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隨著世界塑料產(chǎn)量和用量的不斷增加,產(chǎn)生的廢舊塑料也觸目驚心。廢棄的塑料造成的“白色污染”現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重,如廢舊農(nóng)用聚乙烯地膜,回收不利的情況致使土地在幾百年內(nèi)都不能耕種;一次性快餐盒隨處可見;還有各種各樣的包裝塑料袋滿天飛,造成嚴(yán)重的視覺污染等等。所以,加強(qiáng)對(duì)廢舊塑料資源的綜合利用,不僅可以有效的減少“白色污染”,而且能夠變廢為寶,節(jié)約能源,保護(hù)環(huán)境。
1 廢舊塑料的分類
廢舊塑料的主要種類有:聚乙烯(ＰＥ)、聚丙烯(ＰＰ)、聚苯乙烯(ＰＳ)、聚氯乙烯(ＰＶＣ)等通用塑料;還有其他如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇(ＰＥＴ)、聚氨酯(ＰＵ)和ＡＢＳ廢棄塑料等[1]。同時(shí)還有一些塑料制品加工過(guò)程中的過(guò)渡料和邊角料等廢塑料。
2 廢舊塑料的處理技術(shù)
2.1 焚燒法
廢舊塑料的焚燒處置處理量大、減量性好、無(wú)害化徹底并可回收熱能,因此被各國(guó)普遍采用。隨著城市生活垃圾中廢塑料比重日益增加,焚燒回收熱能、發(fā)電的可能性越來(lái)越大。但是我國(guó)目前還沒(méi)有專一的塑料焚燒爐,焚燒的穩(wěn)定性差、產(chǎn)生成分復(fù)雜的廢氣和大量毒性極強(qiáng)的污染物,對(duì)大氣環(huán)境造成二次污染,如多氯二苯并二惡英(ＰＣＤＤｓ)和多氯二苯并呋喃(ＰＣＤＦｓ),因此要對(duì)燃燒排放的氣體進(jìn)行控制,防止二次污染物對(duì)大氣環(huán)境的影響。另外廢舊塑料焚燒法還存在著投資大、設(shè)備損耗和維修運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高的問(wèn)題。
2.2 衛(wèi)生填埋法
與焚燒法相比,廢塑料的衛(wèi)生填埋法具有建設(shè)投資少、運(yùn)行費(fèi)用低和回收沼氣等優(yōu)點(diǎn),成為現(xiàn)在世界各國(guó)廣泛采用的廢塑料最終處理方法。例如,北京市城區(qū)周圍的幾座大型現(xiàn)代化垃圾填埋場(chǎng)中,塑料垃圾比重很大。在填埋過(guò)程中只要合理調(diào)度,操作機(jī)械化,可以大幅度減少處理費(fèi)用。但廢舊塑料由于密度小、體積大,占用空間大;塑料廢棄物難以降解,填埋后將成為永久垃圾,當(dāng)真成了“不朽之物”;塑料中的添加劑析出后還會(huì)污染土壤和水體資源[2]。而且目前填埋作業(yè)不規(guī)范、技術(shù)水平低,填埋場(chǎng)產(chǎn)生的滲濾液污染地下水、大氣和土壤。同時(shí)該法填埋了大量可利用的廢塑料,這與可持續(xù)利用背道而馳,沒(méi)能從根本上解決廢舊塑料的資源化問(wèn)題。
3 廢舊塑料的再生利用
廢塑料的再生利用可分為直接再生利用和改性再生利用兩大類。直接再生利用是指將回收的廢舊塑料制品經(jīng)過(guò)分類、清洗、破碎、造粒后直接加工成型。改性再生利用是指將再生料通過(guò)物理或化學(xué)方法改性(如復(fù)合、增強(qiáng)、接枝)后再加工成型。經(jīng)過(guò)改性的再生塑料,機(jī)械性能得到改善或提高,可用于制作檔次較高的塑料制品[3]。
3.1 廢舊塑料的直接利用
廢舊塑料的直接利用是不需要進(jìn)行各種改性,直接將廢舊塑料經(jīng)過(guò)清洗、塑化加工成型或與其他物質(zhì)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工制成有用的制品[2]。廢舊塑料的這種直接再生制品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、建筑業(yè)、工業(yè)和日用品等領(lǐng)域,在我國(guó)目前的廢塑料回收水平下,廢舊塑料的再生利用仍然具有廣闊的前景。隨著我國(guó)農(nóng)膜、棚膜使用量的與日俱增,廢舊農(nóng)膜量的回收利用也越來(lái)越受到國(guó)家及各地方政府的關(guān)注。目前對(duì)廢農(nóng)膜的直接利用法有:開煉法塑化與模壓成型等。其可以用來(lái)壓制花盆、盤、垃圾桶等產(chǎn)品,達(dá)到廢品回收利用的目的。其工藝流程為:
廢農(nóng)膜→計(jì)量→塑煉→熱熔坯→在模具中壓制→整理→制品
除了廢舊ＰＥ外,其他廢舊塑料制品如ＰＰ、ＰＶＣ等同樣可以采用直接利用生產(chǎn)再生料。如廢聚ＰＰ制品中編織袋、打包帶、捆扎繩、儀表盤、保險(xiǎn)桿等最常見,其再生利用工藝如下:ＰＰ再生打包帶:擠出塑化→打包帶機(jī)頭→冷卻水箱→前牽伸輥→加熱水箱→后牽伸輥→軋花紋→卷取
3.2 廢舊塑料的改性再生利用
為了改善廢舊塑料再生料的基本力學(xué)性能,滿足專用制品的質(zhì)量要求,可以采取各種改性方法對(duì)廢舊塑料進(jìn)行改性以達(dá)到或超過(guò)原塑料制品的性能。對(duì)廢舊塑料的改性再利用是很有發(fā)展前景的途徑,越來(lái)越受到人們的重視。
3.2.1 共混增容改性回收技術(shù)
這種回收技術(shù)主要是將廢舊塑料與其他塑料或物質(zhì)共混,來(lái)提高廢舊塑料的力學(xué)性能,制成有用的制品。據(jù)研究報(bào)道,在廢舊ＰＰ中摻入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%～25%的ＨＤＰＥ,其改性后的共混物的沖擊強(qiáng)度比ＰＰ提高了8倍,且加工流動(dòng)性增加,可適用于大型容器的注塑成型[3]。
馮英暉等[4]對(duì)廢尼龍-6增強(qiáng)廢ＰＰ/膠粉復(fù)合材料進(jìn)行了研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)廢尼龍-6短纖維起到了明顯的增強(qiáng)作用,當(dāng)粘合劑用量為短纖維用量的20%,短纖維長(zhǎng)度為8ｍｍ、質(zhì)量份數(shù)為6份時(shí),環(huán)氧化天然膠乳和ＰＰ接枝馬來(lái)酸酐增容處理廢ＰＰ/膠粉體系的拉伸強(qiáng)度為26.6ＭＰａ。另?yè)?jù)報(bào)道,把短玻璃纖維(ＳＧＦ)按10%～40%的比例增強(qiáng)廢舊ＰＰ可以顯著提高廢舊ＰＰ的拉伸強(qiáng)度,這種改性ＰＰ材料可以廣泛用于汽車配件,如散熱器零件、照明設(shè)備零件、蓄電池外殼、防護(hù)板襯里等[3]。
Ｐａｒｋ[5,6]等人用ＣＰＥ增容廢舊高密度聚乙烯(ＨＤＰＥ)和ＰＶＣ共混物,能夠大幅度提高共混物的拉伸性能。黃玉惠、廖兵等人[7]用偶聯(lián)劑處理過(guò)的木纖維增強(qiáng)廢舊ＰＥ、ＰＰ和ＰＶＣ,可大幅度提高制品的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度,用來(lái)制備塑料絲筒、容器等制品;他們還用碳酸鈣填充廢舊ＰＶＣ,制成性能良好的ＰＶＣ鈣塑材料,可制成塑料門窗用塑料加強(qiáng)筋等配件。
3.2.2 化學(xué)改性回收利用技術(shù)
用化學(xué)改性的方法把廢舊塑料轉(zhuǎn)化成高附加值的其他有用材料,是當(dāng)前廢舊塑料回收技術(shù)研究的熱門領(lǐng)域。張向和等[8]用廢舊熱塑性塑料,按廢塑料、混合溶劑、汽油、顏料+填料+助劑、改性樹脂、樹脂型增韌增塑劑的質(zhì)量比等于(15～30):(50～60):適量:(0～45):(3～10):(0.5～5)的比例生產(chǎn)出了防銹、防腐漆、各色螢光漆等中、高檔漆。其性能優(yōu)良,附著力好,抗沖擊力強(qiáng),成本約為正規(guī)同類涂料的一半,且設(shè)備簡(jiǎn)單。
張松濱等[9]按廢聚苯乙烯、溶劑、增塑劑、填料質(zhì)量比等于(30～40):(50～60):(3～4):(1～2)的比例研制出了一種膠粘劑。該膠粘劑粘紙立即可干而且粘性特別好,可適用于粘信封、書籍等;粘玻璃效果非常好,浸酸浸堿48ｈ后無(wú)脫粘現(xiàn)象�！ �
鄭天亮等人[10]研究了用廢聚苯乙烯塑料通過(guò)物理改性,制成性能優(yōu)良的清漆、色漆、防銹底漆和建筑乳膠漆,用廢舊塑料制漆既可解決大量廢聚苯乙烯造成的環(huán)境問(wèn)題,尋找出一條可再利用的出路,同時(shí)又獲得了可供民用的幾種不同類型的成本低廉的涂料,而且成本低于同類的醇酸漆。我國(guó)安徽大學(xué)高分子材料研究所通過(guò)改性發(fā)泡等工序,用廢棄聚烯烴塑料生產(chǎn)泡沫片和硬質(zhì)板材,泡沫片用作旅游鞋、皮鞋和布鞋的原料,硬質(zhì)板材則用作彈性地板的原料[11]。
4 熱分解法
熱分解技術(shù)的基本原理是,將廢舊塑料制品中原樹脂高聚物進(jìn)行較徹底的大分子鏈分解,使其回到低分子量狀態(tài),而獲得使用價(jià)值高的產(chǎn)品。該技術(shù)可分為高溫分解和催化低溫分解,前者一般在600～900℃的高溫下進(jìn)行,后者在低于450℃甚至在300℃的較低溫度下進(jìn)行。該技術(shù)是對(duì)廢舊塑料的較徹底的回收利用技術(shù)。高溫裂解回收原料油的方法,由于需要在高溫下進(jìn)行反應(yīng),設(shè)備投資較大,回收成本高,并且在反應(yīng)過(guò)程中有結(jié)焦現(xiàn)象,因此限制了它的應(yīng)用。而催化低溫分解由于在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行反應(yīng),因此研究較活躍,并取得了一定的進(jìn)展[12,13]。
湯子強(qiáng)等[14]對(duì)低溫煤焦油與廢舊塑料共熔油化進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在用Ｚ-Ｈ型催化劑,控制煤焦油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%～15%,恒溫回流溫度控制在300℃、反應(yīng)時(shí)間3ｈ左右時(shí)轉(zhuǎn)化率超過(guò)85%,催化裂解得到汽油的質(zhì)量有所提高,而且改善了廢塑料的傳熱性能,減小了結(jié)焦現(xiàn)象。席國(guó)喜等[15]對(duì)廢聚苯乙烯的催化裂解進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:廢聚苯乙烯在固體酸、固體堿和過(guò)渡金屬氧化物存在的條件下進(jìn)行裂解,催化性能由高到低的順序?yàn)?固體堿、過(guò)渡金屬氧化物、固體酸。
5 廢舊塑料與其他材料復(fù)合技術(shù)
廢舊塑料的性能雖然有所降低,但其塑料性能還是存在的。可以將廢舊塑料和其他材料復(fù)合,形成具有新性能的復(fù)合材料。浙江三泰板業(yè)廠利用回收農(nóng)膜與木屑復(fù)合制成塑質(zhì)木材,抗折強(qiáng)度為20.8ＭＰａ,該材料除了具有與天然木材一樣可鋸、刨、釘、粘等性能外,還具有耐潮、防蛀等優(yōu)點(diǎn),而且制造的靈活性強(qiáng),既可擠壓成板材、型材,也可一次模壓成產(chǎn)品。
李忠明等[16]人采用稻草秸稈,經(jīng)粉碎、表面處理后與聚丙烯(ＰＰ)塑料復(fù)合制備秸稈/塑料復(fù)合材料。這將不僅讓秸稈可望帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益,而且能節(jié)約緊缺的木材資源,是一種行之有效的廢舊塑料處理利用方法。楊慶賢[17]研究了木屑和廢舊塑料性能試驗(yàn)指出:木/塑復(fù)合材料可以加工成軟材和硬材,片材和板材,管材和異型材,以及其他各種制品,復(fù)合材料的力學(xué)性能隨著廢舊塑料的含量的增加而下降。所以有必要通過(guò)試驗(yàn)研究出最佳木/塑比,以得到復(fù)合材料最好的力學(xué)性能。
胡圣飛等[18]以廢棄ＰＥ、ＥＶＡ為改性劑,對(duì)鋪路瀝青進(jìn)行改性。結(jié)果表明:ＥＶＡ能有效的改善廢棄ＰＥ與瀝青的相容性,克服了由于瀝青含臘量高而造成的抗老化性、熱穩(wěn)定性、可塑性差等困難,達(dá)到了作為鋪路材料的要求。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的張志梅等[19]探討了利用廢舊塑料和粉煤灰制建筑用瓦的工藝方法和條件,為廢舊塑料的回收利用開拓了一條新路,用廢舊塑料制建筑用瓦是消除“白色污染”的一種積極方法,具有較好的社會(huì)、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益。
6 結(jié)束語(yǔ)
廢舊塑料造成的“白色污染”現(xiàn)象越來(lái)越受到人們的重視,在人們致力于解決“白色污染”的同時(shí),更應(yīng)重視廢舊塑料的綜合利用技術(shù)的研究,根據(jù)“減量化、無(wú)害化、資源化”的原則,回收資源,變廢為寶,達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的統(tǒng)一。
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