目前处理废塑料的方法大致可分为:1.焚烧;2.填埋;3.降解;4.回收再利用。以往人们多采用前二种方法。但焚烧过程会产生大量有毒有害气体,而在掩埋后土壤中残留的塑料碎片又会影响土壤的透气性,使农作物减产。从环保和节约资源角度看回收再利用是最理想的方法。
按合成树脂的受热行为,塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两类:热塑性塑料受热时可以塑化和软化,冷却时则凝固成形,温度改变时可以反复变形。如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、有机玻璃热固性塑料受热时塑化和软化,发生化学变化,并固化成形,冷却后如再加热时,不再发生塑化变形,如果温度继续升高就会发生分解。如“酚醛塑料、脲醛塑料等。
按塑料用途可分为通用塑料、工程塑料和功能塑料三类:通用塑料的来源丰富,产量大,应用面广,价格便宜,成型加工容易。如:聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(P)。
工程塑料的综合性能(如电性能、机械性能、耐高低温性能等)优良,可代替金属作为工程结构材料。如:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)等。
功能塑料具有某种突出的物理功能,如耐高温、耐腐蚀、耐辐射、导电、导磁等。如:聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚砜(PSU)等。
从组成上塑料可分为低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和少量的塑料合金等。
质轻。塑料一般都较轻,相对密度约在0.8~2.2之间,绝大多数在1.2~1.5之间。泡沫塑料的相对密度可以控制在0.01~0.5之间。
体积大。塑料制品大都为中空容器。另外还有各种发泡制品。
电绝缘性好。塑料是不良导体可作为绝缘材料使用。
具有消声隔热作用。泡沫塑料是隔音、绝热或保温的理想材料。
废旧塑料作焚烧处理时会放出一些有毒有害的气体。如PVC燃烧时会产生HCl气体不能直接排入大气中。
塑料在加工、贮存和使用过程中,由于化学因素冰、醇、酸、氧等)及物理因素(热、光、高能辐射、机械力等)作用,引起降解或交联,导致化学性质和物理性能的改变,使塑料老化,塑料制品的寿命因塑料的种类及用途而异。
表1塑料制品的使用年限塑料年限塑料制品塑料年限塑料制品包装材料家庭用具及日常用品运输材料建筑材料废塑料产生基本上有两大来源,一是来自塑料制品成型加工厂生产过程中产生的废品、残次品、边角料、下脚料、试验料、混合料等。这类废塑料污染较少,一般经过破碎即可利用。
另一类来自各类塑料制品的使用和消费过程。
从国内来看,主要是农用塑料、包装用塑料、日用品三大领域。这类废弃塑料通常是两种或多种废塑料及其它物质(如:金属、玻璃、纸、泥土、水份等)的一种混合体系,既给回收利用带来困难,又使再生制品质量下降。
对于那些在技术上不可能分离回收(如各种复合材料的合金混炼制品)和难以再生的废塑料可采用焚烧处理,回收热能。日本协和空调公司研制的一种废塑料焚烧炉能使废塑料充分燃烧,几乎不产生烟雾,塑料热解产生的有味气体在高温下可转化不会造成环境污染。其产生的蒸气供给塑料生产厂,为工厂节省了热能。美国煤气技术研究院开发了都市废料焚化器的改进系统往炉内喷入天然气可以减少70 %氮氧化物,一氧化碳浓度也从30PPM降低到20PPM.通过气体的燃烧回收蒸汽量可增加采用焚烧法处理废旧塑料的优点是处理数量大,成本低,效率高。但仍存在弊端:1.燃烧热量大易损害焚烧炉炉体。2.燃烧时会产生C2、S2、氮氧化物等一些有毒有害物质。如:PVC会产生HCl;聚丙烯晴会产生HCN聚氨酯会产生氰化物等。因此必须安排排放气体的处理设施以防止污染,否则其结果是破坏地球外层空间臭氧层,造成紫外线直射,形成温室效应,并形成酸雨,危及人类身体健康。
另外,对于难以再循环的一般性混杂废塑料可采用瑞士的卡特莱尔工艺加入以生石灰(CaO)为主体的添加剂制成粒状固体燃料(R0F5)。据称掺入生石灰还具有对来自PVC的氯或微量的硫进行脱氯和脱硫的作用。
填埋是对废塑料处理最简单易行的方法。但其存在严重弊端:塑料留在土壤内长期不分解,降低地基的稳定性,而且随固体废物排出量的增加可供掩埋的土地不断减少,会加大大地资源压力,严重妨碍水的渗透和地下水流通。另外若塑料中的有害物如增塑剂,或色料等溶出,则可造成二次污染。美国曾经将80%的废塑料进行地埋,造成土地面积的减少和大规模地下水的污染,因而受到美国公众的强烈反对。
气化法种类繁多,但SA公司(瑞士洛迦诺市)将竞争导向了市场。其设在意大利诺巴巴亚的小规模厂每小时加工4. 2t未加分类的城市垃圾。该公司出售的一种处理能力为20t/小时的装置用1t废塑料可生产出14641b合成气、4901b可用于混凝土的惰性无机残渣、501b金属汞剂、401b工业级盐及7031b可直接排放到城市污水系统的水。几乎不产生任何废气、灰分和滤粉尘。
可将1700t废塑料加工成城市煤气。西门子KWU公司(德国,厄兰根市)也拥有一个对未分类的城市垃圾进行热处理的系统,这种系统被称为垃圾回收热加工。德国LB代理公司(庆普齐沃兹)的工厂里,RWE公司计划每年将22万t褐煤、10万t塑料垃圾和城镇石油加工厂产生的石油矿泥进行汽化。
工艺将混合塑料气化,再转换成水煤气作为合成醇类的原料。
气化法的优点在于能将城市垃圾(MSW)在一条线上加工,而不必将塑料分开。
1992年德国Vebaoel石化集团负责组建的Kohleoel―AnlageBottrop(KAB)联合体进行了工业规模的氢化试验。该氢化装置每小时处理24t残渣油。经过改装后可将磨碎了的塑料作为原料。此氢化法容许原料中含氯和填料、颜料等惰性添加剂。
产物中的氯都转变成固体氯化钙。1994年该装置全面投产,每年处理4万t含有10%聚氯乙烯的混合塑料,加工20%直径小于8mm的磨碎了的塑料颗粒。
Weba的装置是使碎废旧塑料颗粒在15~ 30Mpa压力、470°C温度下通入氏,生成一种“合成油”,其中链烷烃为60%石脑油为30%芳香烃为1%.这种加工方法能量利用有效率为88%物质转化有效率约为80%若采用家庭垃圾废塑料时回收率为65%,采用聚烯烃工业肥料时回收率大于目前德国开发的另一种氢化还原工程在25Mpa压力、400°C温度下把汽油和油矿泥加工成润滑油原料的瑞兹设备能百分之百地连续加工废塑料,每年猛加工废旧塑料2000多万t.热分解是将废塑料置于无氧或低氧条件下高温加热使其分解。热分解温度取决于废塑料的种类和组成以及回收的目的产品。温度超过600C热分解主要得到混合燃料气,如H2XH4、轻烃;温度在400~600C时主要得到混合烃、石脑油、重油、煤油混合燃料油等液态产物和腊。热塑性塑料热裂解的主要产物是燃料气和燃料油。废PS热解产物主要是苯乙烯单体,而PVC热分解产生HCl酸性气体。
英国BP石化公司(伦敦)研制的高温分解加工工艺是在600C条件下生产出含有60%的石脑油类的C2、C3、C4混合物裂性汽油。根据汉堡大学化学华尔特。凯米斯基教授说,若在450~500C的温度下,用惰性气体使沙床流态化,能回收亚甲基、甲基丙烯酸酯达97%.废塑料的热分解通常有高温裂解和催化裂解两种方式。高温裂解的工艺流程见下图。
废塑料~水洗塔卜4渠油罐1 I洗机hH粉碎机h*「低温加炉1未炫物单线的热裂解油化需要550 ~650C的高温催化裂解仅用350~400°C的低温即可裂解,而且裂解速度还快了3~5倍,装置还可小型化。日本富士再生公司与几家合作,将部分废弃塑料经高温熔融催化裂解,分离回收燃料油,1公斤塑料可回收1升燃料油,其中50%为汽油,余为柴油和石脑油。
与热分解油化相比,超临界水油化可加速塑料分解,所需设备尺寸较小,回收的油主要是轻油,几乎无副产物。日本东北电力公司从1992年开始研究超临界水油化,1997年10月开始同三菱重工业公司进行联合研究,在其子公司被日本电线公司建造一处理能力为0.5t/d的实证装置,1998年1月投入实验运转。该装置用于处理电力工业的废塑料如废电线包皮等。废塑料粉碎后与水混合,加热、加压至1Mpa超临界状态分解成油。
此外,日本物质工学工业研究所和熊本县工业技术中心共同研究用超临界水分解玻璃纤维增强不饱和树脂复合材料(RP)回收油分和纤维成分已获初步成果。
进入二十一世纪废旧塑料作为一种重要的资源已被人们所重视,要使废旧塑料得到充分的循环再利用,首先应提高全民的环保及废物回收利用意识。
立法化,建立相应的法制约束机制政府也应建立更完善的塑料制品生产、流通消费、回收和再利用循环体制以促进和推广相应法制。
另外,还应建立废旧塑料回收组织,对从事此项工作的人给予一定的经济补偿。
为便于区分按树脂种类做出明显标记。
结合本地区实际,以市场为导向,选定回收利用工艺。进一步开辟再生树脂的新市场和新用途;开发单体原料回收技术,对难以再生利用的废塑料作焚烧处理回收热量。
途径有:1.防止树脂老化,延长使用期限。特别是包装材料应正确使用。另外,如塑料瓶等容器可重复使用。2.在具有同样功能条件下减小使用数量,降低制品次品率。
如:光降解塑料、生物降解塑料、光一生物降解塑料、水降解塑料。
综上所述,为了保护环境、减少资源的浪费,对废塑料的回收处理、循环利用意义重大,是功在当代,利在千秋的大事。
汇荣流体(http://www.servo-valve.cn/) |