برگردان: مهندس مینا نصیری
مقدمه
در زندگی روزمره ما، با مواد بسپاری زیادی روبرو می شویم، که بسیاری از آن¬ها در قالب ظروف یک¬بار مصرف برای بسیاری از محصولات خانگی مورد استفاده قرار می¬گیرند. از آن¬جایی که منابع طبیعی رو به کاهش هستند و محل¬های دفن زباله (خاکچال‌ها) نیز در حال پرشدن می¬باشد، ما به این نتیجه می-رسیم که بازیافت بسیاری از مواد ضایعاتی بهتر از دفع و یا سوزاندن آن¬ها است.
بیشترین بسپارهایی که ما در زندگی روزمره با آن¬ها روبه¬رو می¬شویم شش بسپار می¬باشند که در جدول 1 ذکر شده¬اند. برای آسان¬تر کردن بازیافت این بسپارها، صنعت پلاستیک کدهایی را برای شناسایی به تصویب رسانده است. از آن¬جا که رعایت برچسب¬گذاری اختیاری است، بنابراین همه پلاستیک¬ها دارای برچسب نیستند. شناسایی توسط ظاهر دشوار است، با این حال، چند نوع پلاستیک وجود دارند که به آسانی قابل شناسایی هستند. ظروف شفاف، بی¬رنگ که برای نوشابه¬های غیر الکلی استفاده می¬شوند غالباً پلی¬اتیلن¬ترفتالات (PETE) می¬باشند. پلاستیک¬های کدر، نیمه¬شفاف (و غالباً به رنگ سفید) که برای ظروفی مانند کارتن¬ها (جعبه¬های) شیر مورد استفاده قرار می¬گیرند معمولاً پلی¬اتیلن پرچگالی (HDPE) می¬باشند. بطری¬های مورد استفاده برای شامپوها و یا مواد شوینده معمولاً از پلی¬وینیل¬کلرید (PVC) ساخته می¬شوند. کیسه¬های پلاستیکی و برخی از پوشش-های پلاستیکی اغلب از پلی¬اتیلن کم‌چگالی (LPDE) ساخته شده¬اند.
در این آزمایش، ما برخی از پلاستیک¬های معمول را بررسی کرده و چندین آزمون بر روی آن¬ها انجام داده¬ایم. نمودار مراحل آزمایش در زیر آورده شده است:


کاربردها ساختار شیمیایی نماد
بطری¬های نوشابه، بطری¬های دهان¬شویه، ظروف کره بادام-زمینی و چاشنی و ادویه سالاد
پلی¬اتیلن¬ترفتالات
ظروف شیر، آب و آب¬میوه، اسباب¬بازی¬ها، کیسه¬های مواد غذایی، بطری¬های مواد شوینده مایع
پلی¬اتیلن پرچگالی
بسته¬بندی¬های شفاف مواد غذایی، بطری¬های شامپو
پلی¬وینیل¬کلرید
کیسه¬های نان، کیسه¬های موادغذایی منجمد، کیسه¬های موادغذایی
پلی¬اتیلن کم‌چگالی
بطری¬های سس، ظروف ماست، ظروف مارگارین (کره نباتی)، و بطری¬های دارو
پلی¬پروپیلن
پوشش لوح فشرده، فنجان¬های قهوه، لوازم سفره (چاقو، قاشق و چنگال)، سینی¬های کافه¬تریا، کیسه¬های مواد غذایی، سینی گوشت، و ظروف ساندویچ و مواد غذایی آماده
پلی¬استایرن
شکل 1. بسپارهای متداول، ساختارها و کاربردهای بسته¬بندی آن¬ها. (منبع:
Hands On Plastics: A Scientific Investigation Kit, American Plastics Council and National Middle Level Science Teachers Association).
مواد مورد نیاز
نمونه ای از دانه¬های پلاستیک در ویال¬های شماره¬گذاری¬شده از 1 تا 6.
2 نمونه پلاستیک مجهول (ناشناخته) (در ویال¬های شماره¬گذاری¬شده از 7 تا 12)
محلول ایزوپروپیل¬الکل، CH3CHOHCH3، 5/45 % حجمی. این محلول با رقیق کردن 5/45 میلی¬لیتر ایزوپروپیل¬الکل با 100 میلی لیتر آب تهیه می¬شود. (همچنین ، با رقیق کردن 65 میلی¬لیتر ایزوپروپیل-الکل پاک¬کننده 70 % با 100 میلی¬لیتر آب)
روغنِ ذرت
سیم مسی
چوب پنبه به منظور بستن درِ لوله¬های آزمایش با قطر 18 میلی¬متر
استن
لوله¬های آزمایش، 150 × 18 میلی¬متر
همزن میله¬ای، شیشه¬ای
چراغ بونزن
بشر، 50 میلی¬لیتری
بشر، 250 میلی¬لیتری
انبرک و یا پنس
پایه حلقه و حلقه با توری سیمی
پیشگیری¬های حفاظتی
ایزوپروپیل¬الکل قابل اشتعال است و بخارات سمی دارد. در ظرف¬ها را بسته نگه دارید و هر گونه ظرف در باز نظیر یک بشر را با یک شیشه ساعت بپوشانید. از شعله¬های آتش اجتناب کنید.
استن قابل اشتعال است و بخارات سمی دارد. در ظرف¬ها را بسته نگه دارید و هر بشرِ استن را با یک شیشه ساعت بپوشانید. در یک محیط با تهویه خوب کار کنید. از شعله¬های آتش اجتناب کنید.
سیم مسی زمانی¬که در یک شعله گرم می¬شود، داغ خواهد شد. سیم را با یک انبرک و یا پنس نگه دارید تا از سوختگی جلوگیری شود.
انهدام
دور ریختن ضایعات الکل و استون با توجه به مقررات محلی.
روغن ذرت اگر کثیف یا آلوده نباشد را می‌توان مجدداً مورد استفاده قرار داد. انهدام هر روغن ضایعاتی با توجه به مقررات محلی باید انجام شود.
بخش¬های ضایعاتی پلاستیک را می¬توان در سطل زباله ریخت.
سیم¬های مسی را می¬توان مجدداً مورد استفاده قرار داد.
روش تجربی
مجموعه¬ای از ویال¬ها حاوی شش نوع از دانه¬های پلاستیک بازیافتی تهیه نمایید. توجه داشته باشید که هر نوع بسپار رنگ متفاوتی دارد. این امر اجازه شناسایی چشمی ویال¬ها در این آزمایش را می-دهد. در واقعیت بسپارها ممکن است تقریباً هیچ رنگی نداشته باشند و این وابسته به رنگ اضافه شده در طول تهیه اولیه آن¬ها می¬باشد.
نمونه¬ها از دو بسپار "ناشناخته" متفاوت به¬دست آمدند. این قطعات کوچکی از بسپار خواهد بود، نه دانه¬ها.
آزمون آب
حدود 5 میلی¬لیتر آب را در لوله آزمایش بریزید.
با یکی از شش نوع دانه پلاستیکی شروع کنید. دو دانه را در لوله آزمایش حاوی آب قرار دهید. هر یک از دانه¬ها را با یک میله شیشه¬ای هم بزنید تا هرگونه حباب هوایی که به سطح دانه چسبیده است حذف شود و سعی کنید تا آن را رسوب دهید. دقت کنید که دانه¬ها رسوب می¬کنند یاشناور می¬مانند. اگر هر دو دانه به گونه¬ای مشابه رفتار نکردند، دانه سومی از همان نوع را آزمایش کنید و نتایج دو تا از دانه¬هایی که به گونه یکسانی رفتار کردند را استفاده کنید. دانه¬ها را خارج کرده، آن¬ها را خشک کنید و برای استفاده¬های بعدی نگه دارید.
آزمون آب را برای هر یک از نمونه بسپار¬های باقی¬مانده و با تکه¬های کوچکی از دو نمونه مجهول تکرار کنید.
نمونه¬هایی که در آب فرو رفتند را برای آزمون سیم مسی نگه دارید. نمونه¬هایی که شناور شدند را برای آزمون ایزوپروپیل¬الکل استفاده نمایید.
آزمون ایزوپروپیل¬الکل
حدود 5 میلی¬لیتر محلول ایزوپروپیل¬الکل را در یک لوله آزمایش بریزید.
یکی از بسپار¬هایی که در آب شناور شد را استفاده کنید، دو دانه را به لوله آزمایش حاوی محلول الکلی اضافه کنید. هر یک از دانه¬ها را با یک میله شیشه¬ای هم بزنید تا هر گونه حباب هوایی که به سطح دانه چسبیده است حذف شود و سعی کنید تا آن را رسوب دهید. دقت کنید که دانه¬ها رسوب می¬کنند یاشناور می¬مانند. اگر هر دو دانه به گونه¬ای مشابه رفتار نکردند، دانه سومی از همان نوع را آزمایش کنید و نتایج دو تا از دانه¬هایی که به گونه یکسانی رفتار کردند را استفاده کنید. دانه¬ها را خارج کرده، آن¬ها را خشک کنید و برای استفاده¬های بعدی نگه دارید.
آزمون ایزوپروپیل¬الکل را برای هر یک از نمونه بسپار¬های باقی¬مانده ومجهول که در آب شناور ماندند تکرار کنید.
آزمون روغن
حدود 5 میلی¬لیتر از روغن ذرت را در یک لوله آزمایش بریزید.
یکی از بسپار¬هایی که در ایزوپروپیل¬الکل شناور شد را استفاده کنید، دو دانه را به لوله آزمایش حاوی محلول الکلی اضافه کنید. هر یک از دانه¬ها را با یک میله شیشه¬ای هم بزنید تا هر گونه حباب هوایی که به سطح دانه چسبیده است حذف شود و سعی کنید تا آن را رسوب دهید. دقت کنید که دانه¬ها رسوب می¬کنند یاشناور می¬مانند. اگر هر دو دانه به گونه¬ای مشابه رفتار نکردند، دانه سومی از همان نوع را آزمایش کنید و نتایج دو تا از دانه¬هایی که به گونه یکسانی رفتار کردند را استفاده کنید. دانه¬ها را خارج کرده، آن¬ها را خشک کنید و برای استفاده¬های بعدی نگه دارید.
آزمون روغن را برای هر یک از نمونه بسپار¬های باقی¬مانده و مجهول که در ایزوپروپیل¬الکل شناور ماندند تکرار کنید.
چگالی (گرم/میلی¬لیتر) ماده
0/1 آب
39/1-38/1 PETE
97/0-95/0 HDPE
35/1-16/1 PVC
94/0-92/0 LDPE
91/0-90/0 PP
07/1-05/1 PS
جدول 2. چگالی¬های آب و بسپارها
آزمون سیم مسی
در این آزمون نمونه¬های پلاستیکی که در آب ته¬نشین شدند مورد استفاده قرار می¬گیرند. (آن¬ها چگالی بیشتری نسبت به آب دارند.)
یک تکه سیم مسی با طولی حدود 5 سانتی¬متر تهیه نمایید. یک انتهای سیم را با فشار در یک چوب پنبه کوچک قرار دهید. (چوب پنبه به عنوان یک دسته مورد استفاده قرار می¬گیرد، بنابراین شما یک سیم داغ را لمس نمی¬کنید.)
یکی از دانه¬ها و یا نمونه¬های پلاستیکی را در نزدیکی چراغ بونزن قرار دهید. این نمونه¬ای است که شماآزمایش خواهید کرد.
انتهای آزاد سیم مسی را بر روی شعله چراغ نگه دارید تا زمانی¬که از گرما قرمز رنگ شود و شعله دیگر به رنگ سبز نباشد.
سیم را از شعله دور کنید و سیم داغ را به دانه¬های پلاستیکی و یا نمونه¬ای که می¬خواهید آزمایش کنید بچسبانید. مقدار کمی از پلاستیک باید بر روی سیم ذوب شود. اگر سیم به نمونه پلاستیکی چسبید، از یک جفت انبرک استفاده کرده و آن را جدا کنید. (شما نمی¬خواهید تکه بزرگی از پلاستیک را بسوزانید.)
انتهای سیم، با مقدار کمی پلاستیک بر روی آن، را روی شعله بگیرید. شما باید شعله¬ور شدن اندکِ از یک شعله درخشان را ببینید (رنگ نارنجی متمایل به زرد). اگر شعله به رنگ سبز تغییر کرد، پس نمونه حاوی کلر است.
این آزمایش را برای هر یک از نمونه¬های باقی¬مانده از پلاستیک¬هایی که در آب ته¬نشین شدند تکرار کنید.
آزمون استن
شما باید یک بشر از استن را در زیر هواکش قرار دهید. اگر نه، حدود 10 میلی¬لیتر استن را در یک بشر 50 میلی¬لیتری بریزید. برای به حداقل رساندن بخارها در اتاق، در زیر یک مکنده گاز کار کنید.
برای این آزمون، نمونه¬هایی از پلاستیک¬هایی که شعله سبز رنگ نمی دهند را استفاده کنید.
با استفاده از انبرک، یک دانه پلاستیکی را به مدت 20 ثانیه در استن قرار دهید. دانه را خارج کرده و آن را بین انگشتان دست خود بصورتی محکم و پایدار فشار دهید. در صورتی که نمونه بسپاری نرم و چسبنده باشد یک واکنش مؤثر (مثبت) رخ داده است. نمونه را با ناخن خود خراش دهید تا ببینید که آیا لایه بیرونی نرم شده است.
اگر نمونه واکنش مثبتی داشت، آن را به عنوان نتیجه¬ای از این آزمایش در سطل زباله اندازید.
این آزمایش را برای هر یک از نمونه¬های باقی¬مانده از پلاستیکی که شعله سبز رنگی نمی دهند تکرار کنید.
آزمون گرما
حدود 100 میلی¬لیتر آب را در یک بشر 250 میلی¬لیتری بریزید و حرارت دهید تا به جوش آید.
برای این آزمون، از نمونه¬های پلاستیکی که آزمون استن مثبتی نداشتند استفاده کنید.
با استفاده از انبرک، یک دانه پلاستیکی را به مدت 30 ثانیه در آب جوش نگه دارید. دانه را خارج کرده و آن را بین انگشتان دست خود فشار دهید تا ببینید آیا نرم شده است یا خیر. اگر نمونه بسپاری نرم شده باشد یک واکنش مثبت رخ داده است.
اگر نمونه یک واکنش مثبت داشت، آن را به عنوان نتیجه¬ای از این آزمایش در سطل زباله اندازید.
این آزمایش را برای هر یک از نمونه¬های باقی¬مانده از پلاستیکی که آزمون استن مثبتی نداشت تکرار کنید.
پاک¬سازی
همه بسپار¬های پلاستیکی را در ظروف مناسب خود بازیافت کنید.
همه حلال¬های مایع را برای استفاده مجدد از دور ریز آن¬ها با توجه به مقررات محلی برگردانید. (مربی، شما را در این مورد راهنمایی می¬کند.)
مرجع
این آزمایش نمونه اصلاحی آزمایشگاه شناسایی پلاستیک¬ها می¬باشد،
Hands On Plastics: A Scientific Investigation Kit, American Plastics Council and National Middle Level Science Teachers Association.
نام تاریخ

شناسایی بسپارها
برگه گزارش

1. نتایج آزمون آب
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


2. نتایج آزمون استن
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


3. نتایج آزمون روغن
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


4. نتایج آزمون سیم مسی
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


5. نتایج آزمون استن
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


6. نتایج آزمون گرما
دانه¬های پلاستیک معلوم پلاستیک مجهول


7. شناسایی پلاستیک¬های مجهول
پلاستیک¬های مجهول عبارتند از .................................................................................................

1998 by David A. Katz. All rights reserved

David A. Katz
Chemist, Educator, Science Communicator, and Consultant
133 N. Desert Stream Dr., Tucson, AZ 85745-2277 US