塑料回收再生技術(shù)

1、塑料回收再生技術(shù)世界合成樹脂的產(chǎn)量已達(dá)2億t,大量消費(fèi)后塑料的處理問題已成 為當(dāng)今地球環(huán)境保護(hù)的熱點(diǎn)。目前，消費(fèi)后塑料的處理有下述幾種途 徑:1、填埋；2、焚燒；3、堆肥化；4、回收再生；5、采用降解塑 料。第一節(jié)塑料回收再生方法塑料回收后再生方法有：熔融再生，熱裂解，能量回收，回收 化工原料及其他等方法。（1 ）熔融再生熔融再生是將廢舊塑料重新加熱塑化而加以利用 的方法。從廢舊塑料的來源分，此法又可分為兩類：一是由樹脂廠， 加工廠的邊角料回收的清潔廢塑料的回收； 二是經(jīng)過使用后混雜在一 起的各種塑料制品的回收再生。前者稱單純?cè)偕芍频眯阅茌^好的 塑料制品；后者稱復(fù)合再生，一般只能制備性能要

2、求相對(duì)較差的塑料 制品，且回收再生過程較為復(fù)雜。（2）熱裂解熱裂解方法是將挑選過的廢舊塑料經(jīng)熱裂解制得燃 燒料油，燃料氣的方法。（3）能量回收能量回收是利用廢舊塑料燃燒時(shí)所產(chǎn)生熱量的方 法。（4）回收化工原料，一些品種的塑料，加了聚氨酯可通過水解獲得合成時(shí)的原料單體。 這是一種利用化學(xué)分解廢舊塑料變成化工原 料進(jìn)行回收的方法。（5）其他，除了上述廢舊塑料的回收方法外，還有各種利用廢 舊塑料的方法，如將廢舊聚苯乙烯泡沫塑料粉碎后混入土壤中以改善 土壤的保水性， 通氣性和排水性， 或作為填料同水泥混合制成輕質(zhì)混 凝土，或加入粘合劑壓制成墊子材料等。塑料的回收再用與塑料固體廢棄物的處理用石油和煤為原

3、料生 產(chǎn)塑料來替代天然高分子材料， 曾經(jīng)歷了一條艱難的歷程， 整整一代 杰出的化學(xué)家為實(shí)現(xiàn)目前塑料所具有的優(yōu)良理化特性和耐用性能付 出了辛勤的勞動(dòng)。塑料以其質(zhì)輕、耐用、美觀、價(jià)廉等特點(diǎn)，取代了 一大批傳統(tǒng)的包裝材料， 促成了包裝業(yè)的一場革命。 但是出乎人膠預(yù) 料的是，恰恰是塑料的這些優(yōu)良性能性制造了大量耐久不腐的塑料垃 圾。用后大量丟棄的塑料包裝物已成為危害環(huán)境的一大禍害， 其主要 原因就是這些塑料垃圾難以處理， 無法使其分解并化為塵土。 在現(xiàn)有 的城市固體廢棄物中，塑料的比例已達(dá)到 15% 20% ，而其中大部 分是一次性使用的名類塑料包裝制品。 塑料廢棄物的處理已不僅是塑 料工業(yè)的問題，現(xiàn)

4、已成為公害國際社會(huì)的廣泛關(guān)注。為了適應(yīng)保護(hù)地球環(huán)境的需要，世界塑料加工業(yè)研究出許多環(huán)保新技術(shù)。在節(jié)省資源方面，主要是提高產(chǎn)品耐老性能、延長壽命、 多功能化、產(chǎn)品適量設(shè)計(jì)； 在資源再利用方面，主要是研究塑料廢棄 物的高效分選，分離技術(shù)、 高效熔融再生利用技術(shù)、化學(xué)回收利用技 術(shù)、完全生物降解材料、 水溶性材料、可食薄膜； 在減量化技術(shù)方面， 主要是研究廢棄塑料壓縮減容技術(shù)、 薄膜袋裝容器技術(shù)， 在確保應(yīng)用 性能的前提下，盡量將制品薄型化技術(shù)；在 CFC 代用品的開發(fā)方面， 主要是研究二氧化碳發(fā)泡技術(shù)；在替代物的研究方面，主要是開發(fā) PVC 和 PVDC 代用品。在城市塑料固體廢棄物處理方面，目前

5、主要采用填埋、焚燒和 回收再利用三種方法。因國情不同，各國有異，美國以填埋為主，歐 洲、日本以焚燒為主。采用填埋處理，因塑料制品質(zhì)大體輕，且不易 腐爛，會(huì)導(dǎo)致填埋地成為軟質(zhì)地基，今后很難利用。采用焚燒處理， 因塑料發(fā)熱量大， 易損傷爐子， 加上焚燒后產(chǎn)生的氣體會(huì)促使地球暖 化，有些塑料在焚燒時(shí)還會(huì)釋放出有害氣體而污染大氣。 采用回收再 用的方法，由于耗費(fèi)人工，回收成本高，且缺乏相應(yīng)的回收渠道，目 前世界回收再用僅占全部塑料消費(fèi)量的 15% 左右。但因世界石油資 源有限，從節(jié)約地球資源的角度考慮， 塑料的回收再用具有重大的意 義。為此，目前世界各國都投入大量人力、物力，開發(fā)各種廢舊塑料 回收利用

6、的關(guān)鍵技術(shù)， 致力于降低塑料回收再用的成本的開發(fā)其合適 的應(yīng)用領(lǐng)域。一回收熱能法大部分塑料以石油為原料， 主要成分是碳?xì)浠衔铮?可以燃燒， 如聚苯乙烯燃燒的熱量比染料油還高。 有些專家認(rèn)為， 把塑料垃圾送 入焚化爐燃燒，可以提供采暖或發(fā)電的熱量，因?yàn)槭腿玖?6% 都直接燒掉了，其中只有 4% 制成了塑料制品，塑料用完以后再送去當(dāng) 熱能燒掉是很正常的， 熱能使用是塑料回收的最后方法之一， 不容輕 視。但是許多環(huán)保團(tuán)體反對(duì)焚燒塑料，他們認(rèn)為，焚燒法把亂七八糟 的化學(xué)品全部集中燃燒， 會(huì)產(chǎn)生有毒氣體。 如 PVC 成分中一半是氯， 燃燒時(shí)放出的氯氣有強(qiáng)烈的侵蝕破壞力，而且是引起惡英的元兇。目前，

7、德國每年有 20 萬噸的 PVC 垃圾，其中 30% 在焚化爐里 燃燒，燒得人心惶惶，法律不得不對(duì)此擬定對(duì)策。德國聯(lián)邦環(huán)境局已 規(guī)定所有的焚化爐都必須符合每立方米廢氣值低于 0.1ng（ 納克 ）的限 量。德國的焚化爐空氣污染標(biāo)準(zhǔn)雖然已經(jīng)屬于世界公認(rèn)的高標(biāo)準(zhǔn)， 但 仍然沒有敢說燃燒方法不會(huì)因機(jī)械故障放出有害物質(zhì)，所以可以預(yù) 見，各國環(huán)保團(tuán)體仍將大力反對(duì)焚化法回收熱能。二分類回收法作為塑料回收， 最重要的是進(jìn)行分類。 常見的塑料有聚苯乙烯、 聚丙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚酰 胺、聚氨酯等， 這些塑料的差別一般人很難分辨。現(xiàn)在的塑料分類工 作大都由人工完成。 最近機(jī)器分

8、類有了新的研究進(jìn)展， 德國一家化學(xué) 科技協(xié)會(huì)發(fā)明以紅外線來辨認(rèn)類別， 既迅速又準(zhǔn)確， 只是分揀成本較 高。三化學(xué)還原法 研究人員開始設(shè)法提煉出塑料內(nèi)化學(xué)成分以便再利用。所采用 的工藝方法是將聚合物的長鏈切斷， 恢復(fù)其原有的性質(zhì)， 裂解出的原 料可用來制作新的塑料。 有些方法是通過加入化學(xué)元素促使相結(jié)合的 碳原子化學(xué)裂解，或是加入能源促成其熱裂解。德國拜爾公司開發(fā)出一種水解式化學(xué)還原法來裂解 PUC 海綿 墊。試驗(yàn)證明， 化學(xué)還原法在技術(shù)上是可行的，但它只能用來處理清 潔的塑料， 例如生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生的邊角粉末和其他塑料廢料。 而 家庭里使用過的沾染上其他污物的塑料，就很難用化學(xué)分解法處理。

9、這種還原法的應(yīng)用，要到 21 世紀(jì)才會(huì)大量利用水解法處理廢料。一 些新的化學(xué)分解法還在研究過程中， 美國福特汽車公司目前正在將酯 解法運(yùn)用于處理汽車廢塑料件。美國倫塞理工學(xué)院研制出一種可分解塑料廢棄物的溶液，將這 種已申請(qǐng)了專利的溶液和 6 種混合在一起的不同類型的塑料一起加 熱。在不同的溫度下，可分別提取 6 種聚合物。實(shí)驗(yàn)中，將聚苯乙烯 塑料碎片和有關(guān)溶液在室溫條件下混合成溶解態(tài)， 將其送入一個(gè)密封 的容器中加熱，再送入壓力較低的“閃蒸室”中，溶液迅速蒸發(fā)（可 回收再手），剩下的就是可再次利用的純聚苯乙烯。據(jù)稱，研究所用的提純裝置，每小時(shí)可提純 1kg 聚合物。紐約 州政府與尼加拉 摩霍克

10、電力公司正打算聯(lián)手建造一座小規(guī)模試驗(yàn)性 工廠。投資者聲稱，該廠建成后，每小時(shí)可回收 4t 聚合物原料。其 成本僅為生產(chǎn)原料的 30% ，具有十分明顯的商業(yè)價(jià)值。四氫化析解法 很多專家認(rèn)為，氫化作用可用于處理混合塑料制品。將混合的 塑料碎片置入氫反應(yīng)爐內(nèi)， 加以特定溫度現(xiàn)壓力， 便能產(chǎn)生合成原油 和瓦斯等原料。 這種處理方法可用于處理聚氯乙烯廢料， 其優(yōu)點(diǎn)是不 會(huì)產(chǎn)生有毒的二惡英與氯氣。 采用這種方法處理混合塑料物品， 根據(jù) 不同的塑料成分，可將其中的 60% 80的成分煉成合成原油。德 國巴斯夫等國家三家化學(xué)公司在共同的研究報(bào)告中指出， 氫化作用為 熱裂解法的最優(yōu)良方式，析解出的合成原油品質(zhì)量

11、好，可用來煉油。美國列克星敦肯塔基大學(xué)發(fā)明了一種廢塑料變成優(yōu)質(zhì)塑料燃料 油的工藝方法。用這種方法生產(chǎn)的燃料很像原油，甚至比原油更輕， 更容易提煉成高辛烷值的燃料油。 這種用廢塑料生產(chǎn)的燃料油不含硫 磺，雜質(zhì)也極少。 采用類似方法把塑料與煤一起液化。也能生產(chǎn)出優(yōu) 質(zhì)燃料油 研究人員在沐浴器中把各種塑料和沸石催化劑、四氫化萘等混 合在一起， 然后放進(jìn)一種稱之為“管道炸彈”的反應(yīng)爐里， 用氫加壓 并加熱， 促使大分子塑料分解成分子量較小的化合物， 這一工藝過程 類似于原油處理中的化合。 廢塑料經(jīng)此處理后產(chǎn)油率很高， 聚乙烯塑 料瓶的出油率可達(dá) 88% 。當(dāng)廢塑料和煤以大致 1：1 的比例混合和液 化

12、時(shí)，可以得到更為優(yōu)質(zhì)的燃料油。 經(jīng)過此工藝方法的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行 評(píng)估后預(yù)計(jì)，采用廢塑料生產(chǎn)燃料油會(huì)在 510 年內(nèi)變得蛻變具有 高爐效益。目前，德國已開始在博特普建立一座有希望日產(chǎn) 200t 塑 料燃油的反應(yīng)爐。五減類設(shè)計(jì)法 研究開發(fā)部門在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)就考慮到回收和拆卸處理的須要， 美國適宜回收的材料， 考慮的重點(diǎn)不在于制作個(gè)別的零部件應(yīng)采用哪 一種塑料最為理想， 而是考慮可以廣泛動(dòng)用的材質(zhì)， 這是在構(gòu)思上的 革命性轉(zhuǎn)變。為了有利于回收，設(shè)計(jì)人員開始在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)避免使用多種塑 料，美國寶馬公司準(zhǔn)備在其新車設(shè)計(jì)中減少 40% 的塑料種類，目的 是方便廢塑料的回收。 汽車工業(yè)之所以降低塑料使用種類，

13、并且在設(shè) 計(jì)上考慮加收性， 主要是期望贏得重視環(huán)保的優(yōu)良形象， 受到消費(fèi)者 的欣賞。目前，這種設(shè)計(jì)構(gòu)思正逐漸感染整個(gè)塑料加工業(yè)。不過各方面的努力仍然無法使市場上通行的 20 種塑料中的任何一種絕跡。 畢竟產(chǎn)品聽多樣性導(dǎo)致了塑料品種類別的千變?nèi)f化， 例 如生產(chǎn)電子計(jì)算機(jī)使用的塑料和生產(chǎn)汽車使用的塑料就不一樣。為此，專家建議制定有關(guān)回收標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定特種行業(yè)只能使用指 定的材料， 否則無法控制有效的回收， 電子與汽車行業(yè)都已開始制定 這樣的標(biāo)準(zhǔn)。世界電子電氣市場對(duì)廢棄塑料回收利用已引起重視，國際商用 機(jī)器公司（ IBM ）已開始將計(jì)算機(jī)和商用機(jī)器的塑料部件進(jìn)行標(biāo)碼， 并在開發(fā)可回收再用的塑料電子部件和

14、簡化拆卸設(shè)備的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)， 同 時(shí)還考慮取消元件的表面著色， 控制塑料添加劑的外部粘合劑的用量 減少使用不利用回收的工藝部件及外加零件。廢棄汽車零部件的回收工作也有了很大的進(jìn)展，許多國家都是 以可回收的易回收作為汽車塑料件原料選用和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的前提。 有些 國家已制定了有效有汽車塑料件標(biāo)準(zhǔn)回收號(hào)碼和回收計(jì)劃， 并在考慮 制定有助于拆卸和分揀汽車塑料的統(tǒng)一標(biāo)志體系。 歐美等國還在研究 化學(xué)解聚法回收汽車塑料。六生物降解法 在積極開發(fā)塑料回收再利用技術(shù)的同時(shí)，研究開發(fā)生物降解成為當(dāng)今世界各國塑料加工業(yè)的研究熱點(diǎn)。 研究人員希望開發(fā)出一種能 在微生物環(huán)境中降解的塑料， 以處理大量一次性使用塑料， 特別是

15、地 膜及多包裝廢棄物對(duì)農(nóng)田、山林、海洋的污染。研究目標(biāo)是開發(fā)出一 種在使用過程中可以保證其名項(xiàng)使用性能， 而一旦用完廢棄后， 可被 環(huán)境中的微生物分解，從而完全進(jìn)入生態(tài)循環(huán)的塑料。同時(shí)，這種塑 料的生產(chǎn)成本較低， 具有相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性。 如果是這樣的生物分解性塑 料，在使用后就可與普通生物垃圾一起堆肥， 而不必花費(fèi)很大代價(jià)進(jìn) 行收集、分類和再生處理。而且，分解產(chǎn)物進(jìn)入生態(tài)循環(huán)，不產(chǎn)生資 源浪費(fèi)問題。在生物降解塑料的研究開發(fā)方面，世界各國都投入了大量財(cái)力 和人力，花費(fèi)了很大的精力進(jìn)行研究。塑料加工業(yè)普遍認(rèn)為，生物降 解塑料是 21 世紀(jì)的新技術(shù)課題。80 年代末， 為了解決垃圾袋的降解問題， 在美國

16、玉米商的推動(dòng) 下，添加淀粉的聚乙烯塑料袋被作為生物降解塑料在歐美風(fēng)靡一時(shí)。 但由于其中的聚乙烯不能降解， 故其應(yīng)用研究已大大降溫。 只是由于 淀粉的原料來源豐富， 而價(jià)格便宜， 目前仍有不少研究者在從事這方 面的研究，希望通過各種配方技術(shù)，在降解性方面有所突破。目前開發(fā)的技術(shù)路線主要有微生物發(fā)酵合成法、利用天然高分 子（纖維素、木質(zhì)素、甲殼質(zhì)）合成法的化學(xué)合成法等，并已開發(fā)出 一些生物降解塑料的水溶性樹脂， 但總的說來， 其生產(chǎn)成本都未達(dá)到 工業(yè)化批量生產(chǎn)的要求德國拜爾公司研究纖維制品的專家們經(jīng)過數(shù)年研究，制成的一 種可以完全分解為腐殖質(zhì)的塑料。 用這種塑料制成的包裝薄膜， 可以 在土壤中迅速

17、分解“分化瓦解”， 10 天之內(nèi)可以回歸大自然。根據(jù) 環(huán)保組織的鑒定， 此種塑料及其分解后的中和物對(duì)環(huán)境和人類均是安 全可靠的。 該公司研制成功的這種新型塑料， 是將堅(jiān)硬而不易延伸的 纖維素與聚氨酯混和制得。 把這種新型塑料埋入土中后， 可成為土壤 中微生物的可口佳肴， 迅速繁殖的微生物很快能將這種材料完全消化 成為腐殖質(zhì)發(fā)。將這種材料制成的一種家用保鮮膜， 14 天后可完全 成為粉末， 8 周后會(huì)失去 80%的重量。用這種材料制作培養(yǎng)物的營養(yǎng) 缽，植入土中數(shù)周后均化為腐殖質(zhì)，充當(dāng)起堆肥的角色。由于這項(xiàng)新 技術(shù)的生產(chǎn)成本太高。 是普通塑料的數(shù)倍， 因而目前很難實(shí)現(xiàn)商品化 生產(chǎn)。在應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方面，經(jīng)過多年的努力，我國在生物降解聚乙烯地 膜研究項(xiàng)目上已取得初步成功， 開發(fā)出了生物降解地膜試樣， 并進(jìn)行 了小面積的試用， 從其技術(shù)成熟性方面看來， 尚未達(dá)到大面積推廣的 應(yīng)用的程度。 我國對(duì)添加型光降解塑料領(lǐng)域尚未涉足。 美國將光降解 塑料用于瓶裝飲料的提環(huán)已有多年， 以色列和加拿大對(duì)光降解地膜均 有試用，但未見大面積應(yīng)用的報(bào)道 據(jù)預(yù)測(cè)，如將生物降解塑料的工業(yè)化研究算作 100 的話，目前 的開發(fā)研究只處于 30 的相對(duì)階段，預(yù)計(jì) 2000 年以后，可望實(shí)現(xiàn)工