大、性质稳定的废旧塑料用这种方法处理仍会造成是氟里昂)作发泡剂,这样对大气臭氧层不构成破随着科学技术的不断发展,人工合成塑料得到了广泛的利用,塑料制品已与人们的生活息息相关,成为人类生活不可缺少的一部分,越来越多的废旧塑料以垃圾的形式被仍掉,由于这些塑料的制品性能稳定,不能自然降解,已对城市、农村、湖泊、海洋等造成了不同程度的污染,即现今已波及全球的所谓白色污染“。据统计:全世界丢弃的废旧塑料制品已高达40000kt/a,废旧塑料的科学地处理和利用已成为国内外科学家们争相探讨的一个新课题。这些塑料绝大部分是热塑性树脂,约占85.7 %;其余是热固性树脂,约占14.3%;聚乙烯PE)最多,占塑料总量的22.5 %;聚氯乙烯树脂(FVC)占6;再次为聚苯乙烯(7<);烷基苯磺酸盐树脂AB<);聚苯二甲酸乙二脂PET)。
1废塑料的处理方式塑料用于农膜的量最多,占32.1%;机具部件占12.7 %;管材占11.9 %;发泡制品占7.8 %;此外依次为日用品、容器、合成苯及板材等。这些塑料制品中有些可连续使用长达数十年之久,而另一些象塑料袋、饮料容器等,在家庭中只滞留数日,完成使用寿命而被废弃。另一方面,废PE在塑料垃圾中所占比例高达48%,其它多为一次性使用的P<制成的快餐饭盒,据调查,在旅游旺季仅北京市的废弃量就高达23t/d,废旧塑料量为30000t/a,而日本的某一最大处理厂的废旧塑料处理量仅为3 000t/a.根据世界各地的废旧塑料处理过程来看,大致采用5种方式来处理。
1.1地埋或焚烧从环境保护及现实意义来看,这些质量轻、体积很大公害,因此受到了环保组织的强烈反对。
1.2回收再利用废旧塑料的再生利用分为直接再生利用和改性再生利用。目前,以直接再生利用为主,而改性再生利用是发展方向。废旧塑料的直接利用系指不需进行各类改性,将废旧塑料经过清洗、破碎、塑化,直接加工成型或通过造粒后加工成型制品。其优点是工艺简单,再生制品成本低廉;缺点是再生料制品的力学性能下降较大,不宜制作高档次的制品。为了改善再生料制品的力学性能,满足专用制品的质量需要,应采用各种改性方法。经过改性的废旧塑料的某些力学性能达到或超过原树脂制品的性能。因此,对废旧塑料的改性再利用是很有前景的途径。废旧塑料的改性方法有两种:物理改性和化学改性。物理改性法多采用炼制工艺制备多元组分的共混物和复合材料;化学改性则采用交联改性,接枝改性和氯化改性等方法,经改性的再生制品其力学性能得到改善和提高,可以做档次较高的再生制品。
1.3‘以纸代塑“的研究分析,确认这是一种脱离实际,缺乏科学的片面观点。根据加拿大维多利亚化学教授霍金博士研究分析,P<餐盒比纸制品对自然界的生态环境影响更小,使用纸餐具必须大量砍伐木材,而木材需要几十年的培育。研究表明,纸制品所需无机化学物如氢氧化钠、硫酸、二氧化碳)约6002 000kg,而P<物品只需六分之一,生产纸制品所需能源大于生产P<泡沫制品所耗能源,根据联合国开发计划,国家环保局的联合国’多边基金”资助生产厂家改用丁烷以前坏。生产纸制品虽然在生产过程中,没有气体对大气臭氧层的影响,但被弃置产品中释放甲烷所产生的温室效应,经证实比氟里昂高。另一方面是纸制品降解后,会产生破坏臭氧层的气体,并会污染地下水。
且更多的使用纸制品必然造成森林资源匮乏,生态平衡失调。‘以纸代塑“成本高,资源少,耗费大。水涨船高,无法顺利进行。再则,对于标准的纸快餐盒,需加入防水、防油等性质的复合材料和进行涂塑、涂胶处理。而这样一来,就使纸的生物降解无法进行。未能真正实现消除污染的目的。
1.4降解塑料制品的发展早在1926年人们就发现了细菌中存在的3―羟基丁酸PHB),这类聚合物完全可以生物降解。近年来,国内外对生物降解塑料及其制品的研究开发非常活跃,发现很多微生物能合成像PHB等塑料物质,人们把这类生物可降解塑料称之为‘生态绿色塑料“,他将成为未来塑料行业的一种发展趋势。二十世纪90年代以来,塑料降解技术已有了新的突破。据人民日报》海外版)1997年12月9日报道,英国一家公司研制出了一种可降解塑料袋,科技日报》1997年8月4日报道,日本科学家培育成一种新型细菌,可将二氧化碳合成可降解塑料,在我国,也加紧了对可降解塑料的研制工作,并把’光/生物降解塑料地膜”列为国家八五“重大科研攻关计划。获得生物可降解塑料至少有3条途径。(1)研制新型改性化学塑料,如山西农业科学院产品,综合利用研究所开发的淀粉一PE农用地膜,废弃后一年内可光解。
⑵通过微生物发酵途径生产生物可降解塑料制品。如瑞士苏黎世技术大学用一种‘吃“石油的细菌生产类似橡胶的塑料,该塑料在-20~1701范围内不变性,废弃于环境中可被降解,不造成环境污染,可利用廉价的石油为原料大量生产,塑料物质以辛烷形式大量累积于菌体内。(3)运用现代生物技术建构转基因植物生产可降解塑料制品,这3种来源不同的塑料制品与化学塑料相比,最大的不同点是:废弃后能为塑料生物”所降解,不造成环境污染,进入土壤后可成为肥料,进入水域可成为水生物的营养物,进入人体无毒害,可被消化,完全纳入新陈代谢系统。
因此,这种生物塑料有广泛的应用潜力,前景广阔。优越性体现在:不受季节限制,可进行大规模工业化生产;发酵生产所需原料来源极广,且价格低廉;生产的塑料产品无毒无害,更有利于商品化、产品化;废弃物易于降解,不污染环境,有利于保护生态环境,成为塑料工业发展的一个新方向。
1.5废旧塑料的热裂解技术利用废旧塑料制取燃料油,即常规的化学分解法,成为了废旧塑料回收利用的一条有效途径。热裂解技术主要有3个主要优点。(1)分解产品的使用价值高;⑵废旧塑料的处理次数不受限制,即废旧塑料裂解成单体,然后聚合成高聚物,其制品废弃后可再进行分解,如此反复。但其力学性能逐次下降;⑶热裂解技术可处理混杂回收品。
2实验部分由于废旧塑料中主要以PE、PP和PS这3种物质为主,因此实验通过这3种物质的热裂解油品的特性来分析热裂解这一方法的特点及经济效益。热裂解废旧塑料的工艺流程为:废旧塑料混合物!粉碎!预热处理!装入反应釜中!加热升温开始裂解将裂解油经过分馏就得到汽油、柴油和重油。几种原料热裂解的物料平衡数据见表1.表1几种原料热裂解的物料平衡数据物料名称方便袋i快餐盒编织袋泡膜方便袋、编织袋、泡膜原料量/g产品油重/g液体收率/7初馏点和终馏点与对应釜底的温度见表2.表2初馏点和终馏点与对应釜底的温度物料名称方便袋快餐盒编织袋泡膜方便袋、编织袋、泡膜裂解产物开始馏出温度/1对应釜底温度/1裂解产物结束物馏出温度/1对应釜底温度/1我国采用微生物发酵生产塑料以取得重大突破,其炼油与化工从表2可以看出,随着加热的不断进行,原料逐渐裂解,馏出温度也随之不断增高,但到达某一温度时,馏出温度逐渐下降,馏出速度降低。裂解温度不高,反应易于进行,能耗不大,所以能够带来较高的3实验产品的评价3.1密度分析几种不同废旧塑料裂解产物的密度数据见表3.表3几种不同废旧塑料裂解产物的密度数据物料名称方便袋怏餐盒编织袋泡膜方便袋、编织袋、泡膜裂解产物的从表3看出,PE热解产物中主要以直链烷烃为主,因而密度较小,而聚苯乙烯的裂解产物密度大,是由于产品中有大量的芳烃所造成的,由此看来废旧塑料的组成不同,其产品组成也不同。
3.2产品的馏程分析几种不同废旧塑料裂解产物的馏程数据见表4.表4几种不同废旧塑料裂解产物的馏程数据/4馏程初馏点干点PE裂解油PS裂解油PP裂解油混合料裂解油从表4看出,几种不同废旧塑料裂解产物,即裂解油。汽油占505左右,柴油占30%~405左右,其它为重油。
3.3产品的溴价分析几种不同废旧塑料裂解产物的溴价见表5.表5几种不同废旧塑料裂解产物的溴价/BdOOg-1油物料名称方便袋怏餐盒编织袋泡膜方便袋、编织袋、泡膜裂解产物的溴价61.69溴价的大小,表示其不饱和烃含量的多少。从表5看出,几种裂解产物的溴价较高,绝大多数裂解产物为单体,因此表现出烯烃含量较高。它不仅可作为燃料油用,还可经过分离再作为塑料聚合单体。
4结论热裂解可以处理混杂的废旧塑料,由于废旧塑料数量大,因而分拣不同类的塑料是一件很难的事情。
热裂解可以彻底消除‘白色污染“,这是坑埋和焚烧所不能比的,它不会带来对环境有害的东西。
热裂解技术可使废旧塑料变成为燃料油,即汽油与柴油。
⑷热裂解的经济效益很高,裂解1<废PE可获利2000元左右。回收废旧塑料大约400元/<,除去能耗与工时费800元/<,汽、柴油平均3 200元/<,所以利润为2000元/t)(5)裂解产物即可用作燃料油又可经分离再去作塑料得单体。
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