2026 / Том 11, № 2 (2026) [ ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ]

Конюхов В.Ю., Опарина Т.А., Зуев С.М., Мурга Н.Л.

Страницы: 179-188

https://doi.org/10.21285/2500-1582-2026-11-2-179-188

EDN:JMMHYK

Аннотация

Жидкие отходы лакокрасочных производств, представляющие собой смеси отработанных органических растворителей, промывочных жидкостей и некондиционной продукции, являются крупнотоннажными токсичными отходами. Их сжигание или захоронение ведет к необратимой потере ценных вторичных ресурсов и наносит ущерб окружающей среде. Цель работы – экспериментальное обоснование возможности рекуперации целевых компонентов из таких отходов методом ректификационной дистилляции для возврата в производственный цикл. Объектами исследования служили пробы жидких отходов, отобранные на промышленном лакокрасочном заводе (г. Иркутск). Основным методом переработки выбрана дробная дистилляция в присутствии ректификационной насадки. Эксперименты проводились на лабораторной установке, включающей перегонный куб, ректификационную колонну эффективностью пять теоретических тарелок, дефлегматор и узел отбора фракций. Процесс вели в интервале температур 60–180 °C при атмосферном давлении. Исходный состав и качество полученных фракций анализировали методами газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) и ИК-спектроскопии. Установлено, что основными компонентами исходных отходов являются толуол (25–30 %), ксилолы (20–25 %), этилбензол (8–10 %), бутанол (5–7 %), ацетон (3–5 %), а также смолистые вещества и взвешенные частицы пигментов (до 15 %). В результате оптимизации режимов перегонки (скорость нагрева куба 1–2 °C/мин, флегмовое число 3–4) получены три основные товарные фракции: легкокипящая (Ткип. 56–68 °C) – преимущественно ацетон и этилацетат, среднекипящая (Ткип. 100–120 °C) – толуол и бутанол, высококипящая (Ткип. 135–155 °C) – смесь ксилолов и этилбензола. Степень извлечения суммарной фракции ароматических углеводородов, пригодной для повторного использования в качестве растворителя, составила 71,5 % от массы исходных отходов. Чистота выделенного концентрата толуола превысила 92 %, что соответствует техническим условиям на марку А. Кубовый остаток (≈25 % массы) представляет собой концентрированную смолу с высоким содержанием нелетучих компонентов. Доказана принципиальная возможность и высокая эффективность применения метода ректификационной дистилляции для переработки жидких отходов лакокрасочных материалов с целью рекуперации дорогостоящих органических растворителей. Внедрение данной технологии на предприятии позволит не только снизить экологическую нагрузку за счет сокращения объема захоронения отходов, но и получить экономический эффект от замещения первичных растворителей вторичными. Дальнейшие исследования должны быть направлены на разработку технологии переработки кубового остатка.

Ключевые слова:

лакокрасочные отходы, рекуперация растворителей, дистилляция, ректификация, ресурсосбережение, циркулярная экономика, утилизация

Библиографический список:

1. Smith R.J., Johnson M.T. Characterization and management of paint industry wastes: A global review // Journal of Hazardous Materials. 2020. Vol. 398. P. 122–135. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.122954.
2. Петров В.К., Сидоров А.Н. Анализ методов утилизации отходов лакокрасочных производств в Российской Федерации // Экология и промышленность России. 2021. N 3. С. 32–37. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-3-32-37
3. European Commission. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Production of Polymers. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2022. 850 p. https://doi.org/10.2760/02707
4. Chen X., Liu Y., Wang Z. Circular economy strategies for solvent waste management in the coating industry: A review // Resources, Conservation and Recycling. 2023. Vol. 189. P. 106742. https://doi.org/10.1016/ j.resconrec.2022.106742.
5. Лазуткина Ю.С., Горелова О.М. Разработка технологии утилизации отходов органических растворителей // Ползуновский вестник. 2022. Т. 2. N 4. С. 77–83. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2022.4.2.010. EDN: PNMRUV.
6. Green D.W., Southard M.Z. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook. New York: McGraw-Hill Education, 2018. 2272 p.
7. Kumar R., Singh S. Distillation technology for solvent recovery from industrial waste: A case study // Chemical Engineering and Processing - Process Intensification. 2021. Vol. 162. P. 108330. https://doi.org/10.1016/j.cep.2021.108330.
8. Лазуткина Ю.С., Горелова О.М. Разработка технологии утилизации отходов органических растворителей // Ползуновский вестник. 2022. Т. 2. N 4. С. 77–83. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2022.4.2.010. EDN: https://elibrary.ru/PNMRUV.
9. Lee J.H., Kim H.S. Recovery of mixed solvents from paint sludge using batch distillation // Korean Journal of Chemical Engineering. 2022. Vol. 39. N. 4. P. 912–919. https://doi.org/10.1007/s11814-021-0945-3.
10. Кузнецов М.И., Орлова Т.С. Разработка технологии рекуперации толуола из отходов производства ЛКМ // Башкирский химический журнал. 2020. Т. 27. № 2. С. 78–82. https://doi.org/10.17122/bcj-2020-2-78-82.
11. Garcia M., Fernandez R. Solvent recovery in the automotive paint industry: Economic and environmental assessment // Journal of Cleaner Production. 2023. Vol. 385. P. 135–678. https://doi.org/10.1016/ j.jclepro.2022.135678.
12. Nakamura T., Saito K. Efficient separation of paint solvents by extractive distillation // Separation and Purification Technology. 2021. Vol. 275. P. 119–234. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119234.
13. Селиванова С.В., Чусов А.Н. Обращение с отходами производства и потребления. Подготовка статистической отчетности.  Санкт-Петербург: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС,  2021. 187 с.  ISBN:  978-5-7422-7454-4.
14. Kirchherr J., Yang N., Schulze-Spüntrup F., [et al]. Barriers to the circular economy in European small and medium-sized enterprises // Business Strategy and the Environment. 2023. Vol. 32. N. 1. P. 150–165. https://doi.org/10.1002/bse.3123.
15. Филимонова О.Н. Переработка и применение кубовых остатков ректификации стирола // Успехи современного естествознания. 2010. N 2. С. 115–117. EDN: KYRGYN.
16. Czajczyńska D., Anguilano L., Ghazal H., [et al]. Potential of pyrolysis for the recovery of energy and materials from waste paints // Energy. 2022. Vol. 244. P. 123–135. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.123135. Williams P.T. Pyrolysis of waste plastics and other organic materials. Plastic Waste and Recycling. Academic Press, 2020. P. 321–352. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-817880-5.00012-7.
17. Борисов Д.Н., Яковлев В.А. Совместная переработка тяжелых нефтяных остатков и полимерных отходов // Нефтехимия. 2021. N 5. С. 643–652. https://doi.org/10.31857/S0028242121050089.
18. Ansari K.B., Hassan S.Z., Bhoi R., [et al]. Valorization of paint industry waste: A review // Journal of Material Cycles and Waste Management. 2023. Vol. 25. P. 255–273. https://doi.org/10.1007/s10163-022-01536-2.
19. Gmehling J., Kleiber M., Kolbe B., [et al]. Chemical Thermodynamics for Process Simulation. Weinheim: Wiley-VCH, 2019. 800 p. https://doi.org/10.1002/9783527809479.

Файлы:

• article_05_0.pdf (скачать | просмотреть) - скачано 3 раза