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新聞資訊
塑料廢棄物的回收與再生
2020-11-18
塑料制品以其質(zhì)輕、防水、耐用、產(chǎn)品美觀、生產(chǎn)技術(shù)成熟等特點受到廣泛應(yīng)用且呈逐年增長趨勢，我國已成為世界上十大塑料制品生產(chǎn)國之一，同時也是一大塑料材料消費國。塑料科技帶來巨大的物質(zhì)文明的同時，大量塑料廢棄物的出現(xiàn)向人們提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，但也給予了我們新的機遇。塑料廢棄物導(dǎo)致的污染俗稱“白色污染”，它正日益引起人們的極大關(guān)注，漠視其存在或進行不恰當?shù)奶幚韺斐梢恍﹪乐氐奈＃纾孩怒h(huán)境中的塑料廢棄物不易腐爛，堆放造成垃圾場增多，污染點增加；⑵塑料薄膜如農(nóng)膜進入土壤，不易分解解阻止土壤的透氣性，使土質(zhì)變壞，影響農(nóng)作物生長；⑶塑料廢棄物已占海洋漂浮物的60%以上，危及海洋生命和海運安全。
因此，回收處理和利用塑料廢棄物已到了不可忽視的地步。目前，對于塑料廢棄物的回收利用技術(shù)可以分為五個方面。
1廢舊塑料的直接再生利用和改性再生利用此類利用是廢舊塑料利用的zui主要方法，其技術(shù)投資與成本相對較低，成為許多國家作為再生資源利用的主要方法，兩者均已有較為成熟的工藝。與改性再生利用相比，直接再生利用的技術(shù)投資和成本相對更低，選用也更為普遍，但改性再生利用是發(fā)展方向。
1.1直接再生利用這是將回收的廢舊塑料制品經(jīng)過分類、清洗、破碎、造粒后直接進行成型加工，其中也包含加入適當?shù)闹鷦┙M分（如穩(wěn)定劑，防老化齊劑著色劑等）進行配合，加入這些助劑只是起到改善加工性能、外觀或抗老化作用，并不能提高再生制品的基本性能。日本一建筑公司將廢舊泡沫塑料粉碎后經(jīng)紅外線照射加熱，其體積減少到20%以下，再與特殊水泥混合，制成“米花糖”狀的建筑材料，作為低成本的隔音材料，具有很好的隔音效果，用途很廣。
1.2改性再生利用這是將再生料通過機械共混或化學(xué)接枝進行改性的技術(shù)如增韌、增強、并用、復(fù)合、活化粒子填充的共混改性，以及交聯(lián)、接枝、氯化等化學(xué)改性。經(jīng)過改性的再生制品的性能尤其是力學(xué)性能可得到較為顯著的改善或提高，可作為檔次較高的再生制品。但工藝路線較為復(fù)雜，有時需要特定的機械設(shè)備。幾乎所有的熱塑性廢塑料均可經(jīng)過收集分揀清洗粉碎干燥后熱熔，用各種塑料成型加工設(shè)備，生產(chǎn)再生塑料板材、管材、棒材、零部件，容器等。例如，對國家已明令禁止使用的一次性發(fā)泡聚苯乙烯（EPS）泡沫餐具，也可改性再生利用，可解決該餐具禁而不絕的問題。
方法如下，首先可采用完全皂化方法清洗EPS泡沫餐盒，經(jīng)清洗并干燥后的EPS泡沫再加以粉碎并利用單螺桿擠出機進行消泡，熔融擠出后造粒，與LDPE共混改性。所得LDPE/PS復(fù)合材料拉伸強度高于純LDPE而其斷裂伸長率，沖擊強度相對與回收料有非常顯著的提高，可用于生產(chǎn)低強度要求的產(chǎn)品，如蓋線板，日常雜件等。流程圖如所示。
泡沫餐盒；浸泡池粗碎攪熱水沖洗干粉碎共混再生制品廢棄EPS泡快餐盒改性再生流程廢塑料的化學(xué)降解技術(shù)其基本原理是將廢舊塑料制品中原樹脂高聚物進行較徹底的大分子鏈分肖解使其回到低分子狀態(tài)，有的組份就是其單體，其它組份是基本有機原料。化學(xué)降解與降解溫度、催化劑、降解設(shè)備密不可分。一般說來，降解均有一個zui佳降解溫度點或溫度范圍，且絕大多數(shù)廢塑料的裂解實踐中均加入催化劑，其催化劑主要是硅鋁類化合物，見表1，也有用其他金屬氧化物的，但報道較少。由于塑料的導(dǎo)熱性差，加熱后會變成難以輸送的高粘度熔體且在廢塑料的高溫分解時會產(chǎn)生炭沉積于反應(yīng)器壁，造成排放困難，所以專門的降解設(shè)備十分必要，其中槽式、管式和流化床式反應(yīng)器研究應(yīng)用較多。
表1聚烯烴熱裂解用催化劑催化劑商品名種類氧化鋁，色層分離用二氧化硅凝膠貴金屬氧化物一Y沸石，二氧化硅一氧化鋁，H―Y沸石，堿性氧化物，0. 2.1解聚（Depolymerization）是將塑料高聚物降解成單體或其它的化學(xué)原料，使其可再用于合成高分子等，這項技術(shù)要求廢舊塑料比較干凈，添加劑的去除，單體的純化是技術(shù)關(guān)鍵。解聚又可分為水解（Hydrolysis）和醇解（Alcoholysis）。
2.2熱裂解（Pyrolysis）是指塑料在無氧條件下高溫（大于500°C）進行的裂解。以德國重伯油公司10t/d工試裝置為例，將由垃圾回收中心的混合廢塑料在699~800°C和1000°C下加熱30min可分解得35%~58%的柴油和23%~40%的煤氣。中國石油大學(xué)研究指出，在促進劑作用下單獨熱解廢聚乙烯可得油品與合格地賠，蠟產(chǎn)率50% ~90%，制取蠟較制取油品的經(jīng)濟效益更高。英美也有類似專利。
2.3氫解（Hydrogenation）是在氫氣高壓（氫氣壓力30MPa左右）低溫（小于500C下）條件下進行的。其裂解產(chǎn)物純度底于熱裂解產(chǎn)物，可在煉油廠直接精煉，加氫裂解需要預(yù)先進行嚴格的分離和粉碎，需要昂貴的設(shè)備投資。德國V.O.AG公司的2X 104t/a廢塑料處理裝置在460~490C和20MPa下，以氫堿為催化劑，可將混合廢塑料分解為80%液體燃料和其它產(chǎn)物。2.4氣化（Gasification）是指廢舊塑料在很高溫度（高達1500C）進行降解，其產(chǎn)物為CO和氫氣，可用于制備甲醇及有關(guān)產(chǎn)品。
德國在聚合物材料裂解方面進行了多年的研究工作，Deutsch―ReifenNelHunststoffe熱分解公司和Salzgitter熱分解公司已建立了。
表2國外已工業(yè)化生產(chǎn)的生物降解塑料概況國家公司主要成分商品名稱生產(chǎn)能力（t/a）價格（美元/kg）美國淀粉美國英國意大利聚乙烯醇一淀粉合金我國已把“光/微生物降解塑料地膜”列入國家重點科技攻關(guān)項目，取得了長足的進步，覆蓋幾個月后裸地部分可分解為4cmX 4cm以下的碎片，對土壤水運動，土壤容量，重度、孔隙、團聚體三相比和重金屬成分含量等進行研究的結(jié)果表明其對土壤均不造成污染，對農(nóng)作物生長不產(chǎn)生影響。韓昌泰等研究的非淀粉型可控光和生物降解地膜取得初步成果。完全生物降解性塑料PLLA制成的農(nóng)用薄膜也已使用。
就目前而言，降解塑料在品質(zhì)上不如普通塑料而在價格上還高于普通塑料，同時其自然降解的性質(zhì)還有待于研究，此外，降解塑料由于添加了其他物質(zhì)而不利于塑料的再生利用。
5填埋填埋（landfill）是處理廢舊塑料的zui下策的方法，但是其所需成本zui低，掩埋就是深埋塑料廢棄物，至少不影響地表植物的生長。填埋作為垃圾的zui終處理方式具有一定的特點：⑴處理成本較低；（2處理技術(shù)相對簡單，利于推廣普及；⑶填埋可選用非耕地作為廠址，如：灘地、山谷、洼地、溝渠等；⑷無須對垃圾進行預(yù)處理。在填埋過程中，需要對填埋單元進行防滲處理等，并用無毒無害的覆蓋材料按規(guī)定的技術(shù)要求覆蓋垃圾表面，并且對收集到的滲濾水等進行處理。在填埋基礎(chǔ)上再逐步論證和建設(shè)焚燒廠等廢舊塑料處理設(shè)施。
從以上的方法可以看出，廢塑料的綜合利用除直接再生利用外，較為經(jīng)濟的方法是采用改性再生利用，而對于污染嚴重且不好分選的廢塑料或采用熱分解（回收油品或產(chǎn)生單體中間體等樹脂原料）或采用焚燒（利用能量）zui后才采用填埋的方法。
塑料廢棄物有著極其廣泛的應(yīng)用，特別是隨著人們對環(huán)境污染問題的日益關(guān)注和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，廢舊塑料的回收與利用將會得到更大的拓展，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，推進該領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的深入研究和發(fā)展。
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