعادن القيمة من نفايات متعدد كلوريد الفينيل (Kim et al. ، 2011).
في هذه الدراسة ، تم تطبيق طريقة المعالجة المائية المعدنية المائية لإعادة تدوير المغلفات الدوائية، حيث تم إجراء استغسال للمغلفات الدوائية باستخدام محلول حمض الهيدروكلوريك لفصل الألومنيوم عن متعدد كلوريد الفينيل، وتم فحص ميكانيكية التفاعل. بالإضافة إلى ذلك ، تم تحليل متعدد كلوريد الفينيل التذي تم استخلاصه و فصله بواسطة مطيافية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء FTIR.

 

2. التجارب

تم إجراء استغسال للمغلفات الدوائية بواسطة حمض الهيدروكلوريك (HCl) العادي المستخدم في المختبرات، و تم الحصول على عينات من المغلفات الدوائية من شركة Hunan Dibo Pharmaceuticals Co. Ltd و التي مقرها في جمهورية الصين الشعبية و تحتوي تلك المغلفات على 14٪ بالوزن ألومنيوم و 86٪ بالوزن بلاستيك PVC. و قد تم تقطيع عينات المغلفات الدوائية إلى قطع يتراوح حجمها 1 سم × 2 سم. و كان حمض الهيدروكلوريك المستخدم في ترشيح المغلفات الدوائية من درجة كاشف reagent grade و تم استخدامه كما على طبيعته . و أيضا تم استخدام التحليل الطيفي باستخدام مطيافية للحصول على معدل ارتشاح أو استغسال الألومنيوم Al ، وتحليل بلاستيك متعدد كلوريد الفينيل الذي تم فصله.

2.1. اختبارات الاستغسال

تم إجراء اختبارات الاستغسال في دورق مخروطي مع محلول حمض الهيدروكلوريك ، وتم التحكم في درجة الحرارة من خلال مجس حراري باستخدام حمام مائي كهربائي يمكن التحكم بدرجة حرارته إلكترونيا (DK-8D, Shanghai Medical Thermostatic Manufacture, PR China). تم إجراء عملية التقليب باستخدام مقلب ميكانيكي (Jy2002, Hangzhou Instrument Electrics Co., Ltd, PR China). و بعد اختبارات الاستغسال، تم الحصول على محلول الراشح من خلال الترشيح ، وتم تحديد محتوى الراشح من الألومنيوم باستخدام التحليل الطيفي المرئي.

 

2.2. تحليل الطيفي الضوئي ومطيافية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء

تم قياس محتوى الألومنيوم باستخدام مطياف الامتصاص فوق البنفسجي (Unicam UV500, Thermo Electron Corporation) ، و تم استخدام chromazurol S ككاشف مولد لوني chromogenic . تمت إضافة الرائق من محلول الغسول (2 مل) إلى دورق حجمي سعة 50 مل ، متبوعًا بـ 2 مل 0.1٪ CAS ومحلول منظم حمض الخليك/ خلات الصوديوم عند درجة حموضة 5.5. و من ثم تم إضافة الماء المقطر للحصول على حجم إجمالي قدره 50 مل. و بعد 5 دقائق من التفاعل اللوني ، تم تحديد امتصاصية المحلول المحضر ، وتم حساب محتوى الألومنيوم على أساس المنحنى القياسي لأيون الألومنيوم ⁺Al³. علاوة على ما سبق، تم تحديد كمية البلاستيك PVC المنفصل عن طريق مطيافية تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء باستخدام مطياف تحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء من نوع (Nicolet Magua Corporation, USA) في المنطقة الموجية بين 4000 و 400 سم^-1 ، بدقة 4 سم^-1.

 

 

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات العاملة بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play

1 – تطبيق ملصقات الجدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرو في نفس الوقت كل عنصر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2

 

2 – تطبيق ملصقات كيميائية: ملصقات بتصميم جميل جدا للكواشف و الأدلة و الزجاجيات المستخدمة في المختبر و كذلك ملصقات و بطاقات لخزانات حفظ المواد و الأدوات الزجاجية .

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir

 

3 – إذا كنت تواجه صعوبة في تحضير المحاليل الكيميائية الأكثر شيوعا في مختبرات الكيمياء و الاحياء، فهذا التطبيق سوف يساعدك كثيرا في تحضير المحاليل :