Определение состава пиролизной воды, образующейся в процессе термической переработки автомобильных шин

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. 

1. Quek, 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.2013.02.016

2. Nkosi, 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.

3. 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.

4. Петренко, Т. В. Пиролиз резиновой крошки / Т. В. Петренко, Ю. А. Новичков // Твердые бытовые отходы. – 2007. – Т. 4, № 10. – С. 6–9.

5. 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/10.5772/66927

6. Ложечник, А. В. Исследование пиролиза резины в шнековом реакторе / А. В Ложечник, В. В. Савчин // ИФЖ. – 2016. – Т. 89, № 6. – С. 1504–1508.

7. Лещев, 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.

8. 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/10.29235/1561-8331-2019-55-2-149-155

9. Лещев, 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.

10. Pyrolytic 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.2008.12.006

11. Rofiqul, 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.v1.18

12. Заяц, 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.