Пиролиз отработанной макулатурной бумаги и прогнозирование образования отдельных токсичных компонентов и частиц в газовой фазе

Осуществлен учет бумажных отходов в отдельных образовательных структурных подразделениях Кыргызско-Турецкого университета «Манас» (инженерный и естественно-научный факультеты: 760 студентов и 90 человек - профессорско-преподавательский состав и административный персонал). Показано, что в течение шести месяцев текущего учебного года собрано 190 кг макулатурной бумаги, и в дальнейшем они возращены для повторного использования, после чего предусмотрен пиролиз при низких (773 К), средних (1073 К) и высоких (1173 К) температурах. Установлена химическая матрица макулатурной бумаги, которая состоит из 70 % целлюлозы, 3,5 % клея, 10 % каолина, 4 % крахмала, смесей 0,5 полигексаметиленгуанидина и 0,5 % диметил-бензилалкиламмония и 11,5 % воды, и составлена химическая формула бумаги: (C6H10O5 - 70) + + (CCOOH - 3,5) + (Al2O3Si2O4H4O2 - 10) + H - 4) + (CyHN - 0,5) + + (CH3CH3CH2C6H5NCI - 0,5) + (H2O - 11,5). Элементный состав бумаги включает (моль/кг): C - 30,209, H - 64,339, O - 32,921, Al - 0,775, Si - 0,775, N - 0,136, Cl - 0,029. Осуществлены расчеты при максимуме энтропии системы (давление 0,1 МПа). Определены физико-химические и термодинамические параметры, а также равновесные концентрации низкомолекулярных компонентов и частиц, образующихся при пиролизе макулатурной бумаги. Установлено, что при деструкции бумаги образуются токсичные хлор и азотсодержащие компоненты и частицы типа: Cl, CH3Cl, HClCO, AlCl3, HCl, C2HCl, AlOHCl, ClCO, C2H3Cl, AlCl, AlOHCl2, CH2C, C2H5Cl, AlCl2, NH3, C3HN, C2N2, C5HN, N2, HCN, N2C, NH2, HNC, ClCN; а также образуются простые и сложные углеводороды: метан - CH4, этан - C2H6, пропан - C3H8 этилен - C2H4, ацетилен - C2H2, муравьиный альдегид - CH2O, бензол - C6H6. С увеличением температуры процесса пиролиза содержание конденсированного углерода (сажи) в газовой фазе уменьшается, т.е. идет интенсивная газификация (H2, СО) с выгоранием сажи при участии воды. Концентрация диоксида углерода и метана в газовой фазе с увеличением температуры процесса пиролиза бумаги уменьшается