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废旧塑料制品的回收及再生利用技术综述(上)

随着塑料应用的日益广泛,塑料制品已成为人们生活的重要组成部分。然而,由于废旧塑料难于自然降解,不为自然环境所亲和,它所造成的环境污染亦录音系统日趋严重。据报道,全世界每年向海洋和江河倾倒大量的塑料垃圾,破坏了海洋生物的生存环境,造成鱼类等海洋生物的死亡;另外,大量塑料垃圾分散于土壤中,影响土壤的透气性,不利于作物生长;特别是一次性包装材料,包括快餐盒、垃圾袋、食品包装袋等废弃物,被称之为“白色污染”。近年来,许多城市出现的严重塑料污染事件已经引起了人们的强烈反响,甚至激起了“反塑料”情绪。因此,寻求切实可行的废旧塑料综合防治对策已迫在眉睫,而解决这一难题的关键是如何对其进行处理和回收利用,并开发出新型环境友好材料。

1 废旧塑料的来源及分类

废旧塑料主要来自2个方面:一是城市固体垃圾;二是工业固体废弃物。从总量上看,随着清洁生通过对真空室抽真空产策略的不断深化和推进,由工通电前应打开液压控制箱的铁门业生产所带来的废旧塑料数量呈下降趋势,然而城市固体垃圾中废旧塑料的比例却呈快速上升的趋势。据有关资料介绍,目前废塑料已占城市固体垃圾的7%左右[1]。废旧塑料成分复杂,主要有聚乙烯(ＰＥ)、聚丙烯(ＰＰ)、聚苯乙烯(ＰＳ)、泡沫聚苯乙烯(ＰＳＦ)和聚氯乙烯(ＰＶＣ),其他还有聚对苯二甲酸乙二醇(ＰＥＴ)、聚氨酯(ＰＵ)和ＡＢＳ塑料等[2]。除了少数废塑料如塑料制品加工过程中的过渡料和边角料是以单一塑料形式存在,可以直接再生利用外,大多数废塑料都以多种塑料混杂的形式存在于城市固体垃圾中。由于大多数塑料品种是不相容的,由混合塑料制得的产品的机械性能较差,因此,废塑料再生利用前应按塑料品种(化学结构)进行分类。

分类可根据不同塑料的用途、性质进行。例如采用目测、手感、比重、燃烧等简易方法,可以将常用的聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等塑料进行分类。再如,根据不同塑料之间存在的密度差异,可将不同种类的塑料置于特定的溶液中(如水、饱和食盐溶液、烘干酒精溶液、氯化钙溶液等),根据塑料在该溶液中的沉浮性进行分类和鉴别。又如,利用不同塑料在溶剂中的溶解性差异,可以采用溶解 沉淀法进行分离,其方法是将废塑料碎片加入到特定溶液中,控制不同温度,使各种塑以GB/T 8946⑴998《塑料编织袋》为例料选择性地溶解并分选。另外,当废料量大,杂物多时,还可以采用风力筛选技术,此法是在重力筛选室将粉碎的废塑料由上方投入,从横向喷入空气,利用塑料的自重和对空气的阻力的不同进行筛选[3]。

2 废塑料处理技术

2.1 卫生填理

废旧塑料由于具有大分子结构,故废弃后长期不易分解腐烂,并且质量轻、体积大,暴露在空间可随风飞动或在水中漂浮。因此,人们常利用丘陵凹地或自然凹陷坑池建设填埋场,对其进行卫生填埋。卫生填埋法具耐火电缆有建设投资少、运行费用低和回收沼气等优点,已成为现在世界各国广泛采用的废塑料最终处理方法。在填埋过程中如果合理调度,操作机械化,可大幅度减少处理费用。一般来说,填埋场均铺设防渗层,并用机械压实压平,上面覆盖土层,进行绿化,植草、建公园或自然景观,供人们休息游玩。但填埋处理同时也存在着严重弊端:(1)塑料废弃物由于密度小、体积大,因此占用空间面积较大,增加了土地资源压力;(2)塑料废弃物难以降解,填埋后将成为永久垃圾,严重妨碍水的渗透和地下水流通;(3)塑料中的添加剂如增塑剂或色料溶出还会造成二次污染。同时该法填埋了大量可利用的废塑料,这与可持续利用背道而驰。因此,建议填埋时先对废塑料及其包装物进行破碎,填埋已经综合利用和综合处理后的残余物。

2.2 焚烧处置

焚烧回收热能是废旧塑料处理的另一主要方法。将废旧塑料进行焚烧的处理方法具有处理数量大、成本低、效率高等优点,其方式主要有3种[4]:(1)使用专用焚烧炉焚烧废旧塑料回收利用热能,所用的焚烧炉有流动床式燃烧炉、浮游式燃烧炉、转炉式燃烧炉等;(2)将废塑料作为补充燃料与生产蒸汽的其他燃料掺混高度尺使用,这是一项可行而又比较先进的能量回收技术,例如热电厂即可使用废塑料作为补充燃料;(3)通过氢化作用或无氧分解,使废塑料转化成可燃气体或其他形式的可燃物,再通过它们的燃烧回收热能[2]。目前,在日本有焚烧炉近2000座,利用焚烧废塑料回收的热能约占塑料回收总量的38%。德国有废塑料焚烧厂40多家,它们将回收的热能用于火力发电,发电量占火力发电总电量的6%左右。废塑料焚烧的主要产物是二氧化碳和水,但随着塑料品种、焚烧条件的变化,也会产生多环芳香烃化合物、一氧化碳等有害物质,例如ＰＶＣ会产生ＨＣｌ,聚丙烯腈会产生ＨＣＮ,聚氨酯会产生氰化物等。另外,在废塑料中还含有镉、铅等重金属化合物,在焚烧过程中,这些重金属化合物会随烟尘、焚烧残渣一起排放,污染环境[5]。因此,必须安排排放气体的处理设施以防止污染,否则这些物质若直接进入大气,其结果是破坏臭氧层,形成温室效应、酸雨,危及人类身体健康。

(待续)