vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2019-55-4-415-421vestich-438Research ArticleАНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯANALYTICAL CHEMISTRYОпределение состава пиролизной воды, образующейся в процессе термической переработки автомобильных шинDetermination of pyrolytic water composition forming during thermal processing of automobile tyresЛещёвС. М.LeschevS. M.

Лещёв Сергей Михайлович – доктор химических наук, профессор

ул. Ленинградская, 4, 220000, Минск

Sergei M. Leschev – D. Sc. (Chemistry), Professor. 

4, Leningradskaia Str., 220000, Minsk

Leschev.sergey54@gmail.comГенароваТ. Н.HenaravaT. M.

Генарова Татьяна Николаевна – научный сотрудник Института тепло-и массообмена им. А. В. Лыкова; аспирант БГУ

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск; ул. Ленинградская, 4, 220000, Минск

Tatsiana M. Henarava – Researcher. A.V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute; Postgraduate Student, Belarusian State University 

15, Brovki Str., 220072, Minsk

tatianasusliako@mail.ruСавчинВ. В.SauchynV. V.

Савчин Василий Васильевич – кандидат технических наук, зав. лабораторией

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Vasili V. Sauchyn – Ph. D. (Engineering), Head of the Labоratory

15, Brovki Str., 220072, Minsk

sauchyn@itmo.byЛеончикА. И.LiavonchykA. I.

Леончик Александр Игоревич – научный сотрудник

ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Aleksandr I. Liavonchyk – Researcher. A.V. Luikov Heat and Mass Transfer 

15, Brovki Str., 220072, Minsk

Ita1661@mail.ruБелорусский государственный университетBelarusian State UniversityИнститут тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова Национальной академии наук Беларуси; Белорусский государственный университетA.V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of Belarus; Belarusian State UniversityИнститут тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова Национальной академии наук БеларусиA.V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of Belarus201906122019554415421Copyright © Лещёв С.М., Генарова Т.Н., Савчин В.В., Леончик А.И., 20192019Лещёв С.М., Генарова Т.Н., Савчин В.В., Леончик А.И.Leschev S.M., Henarava T.M., Sauchyn V.V., Liavonchyk A.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/438

Предложен способ определения химического состава пиролизной воды, получаемой при пиролизе изношенных автомобильных шин в шнековом термолизном реакторе в среде азота и водяного пара. Способ количественного определения веществ основан на предварительной экстракции компонентов пиролизной воды хлороформом в присутствии сульфата аммония с последующим хромато-масс-спектрометрическим анализом с использованием метода абсолютной калибровки. Показано, что общее содержание основных компонентов, сумма площадей пиков которых на хроматограмме составила не менее 95 % от общей площади идентифицированных пиков компонентов и 65 % от общей суммы всех пиков хроматограммы, равно 0,90 г/дм3, из них капролактама – 46 %, анилина – 17, бензонитрила – 6, циклогексанона – 5, бензотиазола – 4,9, 2,4-диметилхинолина – 4,6, о-крезола – 2,8, п-крезола – 2,6, фталимида – 2,5 %. На хроматограмме регистрируется 93 пика, из них идентифицированы 27 пиков, включая 9 упомянутых основных компонентов. Методом ИК Фурье-спектроскопии подтверждена природа функциональных групп указанных соединений. В системе гексан–вода определены константы распределения 12 компонентов пиролизной воды: циклогексанона, анилина, бензонитрила, ои п-крезола, 2,5-диметилфенола, бензойной кислоты, бензотиазола, капролактама, 1-метил-изохинолина, 2,4-диметилхинолина, фталимида. С использованием диссоциативной экстракции показано, что на хроматографические пики некоторых компонентов могут накладываться пики минорных компонентов. 

The study of the chemical composition of water formed during pyrolysis of waste tyres was made. The obtained pyrolytic water was characterized by FT-IR techniques, gas chromatography-mass spectrometry, dissociation extraction and a distribution chromatography method. It was found out that pyrolytic water consists of about 93 compounds, from which 27 compounds were identified by GC-MS method. Quantitative analysis established that total content of compounds is up 0,90 g/dm3, from which caprolactam – 46 %, cyclohexanone – 5, aniline – 17, benzonitrile – 6, о-cresol – 2,6, p-cresol – 2,8, benzothyazole – 4,9, 2,4-dimethylquinoline – 4,6, phthalimide – 2,5 %. By dissociative extraction of organic acids and bases it was shown that peaks of some components of chromatogram contain minor components. Distribution coefficients in hexane-water system of cyclohexanone, aniline, benzonitrile, о-cresol, p-cresol, 2,5-dimethylphenol, benzoic acid, benzothyazole, caprolactam, 1-methyl-isoquinoline, 2,4-dimethylquinoline and phthalimide were defined.

пиролизная водапиролиз автомобильных шинхромато-распределительный методдиссоциативная экстракцияpyrolytic waterpyrolysis of automobile tyresdistribution chromatography methoddissociation extractionReferencesQuek, A. Liquefaction of waste tires by pyrolysis for oil and chemicals – a review / A. Quek, R. Balasubramanian // J. Anal. Appl. Pyrolysis. – 2013. – Vol. 101. – P. 1–16. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2013.02.016Quek A., Balasubramanian R. Liquefaction of waste tires by pyrolysis for oil and chemicals – a review. Journal of Analy¬ tical and Applied Pyrolysis, 2013, vol. 101, pp. 1–16. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2013.02.016Nkosi, N. A review and discussion of waste tyre pyrolysis and derived products proceedings / N. Nkosi, E. Muzenda // The World Congress on Engineering–2014. – July 2014. – London, U.K. – Vol. II. – P. 979–985.Nkosi N., Muzenda E. A review and discussion of waste tyre pyrolysis and derived products proceedings. The World Congress on Engineering–2014. Vol. II. London, U.K., July 2014, pp. 979–985.Kalitko, U. Tire scrap pyrolysis recycling by steaming way: heat-mass balance solutions and developments / U. Kalitko, M. Chun Yao Wu // Pyrolysis: Types, Processes. Pyrolysis: Types, Processes, Industrial Sources and Products. – NY: Nova Science Publishers, 2009. – P. 79–115.Kalitko U., Chun Yao Wu M. Tire scrap pyrolysis recycling by steaming way: heat-mass balance solutions and developments. Pyrolysis: Types, Processes. Pyrolysis: Types, Processes, Industrial Sources and Products. NY, Nova Science Publishers, 2009, pp. 79–115.Петренко, Т. В. Пиролиз резиновой крошки / Т. В. Петренко, Ю. А. Новичков // Твердые бытовые отходы. – 2007. – Т. 4, № 10. – С. 6–9.Petrenko T. V., Novichkov Yu. A. Pyrolysis of rubber crumb. Tverdye bytovye othody [Municipal Solid Waste], 2007, vol. 4, no. 10, pp. 6–9 (in Russian).Anku, W. Phenolic Compounds in Water: Sources, Reactivity, Toxicity and Treatment Methods / W. Anku, M. Mamo, P. Govender // Phenolic Compounds – Natural Sources, Importance and Applications. – 2017. – P. 419–443. https://doi.org/10.5772/66927Anku W., Mamo M., Govender P. Phenolic Compounds in Water: Sources, Reactivity, Toxicity and Treatment Methods. Phenolic Compounds – Natural Sources, Importance and Applications, 2017, pp. 419–443. https://doi.org/10.5772/66927Ложечник, А. В. Исследование пиролиза резины в шнековом реакторе / А. В Ложечник, В. В. Савчин // ИФЖ. – 2016. – Т. 89, № 6. – С. 1504–1508.Lozhechnik A. V., Savchin V. V. Pyrolysis of rubber in a screw reactor. Journal of Engineering Physics and Thermo¬ physics, 2016, vol. 89, no. 6, pp. 1482–1486. https://doi.org/10.1007/s10891-016-1517-2Лещев, С. М. Метод групповых инкрементов как способ обогащения данных по экстракции органических веществ и оценки влияния внутримолекулярных эффектов на их экстракцию из водных растворов / Лещев С. М., Зайдель А. В., Заяц М. Ф. // Химия новых материалов и биологически активных веществ: под ред. Д. В. Свиридова. Минск : ИЦ БГУ. – 2016. – C. 135–151.Leshchev S. M., Zajdel’ A. V., Zayats M. F. Group increment method as a way of enriching data on the extraction of organic substances and assessing the effect of intramolecular effects on their extraction from aqueous solutions. Himiya novyh materialov i biologicheski aktivnyh veshchestv [Chemistry of new materials and biologically active substances]. Minsk, BSU Publishing Center, 2016, pp. 135–151 (in Russian).Экстракция органических неэлектролитов н-гексаном из водных растворов гидрофосфата и ацетата калия / С. М. Лещев [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2019. – Т. 55, № 2. – С. 149–155. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-2-149-155Leshchev S. M., Mikhniuk O. N., Nemkevich A.V., Furs S. F. Extraction of organic non-electrolytes with n-hexane from aqueous solutions of dipotassium phosphate and potassium acetate. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2019, vol. 55, no. 2, pp. 149–155 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-2-149-155Лещев, С. М. Константы распределения низших спиртов, ацетона и этилацетата в системах н-гексан-водные растворы неорганических солей и природа эффекта высаливания / С. М. Лещев, М. Ф. Заяц // Журн. физ. химии. – 2012. – Т. 86, № 6. – С. 1072–1076.Leshchev S. M., Zayats M. F. Distribution constants of lower alcohols, acetone, and ethyl acetate in n-hexane-aqueous solutions of inorganic salt systems and the nature of the salting-out effect. Russian Journal of Physical Chemistry A, 2012, vol. 86, no. 6, pp. 1072–1076. https://doi.org/10.1134/s0036024412060167Pyrolytic oil on the basis of wood and the antioxidant properties of its water-soluble and -insoluble fraction / G. Dobele [et al.] // J. Anal. Appl. Pyrolysis. – 2009. – Vol. 85. – P. 81–86. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2008.12.006Dobele G., Dizhbite T., Urbanovich I., Andersone A., Ponomarenko J., Telysheva G. Pyrolytic oil on the basis of wood and the antioxidant properties of its water-soluble and -insoluble fraction. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2009, vol. 85, pp. 81–86. https://doi.org/10.1016/j.jaap.2008.12.006Rofiqul, M. Innovation in Pyrolysis Technology for Management of Scrap Tire: Solution of Energy and Environment / M. Rofiqul Islam, M. Parveen, H. Haniu, M. R. Islam Sarker International // J. of Environmental Science and Development. – 2010. – Vol. 1, N 1. – P. 89–96. https://doi.org/10.7763/ijesd.2010.v1.18Rofiqul Islam M., Parveen M., Haniu H., Islam Sarker M. R. Innovation in Pyrolysis Technology for Management of Scrap Tire: Solution of Energy and Environment. Journal of Environmental Science and Development, 2010, vol. 1, no. 1, pp. 89–96. https://doi.org/10.7763/ijesd.2010.v1.18Заяц, М. Ф. Хромато-распределительный метод идентификации пестицидов в их смесях и сельскохозяйственной продукции / М. Ф. Заяц, С. М. Лещев // Журн. аналит. химии. – 2018. – Т. 73, № 5. – С. 377–388.Zayats M. F. Leshchev S. M. A Distribution Chromatography Method for the Identification of Pesticides in Their Mixtures and Agricultural Products. Journal of analytical chemistry. 2018, vol. 73, no. 5, pp. 486–496. https://doi.org/10.1134/s1061934818050143

The authors declare that there are no conflicts of interest present.