2017-11-05, 21:40 (Questo messaggio è stato modificato l'ultima volta il: 2017-11-06, 21:39 da zodd01.)
Buonasera a tutti,
come già si è capito da miei altri post, trasformare rifiuti in risorse è uno dei miei interessi. Oggi vi porto la preparazione dello stirene per pirolisi del comune polistirene per imballaggi. La reazione coinvolta è una semplice depolimerizzazione ed la configurazione quella di una distillazione semplice.
Occorrente
- Polistirene
- Diclorometano
- Forno da campo
- Vetreria per distillazione semplice
Svolgimento
In un becher da 400 ml sono versati 100 ml di DCM e a porzioni aggiunti 28 g di polistirene espanso. La soluzione frizza con l'aggiunta e si raffredda molto. Si ottiene una melma biancastra che viene versata dentro un pallone a tre colli e montata una apparecchiatura per distillazione semplice. A fiamma molto bassa viene recuperato il solvente, circa 75 ml e dopo averlo messo da parte si inizia la pirolisi alzando la fiamma al massimo. Si ha la formazione di densi fumi bianchi che vengono condensati in un pallone da 100 ml. Si controlla l'andamento della pirolisi osservando il consumo graduale della massa fusa dentro la caldaia. Dopo 20 minuti circa la reazione è terminata.
Rimangono residui carboniosi nelle caldaia che mi costeranno diversa fatica per toglierli mentre il prodotto grezzo è un distillato oleoso arancione scuro che viene sottoposto a nuova distillazione semplice, prima in bagno d'acqua e poi in bagno d'olio.
Distinguo tre frazioni, di cui l'ultima è in maggior parte lo stirene desiderato:
1a: 55 - 57 °C
2a: 83 - 85 °C
3a: 140 - 142 °C
Caratterizzazione
Il prodotto è veramente stirene ? La letteratura che ho consultato assicura che il prodotto principale è lo stirene ma sono presenti anche alchilbenzeni, alchilstireni, oligomeri dello stirene, alcani.
Il nostro prodotto si presenta come un liquido incolore dall'odore molto penetrante che ricorda in una certa misura il toluene e questo è in accordo col Merck.
Ha una d20 = 0,918 g\ml mentre il Merck ne riporta una di 0,9059 g\ml la quale ci si avvicina molto e lo scarto può essere dovuto oltre alla minore risoluzione della mia misura anche a una esigua presenza di impurezze. Riguardo al p.eb. abbiamo visto che ho raccolto la frazione passante a 140 - 142°C, il Merck dà come p.eb. 143- 145 °C.
Non mi è stato possibile invece misurare l'indice di rifrazione poichè il prodotto va fuori scala del mio rifrattometro il quale arriva a 80 brix equivalenti a un n20= 1,4907. Tuttavia è un risultato coerente col Merck Index che dà allo stirene un n20\D= 1,5463, cioè ben oltre gli 80 brix del mio rifrattometro. Se avessi ottenuto un valore entro il range di misura del mio strumento allora sarei stato certo il prodotto non essere stirene.
Un' altra caratterizzazione sono stati dei test di infiammabilità. La prima frazione non era per niente infiammabile, la seconda poco, lo stirene invece molto e produce abbondanti fumi neri.
Risultati e discussione
La resa di grezzo è 32 ml mentre lo stirene è di 11 ml pari a 10,10 g e pari al 36,06% ma io sono convinto si possa ottenere di più. Durante la distillazione del prodotto crudo, dopo aver scartato le prime due frazioni, mentre raccoglievo quella a 140 - 142 °C ho alzato il sistema e all'improvviso la temperatura del vapore è scesa a 120°C e non distillava più nulla. Ho atteso una decina di minuti e poi ho deciso di staccare. Non so perchè è successo questo magari se non lo avessi toccato avrei raccolto di più. Nella caldaia rimangono ancora una quindicina di ml di prodotto grezzo arancione molto scuro che ho deciso di conservare.
Se ci pensate bene lo stirene è un substrato di partenza per molti altri composti. Se ne può fare il glicole, il quale può essere a sua volta trasformato ad acido mandelico o benzoilglicolico. Lo si può ossidare completamente ad acido benzoico o parzialmente, se ci si riesce, a benzaldeide. Se ne possono fare degli eteri tramite reazione con alcol e acido solforico, senza dimenticare le reazioni classiche di alogenazione, addizione di acidi alogenidrici ecc...
Siamo partiti da un rifiuto, un materiale a costo zero e con una reazione e un setup semplice alla portata di ogni homelab otteniamo un composto base per molti altri.
Riporto pure un simpatico avvenimento accadutomi. Mentre distillavo il grezzo sentivo un crack crack, era il polistirene rimasto nel becher iniziale che una volta evaporato il DCM si staccava a foglietti dalle pareti del recipiente. Mi ha ricordato che il polistirene è idrofobo mentre il vetro è idrofilo e quindi l'adesione dell'uno sull'altro non è molto forte.
Riferimenti e bibliografia
- Merck Index 12 ma edizione
- US Patent 2359212
- Tesi di dottorato UNIPD " FEEDSTOCK RECYCLING DI PLASTICHE:
RECUPERO DI MONOMERO DA POLIETILENE E POLISTIRENE
MEDIANTE TRATTAMENTI TERMICI " - Micol della Zassa
- https://www.youtube.com/watch?v=6tEs7P6UUVQ&t=734s
come già si è capito da miei altri post, trasformare rifiuti in risorse è uno dei miei interessi. Oggi vi porto la preparazione dello stirene per pirolisi del comune polistirene per imballaggi. La reazione coinvolta è una semplice depolimerizzazione ed la configurazione quella di una distillazione semplice.
Occorrente
- Polistirene
- Diclorometano
- Forno da campo
- Vetreria per distillazione semplice
Svolgimento
In un becher da 400 ml sono versati 100 ml di DCM e a porzioni aggiunti 28 g di polistirene espanso. La soluzione frizza con l'aggiunta e si raffredda molto. Si ottiene una melma biancastra che viene versata dentro un pallone a tre colli e montata una apparecchiatura per distillazione semplice. A fiamma molto bassa viene recuperato il solvente, circa 75 ml e dopo averlo messo da parte si inizia la pirolisi alzando la fiamma al massimo. Si ha la formazione di densi fumi bianchi che vengono condensati in un pallone da 100 ml. Si controlla l'andamento della pirolisi osservando il consumo graduale della massa fusa dentro la caldaia. Dopo 20 minuti circa la reazione è terminata.
Rimangono residui carboniosi nelle caldaia che mi costeranno diversa fatica per toglierli mentre il prodotto grezzo è un distillato oleoso arancione scuro che viene sottoposto a nuova distillazione semplice, prima in bagno d'acqua e poi in bagno d'olio.
Distinguo tre frazioni, di cui l'ultima è in maggior parte lo stirene desiderato:
1a: 55 - 57 °C
2a: 83 - 85 °C
3a: 140 - 142 °C
Caratterizzazione
Il prodotto è veramente stirene ? La letteratura che ho consultato assicura che il prodotto principale è lo stirene ma sono presenti anche alchilbenzeni, alchilstireni, oligomeri dello stirene, alcani.
Il nostro prodotto si presenta come un liquido incolore dall'odore molto penetrante che ricorda in una certa misura il toluene e questo è in accordo col Merck.
Ha una d20 = 0,918 g\ml mentre il Merck ne riporta una di 0,9059 g\ml la quale ci si avvicina molto e lo scarto può essere dovuto oltre alla minore risoluzione della mia misura anche a una esigua presenza di impurezze. Riguardo al p.eb. abbiamo visto che ho raccolto la frazione passante a 140 - 142°C, il Merck dà come p.eb. 143- 145 °C.
Non mi è stato possibile invece misurare l'indice di rifrazione poichè il prodotto va fuori scala del mio rifrattometro il quale arriva a 80 brix equivalenti a un n20= 1,4907. Tuttavia è un risultato coerente col Merck Index che dà allo stirene un n20\D= 1,5463, cioè ben oltre gli 80 brix del mio rifrattometro. Se avessi ottenuto un valore entro il range di misura del mio strumento allora sarei stato certo il prodotto non essere stirene.
Un' altra caratterizzazione sono stati dei test di infiammabilità. La prima frazione non era per niente infiammabile, la seconda poco, lo stirene invece molto e produce abbondanti fumi neri.
Risultati e discussione
La resa di grezzo è 32 ml mentre lo stirene è di 11 ml pari a 10,10 g e pari al 36,06% ma io sono convinto si possa ottenere di più. Durante la distillazione del prodotto crudo, dopo aver scartato le prime due frazioni, mentre raccoglievo quella a 140 - 142 °C ho alzato il sistema e all'improvviso la temperatura del vapore è scesa a 120°C e non distillava più nulla. Ho atteso una decina di minuti e poi ho deciso di staccare. Non so perchè è successo questo magari se non lo avessi toccato avrei raccolto di più. Nella caldaia rimangono ancora una quindicina di ml di prodotto grezzo arancione molto scuro che ho deciso di conservare.
Se ci pensate bene lo stirene è un substrato di partenza per molti altri composti. Se ne può fare il glicole, il quale può essere a sua volta trasformato ad acido mandelico o benzoilglicolico. Lo si può ossidare completamente ad acido benzoico o parzialmente, se ci si riesce, a benzaldeide. Se ne possono fare degli eteri tramite reazione con alcol e acido solforico, senza dimenticare le reazioni classiche di alogenazione, addizione di acidi alogenidrici ecc...
Siamo partiti da un rifiuto, un materiale a costo zero e con una reazione e un setup semplice alla portata di ogni homelab otteniamo un composto base per molti altri.
Riporto pure un simpatico avvenimento accadutomi. Mentre distillavo il grezzo sentivo un crack crack, era il polistirene rimasto nel becher iniziale che una volta evaporato il DCM si staccava a foglietti dalle pareti del recipiente. Mi ha ricordato che il polistirene è idrofobo mentre il vetro è idrofilo e quindi l'adesione dell'uno sull'altro non è molto forte.
Riferimenti e bibliografia
- Merck Index 12 ma edizione
- US Patent 2359212
- Tesi di dottorato UNIPD " FEEDSTOCK RECYCLING DI PLASTICHE:
RECUPERO DI MONOMERO DA POLIETILENE E POLISTIRENE
MEDIANTE TRATTAMENTI TERMICI " - Micol della Zassa
- https://www.youtube.com/watch?v=6tEs7P6UUVQ&t=734s
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