Transcript Hemodinamika zagadjivaca 10.ppt

Хемодинамика загађивача- предавање 10
15. ХЕМОДИНАМИКА СИНТЕТСКИХ ПОЛИМЕРА
сагоревање
- полимери- углавном органски
- као и већина органских супстанци сагоревају ако је Т° довољно ↑
- сагоревање- начин деградације
- добијају се дим, у неким случајевима и токсични гасови
- HCl, HCN, CO, HNO3
- добија се и чврст остатак
- сагоревање у два чина
- први: раст Т° полимера доводи до цепања полимерних веза
- стварају се мали, лакоиспарљиви молекули
- долази до топљења, мали молекули дифундују кроз остатак
материјала
- напуштају пластику, одлазе у околину
1
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- сагоревају у контакту са ваздухом (други чин)
- ово сагоревање производи топлоту која се враћа у полимер
- за многе термопластичне полимере- самоодржив процес
- траје док се стварају испарљиве материје
2
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- постоје и термостабилни полимери
- умрежени су, нема кретања малих молекула
- загревање може чак да узрокује повећање степена умрежавања
- …и мању могућност кретања малих молекула са временом
- мали испарљиви молекули при сагоревању- најчешће резултат
елиминације или деполимеризације
- деполимеризација- обрнута полимеризацијa, стварају се
мономери
3
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- деполимеризација: полиметилметакрилат,
полиоксиметилен,
полистирен,
- елиминација- PVC
- при сагоревању PVC- развијање HCl
- остаје систем конјугованих двоструких веза- узрок боје
- полиетилен, полипропилен- оба механизма
4
Хемодинамика загађивача- предавање 10
биодеградација
- за биодеградацију су неопходни ензими микроорганизама
- примена већине синтетских полимера заснована је на повећаној
отпорности у поређењу са природним полимерима
- непожељно да нпр. пластични омотачи телефонских каблова
буду лако разградиви
- већина синтетских полимера који се данас користе- биоотпорни
- природни полимери се разграђују хидролизом и/или оксидацијом
- биоразградиви синтетски полимери имају хидролизабилне
функционалне групе
- естерска, амидска, уретанска
- алифатични полиестри су међу
најразградивијим
- због естерске групе, али и флексибилног главног ланца
5
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- флексибилност дозвољава везивање за активно место ензима
- разградиви хируршки шавови- полигликолна киселина
- омотач лекова- поликапролактон
- термопластични материјали од поликапролактона за 12 месеци у
земљишту потпуно деградирају
- м.о. их користе за раст, добијају се биомаса, CO2 и H2O
- полиестри са ароматским прстеновима (полиетилентерефталат
PET), су слабије разградиви од
алифатичних полиестера
6
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- ароматски прстенови смањују флексибилност главног ланца
- смањена флексибилност разлог за мањy биодеградабилност и
полиамида
- у већини земаља најчешће употребљавани полимери су они без
хидролизабилних група
- полиетилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирен
- ови полимери јако биорезистентни
- CH су деградабилни до Мw од око 500 (n-C35)
- за веће алкане, биодеградација је практично непостојећа
- разгранатост смањује биодеградацију
- како код полимера постоји дистрибуција молекулске масе око оне
која је средња за полимерну масу, део ипак деградира
- фракција већа од 35 C је инертна, а то је већи део полимера
- термостабилни полимери отпорни - јер су умрежени
7
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- биодеградабилни полимери неупотребљиви за паковање
- природна гума- C-C ланац + гране
- ипак биодеградабилна
- верује се због двоструке везе-
места за ензимски напад
- модификовање природних полимера може да води до стварања
биодеградабилнијих варијанти
- целулоза- нитрат и ацетат
- целулоза-нитрат коришћен у старим филмовима
- зато су често биодеградабилни
- често подизање температуре код полимера ствара мање
фрагменте - води ка биодеградабилизацији
- често се полимерима додају биодеградабилни адитиви
- служе као пластиканти или стабилизатори, али повећавају
биодеградабилност
8
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- нпр. често се полимерима додаје скроб
- биодеградација ових додатака води до нарушавања структyрног
идентитета полимера
- постају крхки- ломе се или мрве, али сам полимер остаје
ненарушен
9
Хемодинамика загађивача- предавање 10
фотодеградација
- да би подлегао фотодеградацији, полимер мора да има
хромофорну групу…
- …групу која сорбује зрачење између 290 и 450 nm
- поготово важно између 290 и 320 nm јер је то зрачење веће Е
- наравно, важно и да полимер буде изложен светлости
- на депонијама често није случај
- најчешће у полимерима C=O група, обично као кето група
- сорпција између 330 и 360 nm
- светлост доводи до Норишове реакције 1 или 2
- 1- добијају се радикали који могу даље да реагују, уз развијање
CO2
10
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- 2- добијају се незасићени алкохол, а након тога алкилкетон и
алкан као производ
- због опсега у коме сорбује, фотодеградација је најчешће могућа
само на отвореном
- прозорско стакло елиминише све таласне дужине испод 330 nm
- обичне светиљке не производе светлост испод 330 nm
- флуоресцентне веома мало
- кополимер са C=O групом је употребљив у зградама са
вештачким осветљењем
- естерска група садржи C=O
- за алифатичне полиестре, сорбовање је присутно испод 250 nm,
дакле на нижим таласним дужинама него за кетоне
11
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- код ароматичних полиестера (PET) постоји
конјугација између прстена и C=O групе
- сорпција изнад 300 nm је могућа
- могућа је фотодеградација PET-а, ако нема UV стабилизатора
- четири најважнија термопластична полимера могу да буду
фотодеградирана ако су изложена UV компоненти светлости (<380 nm)
- полиетилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирен
- ови процеси су спори, трају
и годинама
- зато се често ови полимери
и узимају као недеградабилни
- ако се гледа структура, фотодеградација
се често не може предвидети, осим
можда код полистирена
12
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- комерцијални полимери су фотодеградабилни
- разлози су фотосензитивне нечистоће и грањање
- полипропилен- пример за важност грањања
- има терцијарни H, када се уклони, настаје веома стабилан
терцијарни радикал
- стога је полипропилен фотодеградабилнији од полиетилена
- PVC се разлаже на начин који је описан код термалне
деградације
- деградација само на површини
- добија се HCl, а ствара се полиен
- полиен је добар сорбер UV зрачења и штити масу PVC која није
директно изложена
- за повећање фотодеградабилности није неопходно убацити кето
групе
13
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- довољно је обезбедити грањање
- кополимер стирен+метилметакрилат+0,3-10 % метилвинилкетона
производи полимер који лако деградира на сунцу
- претпоставља се да Норишева реакција у бочним ланцима
доводи до формирања радикала који могу да нападну главни
ланац полимера
- раличити адитиви могу бити додавани како би појачали
фотодеградацију
- ови адитиви су молекули, нпр. ароматични кетони или једињења
прелазних метала
- они адсорбују светлост и формирају врсте које могу да “извуку” H
атоме из главног ланца
14
Хемодинамика загађивача- предавање 10
- настају нови радикали и долази до деградације
- фотодеградација доводи до слабљења структуре и стварања
малих молекула
- стварање малих молекула појачава могућност биодеградације
15